[发明专利]平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种平面相控阵天线阵列的信号处理方法，该方法可以用于任意阵型的平面相控阵雷达。

背景技术

随着收/发（T/R）组件成本的降低以及高速大吞吐量的数字器件的快速发展，相控阵天线在民用与国防领域应用日趋增多，如通信多用户检测、导航卫星信号并行输出、测控一站多星/机以及雷达多目标探测等。然而，随着无线电设备的增多、频码资源的紧张以及电子对抗的加剧，相控阵天线通常工作于复杂干扰（包括无意或有意干扰）环境中，这些干扰若不抑制会导致相控阵天线输出性能下降甚至极度恶化。这些干扰从空域上分类，可分为旁瓣干扰和主瓣干扰，主瓣干扰由于与期望目标空域区分度小，相比旁瓣干扰更难抑制。

传统喇叭天线的和差测角方法具有实现简单的优点，但是由于只能针对单个目标且不具备自适应抗干扰能力，难以适应目前复杂的电磁环境。基于子空间的超分辨测向方法，如多重信号分类（MUSIC：Multiple Signal Classsification）法、信号参数旋转不变估计（ESPRIT：Estimation of signal parameters via rotational invariance techniques）法等，虽然在理想条件下能够获得优良的多目标测向性能，但实际应用中需面对以下制约因素：一是运算量大难以满足实时性要求，二是由于强干扰的存在会影响弱目标的测角。

将和差测角方法应用于相控阵天线，可同时获得前者的高实时性和后者的多波束与自适应能力。然而，干扰抑制会影响主瓣的形状，使得鉴角曲线畸变导致目标的角度估计偏差增大，干扰离主瓣越近，畸变越严重。目前已有的自适应和差测角方法可分为两类：一是鉴角畸变可接受的和差类方法，主要针对远区旁瓣干扰；二是自适应和差鉴角曲线校正方法，如利用一阶和高阶泰勒级数展开的校正方法，但需要付出额外的校正运算代价。上述方法在主瓣干扰存在时，和差鉴角曲线都会产生严重失真，导致测角误差非常大。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于任意阵型的平面相控阵的全维调零保形的和差测角方法，在获得良好自适应抗干扰能力的同时，可以实现对目标的高精度角度估计，无需校正鉴角曲线畸变也无需测得干扰方向。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法，包括以下步骤：

步骤1、构造阻塞矩阵，根据阻塞矩阵和接收数据估计出干扰信息矩阵其中，为阵列接收数据的采样协方差矩阵的估计，B为阻塞数据中目标信号的阻塞矩阵；

步骤2、利用Taylor和Bayliss函数获得波束指向的Taylor和权矢量w_Σ、方位Bayliss差权矢量w_ΔY以及俯仰Bayliss差权矢量w_ΔZ；

步骤3、根据估计的干扰信息矩阵C及波束指向的Taylor和权矢量w_Σ，通过调零保形校正算法分别获得方位全维和自适应权矢量w_ΣY及俯仰全维和自适应权矢量w_ΣZ，方位全维和自适应权矢量w_ΣY与俯仰全维和自适应权矢量w_ΣZ在主波束角度范围内扫描获得方位和波束方向图P_ΣY与俯仰和波束方向图P_ΣZ，方位全维和自适应权矢量w_ΣY与俯仰全维和自适应权矢量w_ΣZ与接收数据作波束形成获得方位全维和波束输出y_ΣY及俯仰全维和波束输出y_ΣZ；

步骤4、由波束指向的方位Bayliss差权矢量w_ΔY和俯仰Bayliss差权矢量w_ΔZ在主波束角度范围内扫描获得方位差波束方向图与俯仰差波束方向图由波束指向的方位Bayliss差权矢量w_ΔY和俯仰Bayliss差权矢量w_ΔZ与接收数据作波束形成获得方位全维差波束输出与俯仰全维差波束输出其中MF表示匹配滤波；