[发明专利]基于地形信息的米波雷达低仰角估计方法

说明书

本发明公开了一种基于地形信息的米波雷达低仰角估计方法，主要解决当反射面不平坦时，现有利用地形信息的RML算法精度较低的问题，其实现步骤是：1)设定天线架设高度的初值与仰角搜索范围；2)获取多径信号仰角、擦地角与目标仰角几何关系；3)获取多径信号反射点高度与天线架设高度；4)采用精确最大似然RML算法进行目标仰角估计，求出目标仰角的中间估计值5)更新天线架设高度；6)重复执行3)～5)，得到最终的目标仰角估计值与天线架设高度h_r。本发明与现有不经过迭代的利用地形信息的RML算法相比，在低仰角的情况下，能提高测角精度，可用于反射面不平坦时米波雷达低仰角情况下的目标仰角测量。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体的说是一种米波雷达低仰角估计方法，可用于反射面不平坦时对天线架设高度与目标仰角的准确估计。

背景技术

伴随着反辐射导弹和目标隐身技术的不断发展，米波雷达逐渐受到世界各国的高度重视。在进行低角跟踪时，米波雷达接收的信号既有目标直达信号，又有镜面反射和漫反射等多径信号，以及背景噪声。多径信号的存在将会引起雷达垂直面的波瓣分裂和上翘，不仅影响对目标信号的检测，还严重影响目标的仰角测量。

采用阵列超分辨技术是提高仰角估计性能的一种重要手段，对于米波雷达的低仰角估计，经常采用精确最大似然RML算法，其利用反射系数ρ的先验信息，并用多径条件下复合导向矢量代替自由空间中的常规导向矢量，再用最大似然方法进行仰角方向DOA估计。该算法待估参数少，估计精度高。但该方法要求反射面必须是平坦的，当反射面不平坦时，信号模型与实际情况不匹配，测角精度将严重影响下降。

现有解决反射面不平坦问题的方法是：利用激光测距仪等辅助设备测量雷达反射区的地形，在利用RML算法进行测角时，先根据天线中心到其地面投影点的距离与仰角值计算出反射点的位置，再结合测量好的地形信息实时更新天线架设高度，以提高测角精度。但该方法的不足是：当反射面不平坦时，不能获得天线架设高度的准确值，计算得到的反射点位置也就不准确，影响测角精度。

发明内容

本发明目的在于针对上述已有技术的缺陷，提出一种基于地形信息的米波雷达低仰角估计方法，以保证信号模型与实际情况的匹配，提高反射面不平坦时的测角精度。

为实现上述目的本发明是这样实现的：

一、技术方案

本发明首先根据天线中心到其地面投影点的距离与仰角搜索值计算出反射点的位置，再结合测量好的地形信息更新天线架设高度，利用更新的天线架设高度与RML算法对目标仰角进行估计，得到此时仰角估计值与对应的天线架设高度，然后再以此天线架设高度与仰角搜索值重新计算出反射点的位置并再次更新天线架设高度，重复这个过程，直到结果收敛得到稳定的天线架设高度与仰角估计值。

二、实现步骤

一种基于地形信息的米波雷达低仰角估计方法，包括如下步骤：

(1)设定天线架设高度的初值与仰角搜索值：

令反射点高度的初始值为h_b＝0，天线中心到其地面投影点的距离为h_r0，则天线架设高度的初值为h_r＝h_r0-h_b，仰角搜索值为θ₁＝θⁿ,n＝1,2,...,N，其中N为仰角搜索值的个数；

(2)设θ₂为多径信号仰角，θ₃为多径信号在地面反射时的擦地角，根据多径反射模型的几何关系得到：θ₁≈θ₂≈θ₃；

(3)计算天线架设高度：

(3a)计算天线中心的地面投影点到反射点的距离为：