[发明专利]一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法及系统

权利要求书

1.一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法，其特征在于步骤如下：

(1)通过天线凸波束和天线凹波束两个波束同时获取着陆波束照射区的回波；

(2)计算凸波束回波和凹波束回波的包络比；

(3)波束距离测量：计算回波包络比凹口的极小值点位置；

(4)求取回波包络比值为1的两个距离点的距离比，查表获得波束中心入射角估计，从而完成微波着陆雷达的测距；

采用同一天线形成凸波束和凹波束两个波束对目标回波信号进行接收；

凸波束功率方向图P_A(θ)为着陆雷达采用的升余弦形状的功率方向图，记波束宽度为θ_b，角度变量为θ，

P_A(θ)表示为

凹波束功率方向图P_D(θ)在P_A(θ)最大值方向，即P_A(θ)的波束中心指向，形成凹陷用于指示波束中心，在P_A(θ)主瓣范围内，P_D(θ)可用数学式表示为

2.根据权利要求1所述的一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法，其特征在于：两个波束回波信号经凸波束接收通道、凹波束接收通道组成的双通道进行放大、滤波、下变频，送给信号处理器进行模数变换产生凸波束回波A(r)和凹波束回波D(r)两路数字回波，r为雷达距离。

3.根据权利要求2所述的一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法，其特征在于：凸波束回波和凹波束回波的包络比表示为：

4.根据权利要求3所述的一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法，其特征在于：回波包络比R(r)处理获得R(r)凹口的极小值点位置即为波束中心距离r_c，获得波束距离的高精度测量，记最小值求取运算为min[]波束中心距离r_c表示为

r_c＝min[R(r)]。

5.根据权利要求4所述的一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法，其特征在于：求取回波包络比值为1的两个距离点的距离比，具体为：

回波包络比R(r)在主波束内呈V字形的形状，首先求取回波包络比R(r)为1对应的两个距离点r_n和r_f，r_nr_f；计算r_n和r_f的距离比ρ_nf，表示为

6.根据权利要求5所述的一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法，其特征在于：查表获得波束中心入射角估计，具体为：

距离比ρ_nf和波束入射角θ_inc是单调递减函数，且与着陆器飞行高度无关，该单调递减函数为θ_inc＝F(P_A(θ),P_D(θ),ρ_nf)，将上述函数F制表，通过距离比ρ_nf查表即可获得波束入射角θ_inc的估计值；其中，凸波束功率方向图P_A(θ)，角度变量为θ，凹波束功率方向图P_D(θ)。

7.一种根据权利要求1所述的双波束微波着陆雷达高精度测距方法实现的微波着陆雷达测距系统，其特征在于包括：

回波获取模块：通过天线凸波束和天线凹波束两个波束同时获取着陆波束照射区的回波；

包络比计算模块：计算凸波束回波和凹波束回波的包络比；

波束距离测量模块：计算回波包络比凹口的极小值点位置；

入射角估计模块：求取回波包络比值为1的两个距离点的距离比，查表获得波束中心入射角估计，从而完成微波着陆雷达的测距。

8.根据权利要求7所述的微波着陆雷达测距系统，其特征在于：采用同一天线形成凸波束和凹波束两个波束对目标回波信号进行接收；两个波束回波信号经凸波束接收通道、凹波束接收通道组成的双通道进行放大、滤波、下变频，送给信号处理器进行模数变换产生凸波束回波A(r)和凹波束回波D(r)两路数字回波，r为雷达距离；

凸波束回波和凹波束回波的包络比表示为：

回波包络比R(r)处理获得R(r)凹口的极小值点位置即为波束中心距离r_c，获得波束距离的高精度测量，记最小值求取运算为min[]波束中心距离r_c表示为

r_c＝min[R(r)]；

求取回波包络比值为1的两个距离点的距离比，具体为：

回波包络比R(r)在主波束内呈V字形的形状，首先求取回波包络比R(r)为1对应的两个距离点r_n和r_f，r_nr_f；计算r_n和r_f的距离比ρ_nf，表示为

查表获得波束中心入射角估计，具体为：

距离比ρ_nf和波束入射角θ_inc是单调递减函数，且与着陆器飞行高度无关，该单调递减函数为θ_inc＝F(P_A(θ),P_D(θ),ρ_nf)，将上述函数F制表，通过距离比ρ_nf查表即可获得波束入射角θ_inc的估计值；其中，凸波束功率方向图P_A(θ)，角度变量为θ，凹波束功率方向图P_D(θ)。