[发明专利]一种基于直达波的浮标基/船载雷达的阵列校准方法

说明书

本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种基于直达波的浮标基/船载雷达的阵列校准方法，浮标基/船载雷达工作在组网方式，取固定站的直达波作为校准源，根据两站之间的距离关系和距离偏置设置从距离谱中找到直达波所在距离元；结合传感器所得到的姿态数据，对一个相干积累时间内，根据平台晃动情况进行分段；在每个小段内进行相干积累，找到直达波信号，利用直达波并结合浮标基/船载雷达接收天线方向图，进行分段方向图畸变补偿和幅相校准，从而得到各小段内通道的校准系数；综合所得各小段内通道的校准系数，得到一个相干积累时间内的通道校准系数，从而完成阵列校准。该校准方法算法简单，易于实现，可以实时得到准确的幅相校准值。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种基于直达波的浮标基/船载雷达的阵列校准方法。

背景技术

高频地波雷达利用高频(3～30MHz)电磁波在导电海洋表面绕射传播衰减小的特点，采用垂直极化天线辐射电波，能超视距探测海平面视线以下出现的舰船、飞机和导弹等运动目标。同时，高频地波雷达利用海洋表面对高频电磁波的一阶散射和二阶散射机制，能从雷达回波中提取风场、浪场、流场等海态信息。将高频地波雷达部署在海面平台，如浮标、舰船等，通过自发自收以及岸发船收等方式工作，突破了海岸线复杂的地形地貌限制，一方面能够实现平台周边海域的探测，另一方面其灵活部署的特点能够为网络化探测提供更多有效的探测节点。

对于地波雷达来说，各接收通道幅相一致性是影响其雷达方位测量性能的关键因素。浮标基/船载雷达大都工作在组网模式，像岸基雷达一样采用基于其他站直达波作为校准源进行阵列幅相误差校准是一种成本低、易实现的方式。然而，浮标基/船载雷达在雷达实际运行环境中也出现了了一些新的问题。其一，对于岸基雷达来说，接收阵列的位置固定，不随时间而变，来自其他地波雷达站的直达波来波方向就不会改变，可以利用直达波进行校准，通过数分钟的相干积累得到距离多普勒谱，取出直达波所在谱点利用天线位置关系进行校准。但对于浮标基/船载雷达，由于接收端在浮标基或船体(未行驶状态下)这种会随风浪流等影响而晃动的平台(横摇、纵摇、艏摇等)上，数分钟相干积累时间内艏摇而产生的偏航角波动较大，这样接收天线阵的法线方向不停变化，造成其所收到的直达波来波方位变化较大，因此无法按照岸基雷达的处理方式直接进行校准。其二，浮标、舰船大多是拥有众多通信和无线导航系统的复杂平台，其电磁环境异常复杂，其雷达接收天线并不一定像岸基雷达的接收天线那样接近理论的方向图，而有可能在各个方向上有着很强的各向异性，因此在校准的过程中，还要考虑天线方向图的问题，对天线方向图畸变进行补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种能去除因平台晃动及天线方向图畸变造成的影响，得到准确的幅相校准值，提高雷达系统性能的校准方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于直达波的浮标基/船载雷达的阵列校准方法，包括以下步骤：

步骤1、浮标基/船载雷达工作在组网方式，取固定站的直达波作为校准源，根据两站之间的距离关系和距离偏置设置从距离谱中找到直达波所在距离元；

步骤2、结合传感器所得到的姿态数据，对一个相干积累时间内，根据平台晃动情况由步骤1所得到的直达波所在距离元数据进行分段，并得到每小段内直达波相对于浮标基/船载雷达接收阵列的到达角变化情况；

步骤3、利用步骤2所得的分段方式，在每个小段内进行相干积累，找到直达波信号，利用直达波并结合浮标基/船载雷达接收天线方向图，进行分段方向图畸变补偿和幅相校准，从而得到各小段内通道的校准系数；

步骤4，综合步骤3所得各小段内通道的校准系数，得到一个相干积累时间内的通道校准系数，从而完成阵列校准。

在上述的基于直达波的浮标基/船载雷达的阵列校准方法中，步骤2所述的根据平台晃动情况进行数据分段，包括平台转动引起的阵列法线的变化情况，使分段后每一小段内直达波的到达角的波动小于雷达方位分辨率。