[发明专利]一种空间平台目标无伺服跟踪测角方法

说明书

本发明公开了一种空间平台目标无伺服跟踪测角方法，该方法首先利用角度搜索算法完成大视场角度初值估计，之后利用角度跟踪环进行目标角度跟踪，本发明能够减少目标角度跟踪计算中的计算量，提高精度。

技术领域

本发明属于微波雷达测量技术领域，具体涉及一种空间平台目标无伺服跟踪测角方法。

背景技术

对空间目标角度测量是天基空间目标探测与定位的关键。对一般的雷达，通常采用窄波束发射和接收信号，通过波束的机械扫描或电子扫描实现对探测空域的覆盖，因而雷达分时探测大视场不同位置目标的速率低。在星载条件下，雷达天线的机械扫描不仅是可靠性的薄弱环节，而且会给卫星的姿态稳定带来一定扰动。电扫相控阵天线实现复杂，高频段T/R组件效率低，体积、重量、功耗大，难于满足空间平台系统轻小型化与安装要求。

2011年韩月涛等人在《电子测量与仪器学报》第25卷第10期第842页至849页发表的“相位差矢量平均的干涉仪解模糊算法”一文中，提出了一种基于相位差矢量平均的逐次递推解模糊测角方法，该方法利用相位差矢量平均值采取逐次递推解模糊的方法进行测角。该方法降低了通道相位噪声的影响改善了测角精度，但该方法采用相位逐级递推解模糊处理，在低信噪比下解模糊错误会逐级传播。

2017年同钊等人在《空间电子技术》第6期第79页至88页发表的“基于相控阵天线的动态飞行器间高精度视线角测量方法”一文中，提出了一种基于和差波束的单脉冲比幅测角方法，该方法实现了对目标角度的动态测量。然而，该方法一方面需要增加额外的和差器以形成和差波束，多通道相控阵天线造成测角系统的体积、重量和功耗增加，不适于在对资源要求苛刻的空间平台应用；另一方面，该方法对接收信号的信噪比阈值要求高，限制了其应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种空间平台目标无伺服跟踪测角方法，能够克服上述缺陷，减少目标角度跟踪计算中的计算量，提高精度。

实现本发明的技术方案如下：

一种空间平台目标无伺服跟踪测角方法，包括以下步骤：

步骤1、计算目标回波信号的平均相位矢量；

步骤2、构造本地参考信号的相位矢量；

步骤3、利用步骤1的平均相位矢量和步骤2的相位矢量构造导向矢量相关函数，在设定角度范围内搜索导向矢量相关函数的最大值，其对应的角度即为单次角度测量值；

步骤4、重复步骤3，基于多次角度测量值预测目标角度；

步骤5、再次计算目标回波信号的平均相位矢量；

步骤6、利用上一次计算得到的角度跟踪值的左偏角和右偏角分别构造本地参考信号的相位矢量；所述角度跟踪值的初始值为预测得到的目标角度；

步骤7、利用左偏角构造的相位矢量和步骤5得到的平均相位矢量进行矢量相关运算得到P_ls(θ)，利用右偏角构造的相位矢量和步骤5得到的平均相位矢量进行矢量相关运算得到P_rs(θ)，利用P_ls(θ)和P_rs(θ)计算得到角误差信号θ_pk；

步骤8、对θ_pk进行环路滤波，滤波结果作为数字控制振荡器的更新控制字；数字控制振荡器的输出值为当前的角度跟踪值，数字控制振荡器的角度累加器的初始值为预测得到的目标角度。

进一步地，所述目标回波信号采用广角天线进行采集。

进一步地，步骤7中，利用P_ls(θ)和P_rs(θ)通过归一化角误差鉴别器计算得到角误差信号θ_pk。

有益效果