本發(fā)明涉及雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于陣列雷達(dá)的目標(biāo)角度測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

1、陣列雷達(dá)是由多個(gè)天線單元（陣元）以一定方式排列組合，并通過(guò)各單元間的相互作用來(lái)提高雷達(dá)性能的雷達(dá)系統(tǒng)，陣元一般的排列方式為矩陣均勻的陣列。典型的陣列雷達(dá)系統(tǒng)包括天線陣列、數(shù)字發(fā)射/接收（t/r）組件、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)字處理機(jī)等部分。其中，天線陣列是核心部分，由多個(gè)天線單元按一定規(guī)律排列而成，t/r組件則負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)射和接收處理；數(shù)字處理機(jī)則負(fù)責(zé)信號(hào)的處理和雷達(dá)功能的實(shí)現(xiàn)。

2、傳統(tǒng)雷達(dá)角度測(cè)量方法，如機(jī)械掃描和電子掃描，在精度和響應(yīng)速度上存在一定局限。特別是在低信噪比環(huán)境中，傳統(tǒng)方法往往難以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，對(duì)于陣列雷達(dá)自身涉及參數(shù)的誤差以及安裝進(jìn)度的誤差往往進(jìn)行了忽略，特別是對(duì)于陣元誤差也是影響測(cè)量精度的重要因素。隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)目標(biāo)角度測(cè)量的精度要求越來(lái)越高，迫切需要一種新的、具有更高精度的測(cè)量方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于陣列雷達(dá)的目標(biāo)角度測(cè)量方法，顯著提高了雷達(dá)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)角度測(cè)量精度。

2、為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

3、提供一種基于陣列雷達(dá)的目標(biāo)角度測(cè)量方法，其包括以下步驟：

4、s1：搭建陣列雷達(dá)，根據(jù)陣列雷達(dá)的尺寸參數(shù)建立陣列雷達(dá)的三維模型，并在三維模型上確定信號(hào)接收面，以信號(hào)接收面為x0y平面、垂直于信號(hào)接收面的方向?yàn)閦軸建立三維坐標(biāo)系，三維坐標(biāo)系的原點(diǎn)為信號(hào)接收面的中心點(diǎn)；

5、s2：基于每個(gè)陣元在三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并在z軸上設(shè)置測(cè)試目標(biāo)，利用測(cè)試目標(biāo)篩選故障陣元、以及修正每個(gè)陣元的安裝位置，得到高精度陣列雷達(dá)；

6、s3：基于高精度陣列雷達(dá)計(jì)算計(jì)算相鄰陣元之間的初始相位差，并確定向預(yù)設(shè)的探測(cè)目標(biāo)或區(qū)域發(fā)射信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)，計(jì)算探測(cè)目標(biāo)或區(qū)域的目標(biāo)角度。

7、進(jìn)一步地，步驟s2包括：

8、s21：獲取陣列雷達(dá)上每個(gè)陣元在三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)， i為陣元的編號(hào)，在z軸方向上設(shè)置目標(biāo)測(cè)點(diǎn)，并在目標(biāo)測(cè)點(diǎn)上設(shè)置測(cè)試目標(biāo)，計(jì)算測(cè)試目標(biāo)相對(duì)于每個(gè)陣元的方位角；

9、；

10、s22：根據(jù)方位角計(jì)算陣元 i對(duì)于測(cè)試目標(biāo)的相位差；

11、；

12、其中，為與陣元 i相鄰的陣元在三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，為陣元發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)， d為信號(hào)接收面上相鄰兩個(gè)陣元間的距離， i為信號(hào)接收面上陣元的數(shù)量；

13、s23：計(jì)算相鄰兩個(gè)陣元向測(cè)試目標(biāo)發(fā)送信號(hào)后接收到的回波信號(hào)的真實(shí)相位差，其中，為陣元 i接收到回波信號(hào)的相位，為陣元 i-1接收到回波信號(hào)的相位；

14、s24：根據(jù)相位差和真實(shí)相位差計(jì)算相位誤差，判斷相位誤差是否超過(guò)相位誤差閾值，若，則判定陣元 i出現(xiàn)故障，需要更換該位置的陣元，若，則陣元 i未出現(xiàn)故障，執(zhí)行步驟s6，修正陣元 i與陣元 i-1之間的安裝距離；

