[发明专利]一种基于DFT变换的阵列目标角度测量方法

说明书

本发明提出了一种基于DFT变换的阵列目标角度测量方法，其实现步骤是：1)建立包含多径信号的米波雷达信号接收模型x；2)对各接收通道的雷达回波进行傅里叶变换处理，建立波束矢量S和其对角阵T，并用S和T构建等量关系；3)利用波束矢量S和其对角阵T，求出转换之后的频率矢量a和幅度矢量b；4)对转换之后的频率矢量a代入关系式进行因式分解，求出目标的估计值相比于传统雷达阵列，本发明采用的分布式阵列布阵灵活，且仅需少量阵元即可达到较大孔径传统阵列的测向性能，测向性能明显优于传统的雷达测角方法。

技术领域

本发明涉及雷达目标测角技术领域，特别是涉及一种基于DFT变换的阵列目标角度测量方法。

背景技术

雷达目标测角技术是雷达信号处理领域的一个重要研究课题。传统的高频雷达测角一般仍采用波束形成技术，但受限于阵列孔径，其测角精度和分辨率较低。为提高测向性能，基于现代超分辨谱估计技术的测角方法被提出，然而，由于雷达系统存在目标个数众多且数量未知、回波信号相干性强等特殊性，此类方法的应用仍受到诸多限制，例如需要已知目标个数、处理相干信号时的解相干预处理步骤要求特定的阵列形式等。尽管近年来涌现的一部分稀疏表示的测向方法能够解决以上问题，但其局限性在于，其性能在很大程度上依赖一个或多个可调的超参数，在未知噪声方差的实际情况下很难将该参数调整到最优以获得满意的性能。另外，为进一步提高测角性能，传统雷达阵列需要较多的接收阵元以加大阵列孔径，但这将导致苛刻的场地需求并显著提高硬件成本。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种基于DFT变换的阵列目标角度测量方法，以在保证测角精度的前提下，降低运算量，便于工程实现，为达此目的，本发明提供一种基于DFT变换的阵列目标角度测量方法，所属目标角度测量方法包括如下步骤：

步骤一：建立包含多径信号的米波雷达信号接收阵列模型x；

步骤二：对各接收通道的雷达回波进行傅里叶变换处理，利用获得的傅里叶变换数据建立波束矢量S和其对角阵T，并用S和T构建等量关系；

步骤三：利用波束矢量S和其对角阵T，实现接收信号x从阵元空间到波束空间的转换，得到转换之后的频率矢量a和幅度矢量b；

步骤四：对转换之后的频率矢量a代入关系式进行因式分解，求出目标的估计值

本发明的进一步改进，所述步骤一中建立的包含多径信号的米波雷达信号接收阵列模型x，表示如下：

其中x∈C^N×1表示雷达天线阵列单次快拍接收的数据，N表示天线阵元数；由于高频地波雷达针对的是海面目标，无需估计其俯仰角，因此阵列排布采用简单的线阵，雷达发射信号表示为s(t)，则第m个阵元接收到的第n个目标回波可表示为：

s_mn(t)＝μ_ns(t-τ_mn)

其中，m＝1,2,…,N为阵元编号索引，n＝1,2,…N₀为目标标号索引，N₀为总目标数；μ_n为第n个目标信号的传播衰减因子；为回波到达第m个阵元时相对参考阵元的延迟，c为光速，x_m为阵元位置，为带估计的目标方位角；

对于高频雷达而言，其发射信号载频f₀一般远大于带宽，可视为窄带信号，因此第m个阵元的接收回波可进一步写为：

其中，A为每个接收回波的幅度，ω为每个接收回波的频率。

本发明的进一步改进，所述步骤二中建立波束矢量S和对角阵T，并利用S和T构建等量关系，表示如下：

对接收阵列s_m(t)进行傅里叶变换处理可得：