[发明专利]基于相位补偿的分布式米波平面阵列雷达方位角测量方法

说明书

技术领域

本发明属于分布式米波平面阵列雷达目标方位角测量技术领域，特别涉及基于相位补偿的分布式米波平面阵列雷达目标方位角度测量方法，利用相位补偿解决多径信号对分布式米波雷达目标方位角度测量的影响，以提高分布式米波雷达目标方位角度测角性能的方法。

背景技术

米波雷达在超视距探测、抗电子干扰等方面具有独特的优势，近年来受到普遍重视。但是由于米波体制的雷达发射信号波长较长，根据天线理论，天线波束宽度和天线的物理孔径成正比，在相同的天线孔径下，米波体制雷达的波束宽度相对于微波体制雷达的波束宽度大大增加，使得在低仰角下雷达波束打地。在低仰角波束打地时，信号反射的直达波信号和地(海)面反射的多径信号在雷达波束主瓣内叠加，由于直达波信号和多径信号的多普勒频率及时延近似相等，两信号为一组强相干性信号，这给目标角度估计带来困难。同时由于米波体制雷达的波束宽度较宽，导致米波体制雷达具有角分辨率差的固有缺陷，分布式雷达的概念在一定程度上解决了这一矛盾，其通过将天线子阵分开放置在不同的空间位置来增大天线的“物理孔径”，从而在一定程度上提高米波体制雷达的测角性能，但是天线的分布式放置导致天线方向图具有很高的旁瓣，在低信噪比下容易导致测角模糊。另外，多径信号和分布式阵列天线的高旁瓣对目标角度测量的影响不是独立的，两个因素相互作用，对目标角度测量的影响更加严重。

目前，关于多径信号对米波雷达测角性能影响的研究主要集中在多径信号对仰角测量的影响上，而认为多径信号对方位角的测量影响不大。但是，在研究中发现在某些入射仰角下，多径信号对方位角的测量也有很大的影响。线性阵列是进行方位角测量中经常采用的一种天线形式，其具有天线结构简单、系统灵活、信号处理简单等优点，但是由于线性阵列具有的自由度较少，其对信号的增益较低，使得接收信号信噪比较低时，雷达的测角性能严重下降。

发明内容

本发明的目的在于提出基于相位补偿的分布式米波平面阵列雷达目标方位角度测量方法，以降低多径信号对目标角度测量的影响，提高角度测量精度。

实现本发明的技术方案是：通过角度补偿，调整两阵列天线接收多径信号的相位，使其尽量接近于直达波信号的相位，降低多径信号对目标方位角度测量的影响，实现对目标方位角度的高精度测量，本发明包括以下步骤：

基于相位补偿的分布式米波平面阵列雷达目标方位角度测量方法包括以下步骤：

步骤1，所述分布式米波平面阵列雷达包括第一子平面阵列和第二子平面阵列，第一子平面阵列和第二子平面阵列位于同一竖直平面内；每个子平面阵列在水平方向上的阵元数为N_y，每个子平面阵列中任意两个水平相邻的阵元的间距为d_y；每个子平面阵列在竖直方向上的阵元数为N_z，每个子平面阵列中任意两个竖直相邻的阵元的间距为d_z；分布式米波平面阵列雷达发射信号波长为λ；

确定每个子平面阵列在方位维的3分贝波束宽度B_y、以及每个子平面阵列在俯仰维的3分贝波束宽度B_z；根据分布式米波平面阵列雷达在方位维的搜索间隔分布式米波平面阵列雷达在俯仰维的角度搜索间隔Δθ，得出每个子平面阵列在方位维的3分贝波束宽度B_y内包含的搜索间隔数M_y和每个子平面阵列在俯仰维的3分贝波束宽度B_z内包含的搜索间隔数M_z；

步骤2，分布式米波平面阵列雷达的接收机在一次快拍的条件下，通过每个子平面阵列接收目标的回波数据，第一子平面阵列接收的目标的回波数据表示为X₁，第二子平面阵列接收的目标的回波数据表示为X₂；

步骤3，利用第一个子阵的接收数据X₁，得出目标仰角的估计值

步骤4，得出第一子平面阵列的虚拟天线架高H_1s和第二子平面阵列的虚拟天线架高H_2s；第一子平面阵列的虚拟天线架高H_1s和第二子平面阵列的虚拟天线架高H_2s定义为：当第一子平面阵列相对于水平面的架高为H_1s且第二子平面阵列相对于水平面的架高为H_2s时，分布式米波平面阵列雷达接收的多径信号和直达波信号同相；