[发明专利]用于低空小目标探测的连续波雷达系统及其方法

权利要求书

1.一种用于低空小目标探测的连续波雷达系统，其特征在于，包括：发射模块、接收模块、信号处理模块和终端显示模块；发射模块输出端向外辐射线性调频连续波，经目标反射后进入接收模块输入端，接收模块输出端连接信号处理模块输入端，信号处理模块输出端连接终端显示模块输入端；

所述发射模块用于产生线性调频连续波，并辐射出去；辐射出去的线性调频连续波经过反射后，得到目标反射的回波信号；接收模块用于接收目标反射的回波信号，并得到Z个中频信号，将所述Z个中频信号发送至信号处理模块；所述信号处理模块用于接收所述接收模块发送过来的所述Z个中频信号，得到真实低空小目标点迹，将真实低空小目标点迹发送至终端显示模块进行显示；

所述发射模块包括发射机、M个发射天线、频综器、时序控制器和M选1开关；其中时序控制器输出端连接频综器输入端，频综器输出端连接发射机输入端，发射机输出端连接M选1开关输入端，M选1开关输出端连接M个发射天线；

发射模块工作流程是：

1.1时序控制器第m个时刻时向频综器提供时序信号，频综器根据所述时序信号产生对应波形，并将所述波形发送至发射机；发射机根据频综器发送过来的波形发射线性调频连续波，记为第m路发射信号；M个发射天线通过M选1开关选择一个发射天线，并将所述第m路发射信号连接至该发射天线，通过该发射天线将第m路发射信号辐射出去；其中，M为大于0的正整数；

1.2令m的值分别取1至M，重复执行1.1，进而分别得到第1路发射信号至第M路发射信号，记为M路发射信号；其中每路发射信号辐射出去后都经过目标反射，并相应得到目标反射的回波信号；其中时序控制器的时刻个数与发射天线个数取值相等；

信号处理模块还用于对Z个中频信号分别进行A/D变换、数字相干检波、低通滤波处理后，得到Z个低通滤波数字信号，并根据真实低空小目标点迹对Z个低通滤波数字信号进行参数估计，进而得到真实低空小目标的俯仰角及方位角信息，然后将真实低空小目标的俯仰角及方位角信息发送至终端显示模块进行显示；Z为大于0的正整数；

所述发射模块包括的频综器和所述接收模块包括的频综器为同一个频综器，该频综器包含两个输出端，其中一个输出端连接发射机输入端，另外一个输出端连接1∶Z功分器输入端。

2.如权利要求1所述的一种用于低空小目标探测的连续波雷达系统，其特征在于，所述接收模块包括频综器、1∶Z功分器、N个接收天线、Z个b选1开关、Z个耦合器和Z个接收机，每个耦合器包括第一输入端和第二输入端；频综器输出端连接1：Z功分器输入端，1∶Z功分器的Z个输出端对应连接Z个耦合器的Z个第一输入端，Z个耦合器的输出端对应连接Z个接收机的Z个输入端，N个接收天线分为a排，每排的Y个接收天线分别与X个b选1开关输入端连接，aX个b选1开关输出端对应连接Z个耦合器的Z个第二输入端，aX＝Z，aY＝N，bX＝Y；Z个耦合器和Z个接收机一一对应；

接收模块的工作流程是：

频综器产生所需频率信号，通过1∶Z功分器将所需频率信号分成Z路，得到Z路频率信号分量后作为Z个测试信号，分别对应送给Z个耦合器，Z路频率信号分量与Z个耦合器一一对应；N个接收天线分为a排，每排Y个接收天线，将每排的Y个接收天线分别经过X个b选1开关后，每排分别选出X个接收天线，进而得到aX个接收天线；目标反射的回波信号分别被aX个接收天线接收，并进入各自接收天线对应的耦合器中；每个耦合器对自身接收到的测试信号和目标反射的回波信号分别进行校准，进而得到Z个接收信号后发送至对应接收机；Z个接收机对应接收到接收信号后分别进行下变频处理和中频放大处理，进而得到Z个中频信号，并将所述Z个中频信号发送至信号处理模块。

3.一种用于低空小目标探测的连续波雷达方法，应用于权利要求1所述的一种用于低空小目标探测的连续波雷达系统，所述用于低空小目标探测的连续波雷达系统，包括发射模块、接收模块、信号处理模块和显示模块，所述发射模块包括发射机、M个发射天线、频综器、时序控制器和M选1开关；所述接收模块包括频综器、1∶Z功分器、N个接收天线、Z个b选1开关、Z个耦合器和Z个接收机；其特征在于，所述方法包括：

步骤1，时序控制器第m个时刻时向频综器提供时序信号，频综器根据所述时序信号产生对应波形，并将所述波形发送至发射机；发射机根据频综器发送过来的波形发射线性调频连续波，记为第m路发射信号；M个发射天线通过M选1开关选择一个发射天线，并将所述第m路发射信号连接至该发射天线，通过该发射天线将第m路发射信号辐射出去；其中，M、b、Z分别为大于0的正整数；

步骤2，令m的值分别取1至M，重复执行步骤1，进而分别得到第1路发射信号至第M路发射信号，记为M路发射信号；其中每路发射信号辐射出去后都经过目标反射，并相应得到目标反射的回波信号；其中时序控制器的时刻个数与发射天线个数取值相等且一一对应；

步骤3，频综器产生所需频率信号后，通过1∶Z功分器将所需频率信号分成Z路，得到Z路频率信号分量后作为Z个测试信号，分别对应送给Z个耦合器，Z路频率信号分量与Z个耦合器一一对应；N个接收天线分为a排，每排Y个接收天线，将每排的Y个接收天线分别经过X个b选1开关后，每排分别选出X个接收天线，进而得到aX个接收天线；其中，X、Y、a、N分别为大于0的正整数，aX＝Z，bX＝Y；

目标反射的回波信号分别被aX个接收天线接收，并进入各自接收天线对应的耦合器中；每个耦合器对自身接收到的测试信号和目标反射的回波信号分别进行校准，进而得到Z个接收信号后发送至对应接收机；Z个接收机对应接收到接收信号后分别进行下变频处理和中频放大处理，进而得到Z个中频信号；其中，aY＝N；

步骤4，信号处理模块对Z个中频信号分别进行A/D变换、数字相干检波、低通滤波处理后，得到Z个低通滤波数字信号，接着对Z个低通滤波数字信号进行数字波束形成、脉冲压缩和运动目标检测，得到运动目标检测结果；

确定恒虚警检测门限，并使用恒虚警检测门限对运动目标检测结果进行恒虚警检测，得到真实低空小目标点迹，最终将真实低空小目标点迹发送至终端显示模块进行显示；

信号处理模块根据真实低空小目标点迹对Z个低通滤波数字信号进行参数估计，进而得到真实低空小目标的俯仰角及方位角信息，将真实低空小目标的俯仰角及方位角信息发送至终端显示模块进行显示。