[发明专利]基于干涉相位辅助的延迟多普勒雷达高度表的测高方法

说明书

本发明公开了一种基于干涉相位辅助的延迟多普勒雷达高度表测高方法，解决传统算法精度和分辨率较低及双天线系统面临着正负干涉相位非相干叠加导致难提取地面单元的角度信息的问题。实现步骤是：建立基于干涉相位辅助的延迟多普勒雷达高度表的信号模型；回波信号处理：噪声功率估计和检测门限计算；划定干涉窗；提取干涉相位角，即地面单元相对于天线阵列法线的夹角；高度计算，根据干涉窗内的所有距离单元对应距离及其对应地面单元相对于天线阵列法线的夹角估计载机的高度。本发明通过三天线有效提取地面单元的角度信息，显著提高雷达高度表的测高精度以及分辨率，稳定可靠，运算量低，用于干涉多普勒雷达高度表的地形匹配。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及雷达高度表的测高方法，具体是一种基于干涉相位辅助的延迟多普勒雷达高度表的测高方法，可用于基于地形匹配的雷达高度表测高。

背景技术

传统的雷达高度表应用于地形匹配导航时，其对地形匹配性能的主要影响在于：传统雷达高度表地面脚印大，其测量得到的高度是整个地面脚印(脉冲有限或者波束有限)内的所有地面的高度平均值。因此，传统雷达高度表的测高精度和地面分辨率都较低。由此将导致匹配定位时无法得到较高的定位精度。而美国研发的干涉延迟多普勒雷达高度表系统仅为双天线系统，由于航线左右两侧的等距地面单元的回波将重叠在一个距离单元内，双天线系统面临着正负干涉相位非相干叠加的问题，则难以有效提取地面单元的角度信息，无法区分航线左右两侧的等距地面单元的位置信息，无法提高雷达高度表的垂直航向的分辨率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述方法存在的问题，提出一种精度更高的基于干涉相位辅助延迟多普勒雷达高度表的测高方法，以获取其余地面单元回波的相位，提高测高精度及分辨率。

本发明是一种基于干涉相位辅助的延迟多普勒雷达高度表测高方法，其特征在于，基于三天线系统，包括如下步骤：

(1)建立三天线系统的雷达高度表回波信号模型：干涉延迟多普勒雷达高度表的天线由3个垂直航迹分布的天线构成，天线之间的间距(基线长度)为d，由天线1向地面发射脉冲信号，天线1、2、3均接收来自地面的回波，建立的回波信号模型分别为s₁(t)、s₂(t)和s₃(t)，它们都是和时间相关的回波信号；

开始对回波信号进行处理，

(2)确定检测门限：通过计算任意一个天线的噪声功率用于计算雷达回波信号的检测门限；

(3)对天线1划定干涉窗：根据计算得到的检测门限，在天线1的回波信号中搜索高于检测门限的峰值点位置，从峰值点位置距离单元开始，向回波前沿搜索，将所有信号幅度值高于检测门限的距离单元均划入干涉窗，当出现信号幅度小于检测门限的距离单元时停止搜索；干涉窗内所有的距离单元即干涉点均可用于雷达高度测量；

(4)天线2和天线3的干涉窗均以天线1干涉窗内的距离单元为准划定；

(5)干涉相位角θ(n)的提取：由三个天线的干涉窗内第n个距离单元的回波信号计算其对应的地面单元相对于天线1阵列法线的夹角θ(n)；

(6)雷达高度测量：根据干涉窗内的所有距离单元对应的地面单元到雷达的距离R及其对应地面单元相对于天线1阵列法线的夹角θ(n)，计算雷达高度，然后对所有计算得到的雷达高度求平均，得到雷达相对于地面的高度。

本发明采用三天线系统，解决了双天线系统面临着正负干涉相位非相干叠加的问题，提高了测角精度，进而提高了测量精度和分辨率。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明利用接收天线阵列的横向角度测量能力，测量出地面单元相对于天线阵列法线的夹角，提高了测高精度；