15、s25：利用相位誤差計(jì)算陣元 i與陣元 i-1之間的安裝距離的修正值；

16、；

17、當(dāng)時(shí)，移動(dòng)陣元 i遠(yuǎn)離陣元 i-1長(zhǎng)度，當(dāng)時(shí)，移動(dòng)陣元 i靠近陣元 i-1長(zhǎng)度，當(dāng)時(shí)，無(wú)需移動(dòng)陣元 i；

18、s26：依次修正好每個(gè)陣元之間的相對(duì)位置之后，得到高精度陣列雷達(dá)。

19、進(jìn)一步地，步驟s3包括：

20、s31：之后，計(jì)算以任一陣元 i為中心、周圍相鄰四個(gè)陣元的距離平均值；

21、；

22、其中，為修正后的陣元 i的坐標(biāo)，為陣元 i周圍的陣元的坐標(biāo)， e為陣元 i周圍的陣元編號(hào)，且；

23、s32：根據(jù)高精度陣列雷達(dá)預(yù)設(shè)的探測(cè)目標(biāo)或區(qū)域確定每個(gè)陣元的波束指向方位角，計(jì)算相鄰陣元之間的初始相位差；

24、；

25、s33：計(jì)算每個(gè)陣元在波束指向方位角上發(fā)射信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng) ei；

26、；

27、s34：高精度陣列雷達(dá)的陣元向探測(cè)目標(biāo)或區(qū)域發(fā)送場(chǎng)強(qiáng) ei、方位角的信號(hào)，基于從探測(cè)目標(biāo)或區(qū)域反射回來(lái)的回波信號(hào)計(jì)算探測(cè)的目標(biāo)角度；

28、；

29、其中，為任意相鄰兩個(gè)陣元組合探測(cè)出的目標(biāo)角度，為向探測(cè)目標(biāo)或區(qū)域發(fā)送信號(hào)的波長(zhǎng)，為相鄰兩個(gè)陣元組合接收到的相位差，為陣元在不同頻點(diǎn) u下計(jì)算出的目標(biāo)角度， u為頻點(diǎn)總量， wx為不同頻點(diǎn)條件下的權(quán)重。

30、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明基于陣列雷達(dá)的設(shè)計(jì)參數(shù)提出了對(duì)每個(gè)陣元進(jìn)行修正和故障篩選的方法，確保建立的陣列雷達(dá)具有高精度性能，避免非信號(hào)誤差對(duì)目標(biāo)探測(cè)的影響。獲得高精度陣列雷達(dá)之后，引入多頻點(diǎn)聯(lián)合測(cè)量技術(shù)，通過(guò)在不同頻點(diǎn)下測(cè)量目標(biāo)角度，并利用加權(quán)最小二乘法優(yōu)化，對(duì)多個(gè)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合處理，得到更準(zhǔn)確的目標(biāo)角度值，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)角度的快速測(cè)量和跟蹤，增強(qiáng)了雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾能力，確保在復(fù)雜環(huán)境下仍能穩(wěn)定工作。

技術(shù)特征：

1.一種基于陣列雷達(dá)的目標(biāo)角度測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于陣列雷達(dá)的目標(biāo)角度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟s2包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于陣列雷達(dá)的目標(biāo)角度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟s3包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于陣列雷達(dá)的目標(biāo)角度測(cè)量方法，其包括以下步驟：搭建陣列雷達(dá)，根據(jù)陣列雷達(dá)的尺寸參數(shù)建立陣列雷達(dá)的三維模型，并在三維模型上確定信號(hào)接收面，建立三維坐標(biāo)系；基于每個(gè)陣元在三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并在z軸上設(shè)置測(cè)試目標(biāo)，利用測(cè)試目標(biāo)篩選故障陣元、以及修正每個(gè)陣元的安裝位置，得到高精度陣列雷達(dá)；基于高精度陣列雷達(dá)計(jì)算計(jì)算相鄰陣元之間的初始相位差，并確定向預(yù)設(shè)的探測(cè)目標(biāo)或區(qū)域發(fā)射信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)，計(jì)算探測(cè)目標(biāo)或區(qū)域的目標(biāo)角度。本發(fā)明基于陣列雷達(dá)的設(shè)計(jì)參數(shù)提出了對(duì)每個(gè)陣元進(jìn)行修正和故障篩選的方法，確保建立的陣列雷達(dá)具有高精度性能，避免非信號(hào)誤差對(duì)目標(biāo)探測(cè)的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：宋玉偉,鄭桂妹,鄭合,肖莉媛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19