[发明专利]一种基于均匀分布式阵列的目标角度估计方法

说明书

本发明公开了一种基于均匀分布式阵列的目标角度估计方法，包括以下步骤：在同一发射信号波长、同一子阵间距条件下，将雷达天线阵列接收到的信号υ重排成一个M×N维的矩阵C；对矩阵C做二维快速傅氏变换处理，得目标的空间模糊频率f；根据f求得目标角度θ，将θ中对应的目标的模糊角度正弦值u以最大不模糊频率△为间隔拓展，得目标向量vsubgt;1/subgt;；在X个不同子阵间距条件下，重复步骤1‑3，分别求得X个目标向量，对其求并集，得并集向量a；将并集向量a做差分处理，将差分最小值对应的数值的平均值作为目标角度的正弦值估计值。该方法对目标角度的估计精度高、计算量小，适用于分布式雷达，来实现对目标的多载频/多间距的无模糊定位。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种基于均匀分布式阵列的目标角度估计方法，用于分布式雷达，来实现对目标的无模糊定位。

背景技术

阵列是由若干个性质相同的天线、以相同的馈电方式，按照一定的形式排列构成的，其中任意一个天线被称为一个阵元。因为电磁波具有干涉和可叠加的性质，所以天线阵列能量的辐射可以实现方向性覆盖等特殊性质，其在雷达、卫星、射电天文学等领域都有诸多应用。天线阵列的辐射特性通常可从以下几个方面进行分析和评价：主波束宽度、峰值旁瓣比、方向性以及增益等。

对于传统的相控阵天线，为了保证在可视区只有一个主波束，根据奈奎斯特采样定律可知，阵元间距需小于半波长。但当波长较小时，阵元间隔太小就会出现严重的互耦效应，从而严重影响天线阵列的辐射特性。天线方向图的主波束宽度则主要取决于阵列的孔径大小，主波束宽度会随着阵列孔径的增大而变窄。在半波长满布的情况下，为了获得更细的主瓣就需要通过增加阵元个数、扩大阵列尺寸的方法实现。这样会提高整个系统硬件的设计难度，增加制造和维护成本。阵列尺寸过大也难以应用于机载雷达。因而，我们希望用尽可能少的阵元得到满足一定要求的主波束宽度，稀疏阵列的出现很好地解决了这个问题。它适合于在不要求阵列增益的情况下使用，且具有空间分辨率高、耦合效应低、馈电网络简单、故障率低等许多优点。但是，稀疏阵列的均匀排布将导致非常严重的栅瓣问题，使得目标的定位结果存在空间模糊。

针对上述问题，从20世纪90年代开始，国内外学者提出了多种基于高性能计算机的全局优化随机搜索优化算法，如蚁群算法、遗传算法、模拟退火算法等。通过优化稀疏阵列的阵元位置，使得阵元非均匀排列，以降低天线方向图的栅瓣。这样的阵列具有主瓣细、空间分辨率高、抗干扰性能好的优点。但非均匀稀疏阵列并不适用于执行搜索任务的雷达，主瓣过细会导致搜索效率低，将均匀稀疏阵列应用于搜索任务是更为合适的选择。本发明主要解决均匀稀疏子阵在对目标进行定位的过程中，存在角度模糊的这一问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于均匀分布式阵列的目标角度估计方法，该方法对目标角度的估计精度高、计算量小，适用于分布式雷达，来实现对目标的多载频/多间距的无模糊定位；应用于搜索任务时，天线栅瓣将对多个方向同时进行搜索，效率更高。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种基于均匀分布式阵列的目标角度估计方法，包括以下步骤：

步骤1，在同一发射信号波长、同一子阵间距条件下，将雷达天线阵列接收到的信号υ重排成一个M×N维的矩阵C，其中，N为子阵个数，M为一个子阵中的阵元个数；

步骤2，对所述矩阵C做二维快速傅氏变换处理，得快速傅氏变换处理后的目标的空间模糊频率f；

步骤3，根据所述快速傅氏变换处理后的目标的空间模糊频率f，求得目标的空间模糊频率f对应的目标角度θ，将目标角度θ中对应的目标的模糊角度正弦值u以最大不模糊频率Δ为间隔拓展，得目标向量v₁；

步骤4，在X个不同子阵间距条件下，重复步骤1-3，分别求得X个目标向量v_X，对其求并集，并按照从小到大排序，得并集向量a，表达式为：