[发明专利]一种基于泰勒展开的数字阵列单脉冲测角方法

权利要求书

1.一种泰勒展开的数字阵列单脉冲测角方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、假设相控阵雷达为一维线阵，天线单元非均匀排布，且所有天线单元均为各向同性阵元；

步骤2、假设远场处某个角度θ_t下有一期望信号s_t以平面波入射，获得天线阵列的接收信号：

x＝a(θ_t)s_t+n (1)

其中，x表示阵列接收到的回波数据复向量，a(θ_t)表示阵列导向矢量，n表示高斯白噪声复向量；

步骤3、导向矢量泰勒展开，具体为：

将角度θ_t与波束指向θ₀差值近似为零，根据泰勒展开原理，在雷达波束指向角度θ＝θ₀处完成导向矢量a(θ_t)的泰勒展开，忽略高阶项得：

x＝(a(θ₀)+b(θ₀)(θ_t-θ₀))s_t+n (2)

其中，

选择某一加权矢量w对信号进行加权求和处理，可得：

y_D表示阵列加权求和后的输出信号；为简化运算，要求该加权矢量w与波束中心的导向矢量a(θ₀)正交，即w^Ha(θ₀)＝0，忽略噪声项的影响，式(3)化简为：

y_D＝w^Hb(θ₀)(θ_t-θ₀)s_t (4)

步骤4、权矢量的选取，具体为：

从提升目标角度估计精度的角度出发，选取阵列加权矢量w的原则是使阵列加权求和后的输出信号y_D的信噪比最大，求得权矢量为：

步骤5、估计期望信号，具体为：

未知的期望信号s_t通过波束形成和通道信号数据来估计，和通路信号数据写作：

其中，a^H(θ₀)a(θ_t)是天线波束指向θ₀角度时，天线阵列在θ_t角度下的响应，近似为θ₀角度下的响应，即a^H(θ₀)a(θ_t)≈a^H(θ₀)a(θ₀)；

忽略噪声项的影响，则式(6)化简为：

y_S≈a^H(θ₀)a(θ₀)s_t (7)

则期望信号s_t的估计值写作：

步骤6、估计出目标角度，具体为：

确定阵列加权矢量w，并且估计出期望信号s_t之后，将式(5)和式(8)代入式(4)，得：

令由上式可估计出目标角度为：