[发明专利]一种基于补偿天线方向图误差的天线波束指向方法

说明书

一种基于补偿天线方向图误差的天线波束指向方法，本发明涉及天线波束指向方法。本发明的目的是为了解决现有方法在天线方向图误差背景下，经典的数字波束形成技术无法对目标的角度进行有效的估计的问题。过程为：一：通过有源校正的方式，对阵列的天线方向图进行测量，得到天线的每个角度的天线方向图误差数据；二：得到通道×多普勒×距离三维谱数据；三：对每个阵元的距离多普勒谱进行检测，遍历所有的距离多普勒单元，得到目标，并对目标的距离与速度进行估计；四：得到修正后的权系数；五：利用修正后的权系数对得到的目标进行处理，得到目标的方位估计。本发明用于舰载高频地波雷达信号处理领域。

技术领域

本发明涉及天线波束指向方法，可用于在天线方向图误差背景下雷达的目标方位估计。

背景技术

随着海洋环境监测与国防需求的进一步提升，新体制雷达技术在世界各国均发展迅速。作为新体制雷达技术之一的舰载高频地波雷达，对海上远距离目标的探测有着自身独特的优势。舰载高频地波雷达相较于岸基高频地波雷达，具有更好的灵活性，是一种安装于运动平台上的新体制雷达，能够对远距离的海面舰船目标与超低空飞行的飞机目标进行探测。因此发展舰载高频地波雷达对提高我国的国防能力，保护我国海洋领土权益具有重要意义。

对于舰载高频地波雷达，阵列误差是影响整体天线性能的关键因素之一。在舰船上，受制于舰船可放置天线位置的面积、海况等因素而产生的多径效应、阵列之间的通道幅相误差、互耦误差、位置误差以及方向图误差等等，均会导致原有的天线阵列方向图发生畸变，从而造成性能的大幅度衰减甚至失效。

阵列误差一般可分为四类，一般包括阵列放置所导致的位置误差，阵元之间所导致的互耦误差，各阵元自身产生的通道幅相误差以及阵列方向图误差。Friedlander,B.Asensitivity analysis of the MUSIC algorithm[J].IEEE Transactions onAcoustics,Speech and Signal Processing,1990,38(10):1740-1751.中最早分析了阵列误差对类似MUSIC的超分辨算法的影响，提出超分辨算法对于阵列误差具有较大的灵敏度。Swindlehurst A L,Kailath T.A performance analysis of subspace-based methodsin the presence of model errors.I:The MUSIC algorithm[J].IEEE Transactions onSignal Processing,1992,40(7):1758-1774.与Swindlehurst A,Kailath T.APerformance Analysis of Subspace-Based Methods in the Presence of ModelErrors-Part II:Multidimensional Algorithms[J].Signal Processing IEEETransactions on,1992,41(9):2882-2890.分析了当信号与噪声子空间发生扰动，即受到误差影响时，对超分辨算法的影响，得到了估计误差的理论表达式，给予了克拉美罗界。这些为较早时期对阵列误差进行分析的研究。