[发明专利]基于俯仰MIMO的低空目标探测宽带雷达系统及阵列优化方法

说明书

本发明公开了基于俯仰向MIMO体制的宽带雷达系统及其阵列优化方法，结合频率相位复合编码合成宽带信号处理技术以及稀疏MIMO阵列信号处理技术，可以实现对低空目标的高效和高精度探测。该系统包括天线分系统、收发组件分系统、射频信道分系统、波形产生分系统、频综分系统、信号处理分系统以及显控终端分系统；波形产生分系统通过数模转换DAC播放板卡产生出六通道中频信号，该中频信号形式采用频率相位复合编码信号；六通道中频信号进入频综分系统，经射频信道分系统和收发组件分系统、天线分系统形成发射波束，收发组件分系统接收目标的回波信号，回波信号经射频信道分系统、频综分系统、信号处理分系统，获得一维距离像和一次点迹。

技术领域

本发明属于雷达系统技术领域，具体涉及基于俯仰MIMO的低空目标探测宽带雷达系统及其阵列优化方法。

背景技术

宽带雷达能提供丰富的目标信息，具有较高的目标检测和识别能力，抗杂波、抗干扰能力强。相控阵雷达可以进行快速电子扫描，同时可以利用自适应波束形成技术形成零点，进行干扰抑制，性能远优于传统雷达，但付出了成本高、功耗大、技术要求高等代价。

在使用雷达探测低空目标时，由于近地面阻碍物多，受到大量的地面物体雷达反射干扰与阻挡，因此在雷达的低空探测领域内，探测效率和精度受到制约。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了基于俯仰MIMO的低空目标探测宽带雷达系统及其阵列优化方法，结合频率相位复合编码合成宽带信号处理技术以及稀疏MIMO阵列信号处理技术，可以实现对低空目标的高效和高精度探测，。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于俯仰向MIMO体制的低空目标探测宽带雷达系统，包括天线分系统、收发组件分系统、射频信道分系统、波形产生分系统、频综分系统、信号处理分系统以及显控终端分系统。

天线分系统采用俯仰向六通道稀疏多输入输出MIMO阵列。

波形产生分系统通过数模转换DAC播放板卡产生出六通道中频信号，该中频信号形式采用频率相位复合编码信号，即通过频率编码及相位编码，保证各通道中频信号之间的正交性；六通道中频信号进入频综分系统。

频综分系统对六路频率相位复合编码正交信号进行上变频，六路频率相位复合编码正交信号上变频后的频率符合收发组件分系统的收发频率，上变频后的信号发送至射频信道分系统。

射频信道分系统将上变频后的信号转换为射频信号发送至收发组件分系统。

收发组件分系统将射频信号通过天线分系统发射出去，形成发射波束，收发组件分系统同时通过天线分系统接收目标的回波信号，并将回波信号通过射频信道分系统发至频综分系统。

频综分系统对回波信号进行下变频，回波信号下变频后的频率符合信号处理分系统的工作频率，下变频后的回波信号发送至信号处理分系统。

信号处理分系统对回波信号进行处理获得一维距离像和一次点迹；信号处理分系统接收线控终端的控制指令，在控制指令的控制下将一维距离像和一次点迹发至显控终端进行显示。

进一步地，基于权利要求1俯仰向MIMO体制的低空目标探测宽带雷达系统，其中的六通道系数MIMO阵列中采用模拟退火算法完成阵列中各阵元的位置优化，寻优准则是方向图没有栅瓣并且峰值旁瓣电平满足系统要求。

包括如下步骤：

步骤1、设置阵列坐标边界，给定波束指向的初始值；

步骤2、在当前波束指向下利用模拟退火算法，以阵列方向图峰值旁瓣比为优化函数，确定优化的阵元坐标。