[发明专利]一种用FDA雷达估计目标距离和方位角的方法及FDA雷达

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及频率分集阵列(FDA)雷达技术领域。

背景技术

相控阵雷达可以自由地实现波束的空间扫描，因而广泛地应用于雷达目标检测与成像。通常相控阵雷达每个阵元发射的是同一个信号，通过在每个阵元的输出端接入移相器来实现波束方向控制，调整移相器的相移量便可实现波束的空域扫描。然而，相控阵雷达在每一快拍内，波束指向在所有距离分辨单元上是恒定的，也就是说波束指向与距离是无关的，因而不能利用线性相控阵雷达实现目标距离和方位角的二维联合估计。但是在某些应用中，常常又期望阵列波束在同一快拍内能够以不同的角度指向不同的距离，这就需要波束的指向能够随距离的变化而变化。

频率分集阵列(FDA，Frequency Diverse Array)雷达在同一时间对不同阵元施加不同的频偏，可以提供距离依赖性波束扫描功能，这和传统的相控阵和频率扫描天线都是不同的；频率扫描天线的频偏是在不同的时间施加的，而且所有阵元的频偏是相同的；FDA雷达发射和相控阵一样的相参信号，但是各阵元附加了不同的频偏Δf，因而辐射出去的信号频率是不同的。

现有技术分析了FDA雷达波束的距离依赖特性，但是没有回答如何有效地利用这种距离依赖特性，也没有解决FDA雷达在对目标距离向和方位角向进行估计时存在的耦合问题，即：发射波束不能聚焦在期望的目标点上，而是分布成一条距离向和方位角向相耦合的“峰脊”上，如图1所示。

发明内容

为了解决现有技术在用FDA雷达对目标距离向和方位角向进行估计时存在的技术问题，本发明提出了一种用FDA雷达估计目标距离和方位角的方法，能够有效地解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决这个技术问题，本发明的第一方面在于提供一种用FDA雷达估计目标距离和方位角的方法，包括如下步骤：

1)将雷达的发射阵元分成阵元个数相等第一发射子阵列和第二发射子阵列；

2)产生两个子阵列的发射信号：

第一发射子阵列中的每个阵元的发射信号的频率为

f_c1，i＝f₀+(i-1)·Δf₁，i＝1，2，....M；

第二发射子阵列中的每个阵元的发射信号的频率为

f_c2，i＝f₀+(i-1)·Δf₂，i＝1，2，....M

M为子阵列中阵元的总数，f₀为雷达系统载频，Δf₁为预先设定的第一发射子阵列的载频增量，Δf₂为预先设定的第二发射子阵列的载频增量；

3)估计目标的方位角和距离：

(θ^,r^)=maxθ,rJ(θ,r)=maxθ,r|wH(θ,r)y|2]]>

其中，w(θ，r)表示接收信号的导向矢量，θ为接收信号波束的所有可能的方位角，r为接收信号波束的所有可能的距离值，y是接收到的信号，(·)^H表示共轭转置，为估计出的目标的方位角和距离。