[发明专利]一种基于合成孔径雷达的反无人机防御方法

权利要求书

1.一种基于合成孔径雷达的反无人机防御方法，包括以下步骤，其特征在于：

步骤一：基于合成孔径雷达的反无人机防御装置的机械转台搭载天线以角速度ω做匀速圆周运动，通过360度环扫发射多重频信号实现对全领空的24小时无中断监测，天线接收回波信号进行差拍信号处理并传送至信号处理模块处理；

步骤二：对得到的差频信号取实部在距离向快速傅里叶变换FFT，等效于距离向压缩；

步骤三：对步骤二得到的数据进行相位补偿及波束形成预处理，将N_t发N_r收的天线等效于1×N_tN_r的虚拟阵列，同时提高信噪比，其中，N_r为接收天线数,N_t为发射天线数；所述步骤三具体包括以下步骤：

3.1)对中频频域信号进行相位补偿和波束形成，进行相位补偿后可以将阵列信号虚拟成线性阵列，相邻两个天线间的波程差为d sinθ，虚拟接收天线4n和4n+1之间的波程差不等于d sinθ，需进行相位补偿使其变成均匀线性阵列；

对目标所在频谱单元的接收信号复矢量Y^VFF进行相位补偿得到补偿后的接收信号Y^VFFC：Y^VFFC＝T⊙Y^VFF；

Y^VFF为目标所在频谱单元的接收信号复矢量：

3.2)对阵列接收信号采用加窗数字波束成形技术形成窄波束接收信号，可以获得阵列增益的同时抑制杂波干扰信号，提高目标检测概率；

假设波束中心方位角为θ₀，考虑发射接收阵列结构，空域导向矢量为：

通过对N_t×N_r根虚拟接收天线阵元信号进行加权求和，常规的非自适应波束输出信号为：Z＝(w⊙a_s(θ₀))^HY^VFFC

式中，H表示共轭转置，窗函数w为N_tN_r×1的列向量，提供角度域旁瓣抑制的数据加权，导向矢量a_s(θ₀)提供对来自θ₀方向信号的最大相干积累，对所有距离-速度单元进行波束成形，得到

步骤四：对步骤三得到的数据进行CFAR检测即恒虚警检测，对信号进行筛选减少数据量，接下来对目标距离进行估计，同时利用Capon法对目标的高度角进行估计；

所述步骤四具体包括以下步骤：

对目标进行恒虚警检测，采用单元平均选小准则的改进CFAR算法进行信号检测；对所有距离-速度单元进行CFAR检测计算量较大，在CFAR检测之前先判断该距离-速度单元的幅度值是否为区域峰值，可以避免对无用信号的处理；

输入单元信号为Z_c＝Z⊙Z^*，符号*表示向量的共轭，将Z_c各距离-速度单元的值与门限值进行比较，若大于门限值，则认为该点有目标存在；

其中门限乘积因子计算公式为：

式中N_c为单元数，p_fa为虚警概率；

在高度角维进行Capon法测角，遍历范围选择波束成形增益达到最大值的角度范围以减少计算量，得出高度角的估计值angle_E，对高度角维的数据进行加权求和，权值是高度角估计值写出的导向矢量，然后利用下式估计出目标与雷达的最短距离

其中为目标与雷达的最短距离，f_max为经过波束成形和CFAR检测后信号峰值所代表的频率；

将代入

其中S_m(t)表示一个周期差频信号经过带通滤波后的信号，μ为距离向的调频率，A为差频信号幅度，T是信号发射周期，f₀为载波频率，t为时间；

得到近似的方位向调频率在进行插值距离徙动校正后进行方位向压缩对目标成像。

2.根据权利要求1所述的一种基于合成孔径雷达的反无人机防御方法，其特征在于：所述基于合成孔径雷达的反无人机防御装置包括信号发射接收模块及信号处理模块；

所述信号发射接收模块，包括机械转台、4发8收毫米波天线、信号收发芯片，所述机械转台搭载毫米波天线进行360°环扫，信号收发芯片产生激励信号控制天线发送线性调频连续波并接收回波信号，同时将经过差频处理后的信号送至信号处理模块；

所述信号处理模块，包括距离向压缩，参数估计以及SAR成像，所述距离向压缩将后续处理信号的计算量降低；参数估计得到目标的距离及高度角信息；SAR成像得到目标的方位信息并成像得到目标运动的轨迹。