[发明专利]一种基于单站双频连续波雷达的异步定位方法

权利要求书

1.一种基于单站双频连续波雷达的异步定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：雷达连续发射三个状态的不同频率的连续波信号，并将回波信号与发射信号混频得到中频信号；具体方法为：

设被估计的动目标位置为(x,y)，并且已知天线的位置，发射天线的位置为(x₀,y₀)＝(-d,0)，两接收天线的位置分别为(x₁,y₁)＝(0,0)、(x₂,y₂)＝(d,0)；d为两个接收天线距离间隔，r_ij表示目标在第j个状态时与第i个天线的真实距离，发射角度为θ₀，接收天线(x₁,y₁)的目标DOA为θ₁，设φ_ij表示第i个天线在第j个状态时的相位，设三个状态的连续波信号的频率分别为f₁，f₂，f₂，并且每个状态持续的时间为T：

设定第一个状态的发射信号为：

u_t＝cos(2πf₁t) (1)

则目标的回波信号为：

u_r＝cos(2πf₁(t-T_d)) (2)

其中T_d为电磁波来回传播时间：

其中R(t)为目标与天线的瞬时距离，R为目标与天线的初始距离，C为电磁波传播速度，v_r为目标与天线的径向速度；

将回波信号与发射信号混频后，得到中频信号：

其中：

同理可得第二个状态的中频信号为：

其中：

第三个状态中的中频信号为：

其中：

步骤2：对中频信号进行快速傅里叶变换，得到两根接收天线的三个状态的相位；

步骤3：利用同一根接收天线中三个状态之间的相位差计算目标的距离；具体方法为：建立目标模型为：

由上式可得φ_i1和φ_i2的相位差，即：

设定v_r在这三个状态中是一个常数；因此，有：

r_1j＝r_1(j-1)-v_rT (9)

令j＝2再代入公式(8)差中，可得：

上式中具有额外相位扰动-4πf₂v_rT/c；

利用第三个状态与第二个状态的相位差补偿相位扰动，φ_i2和φ_i3的相位差为：

将上式代入式(10)，可得：

考虑到两个天线接收到的信号，r₁₁最终可以表示为：

其中a＝c/2π(f₂-f₁)；

步骤4：利用不同接收天线中的同一状态下的相位差确定目标的到达角；

步骤5：利用步骤3和步骤4得到目标的距离和到达角确定目标的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于单站双频连续波雷达的异步定位方法，其特征在于：所述步骤4的具体方法为：

同一时刻，两接收天线与目标之间距离的距离差为：

dr＝d cosθ (14)

所以由距离差dr引起的两接收天线之间的相位差可以表示为：

φ_1j-φ_2j＝2πf_jdr/c＝2πd cosθ/λ_j (15)

考虑到三个状态两个天线接收到的信号，θ最终可以表示为：

3.根据权利要求2所述的一种基于单站双频连续波雷达的异步定位方法，其特征在于：所述步骤5的具体方法为：

动目标的位置(x,y)通过下式获得：

x＝r₁₁cosθ,y＝r₁₁sinθ (17)。