[发明专利]基于多径判断的阵列雷达复杂地形低仰角估计方法

说明书

本发明公开了一种基于多径判断的阵列雷达复杂地形低仰角估计方法，包括：根据阵列雷达系统参数建立目标多径信号模型；根据所述目标多径信号模型计算第一多径特征值，以得到鉴反射系数幅度曲线；获取雷达系统采集的目标回波数据，并根据所述目标回波数据计算第二多径特征值；根据所述鉴反射系数幅度曲线和所述第二多径特征值得到反射系数幅度估计值；采用波束扫描算法对所述目标回波数据进行扫描，得到波束扫描曲线的3dB波束宽度；根据所述反射系数幅度估计值与所述波束扫描曲线的3dB波束宽度进行多径判断，得到最终的目标仰角估计值。本发明提供的阵列雷达复杂地形低仰角估计方法，减弱了复杂反射面对测角的影响，提高了测角精度与稳健性。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于多径判断的阵列雷达复杂地形低仰角估计方法。

背景技术

雷达最主要的任务就是对目标进行有效的检测，同时实现对目标的测角和跟踪。其中，阵列雷达在对低仰角目标定位时，雷达波束打地，使得目标的直达波和地面反射的多径反射波在天线波束主瓣内叠加。直达波信号与多径信号是相干的，这两路相干信号同时被雷达天线接收，多径信号的存在将会引起雷达垂直面的波瓣分裂和上翘，不仅影响信号的检测，还会严重影响雷达对目标仰角的估计，尤其是在反射面复杂时，多径反射信号的影响更为复杂。

目前，针对包含多径信号的仰角估计，现有技术主要提供了以下几种方法：现有技术一公开了一种阵列雷达低仰角估计方法，该方法是利用合成导向矢量测出目标真实位置的测角方法。该合成导向矢量法是利用反射系数的先验信息，用多径条件下复合导向矢量代替自由空间中的常规导向矢量，再用最大似然方法进行仰角方向估计。然而，该方法要求反射面必须是平坦的，当反射面复杂时，部分目标回波中不包含多径信号，信号模型与实际情况不匹配，测角精度将严重下降。

现有技术二公开了一种米波雷达低仰角估计方法，该方法是利用经过地形修正的合成导向矢量测出目标真实位置的测角方法。传统的经过地形修正的合成导向矢量法是先利用反射区的地形信息修正天线架高，然后用多径条件下的合成导向矢量代替自由空间中的常规导向矢量，再用最大似然方法进行仰角方向估计。该方法存在的不足之处是：当地形过于复杂时，难以获取有效的地形信息，并且反射系数会存在误差，导致测仰角性能严重下降。

现有技术三公开了一种二维搜索低仰角估计方法，该方法是对目标仰角与天线高度同时进行搜索来估计目标仰角，同时利用交替投影算法减小了二维搜索的运算量。该方法对天线架高进行搜索可以等效为对反射系数的相位也进行了搜索，并且不需要地形信息。然而，该方法存在的不足之处是：忽略了有些地形(尤其是起伏特别严重的地形)没有多径时的情况，当目标回波中不含多径信号时该方法的测仰角性能将严重下降。

现有技术四公开了一种阵列雷达仰角估计方法，该方法是利用常规导向矢量测出目标真实位置的测角方法。然而，该方法要求目标回波中不包含多径信号，当目标回波中包含多径信号时，测角精度将严重下降。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于多径判断的阵列雷达复杂地形低仰角估计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于多径判断的阵列雷达复杂地形低仰角估计方法，包括：

根据阵列雷达系统参数建立目标多径信号模型；

根据所述目标多径信号模型计算第一多径特征值，以得到鉴反射系数幅度曲线；

获取雷达系统采集的目标回波数据，并根据所述目标回波数据计算第二多径特征值；

根据所述鉴反射系数幅度曲线和所述第二多径特征值得到反射系数幅度估计值；

采用波束扫描算法对所述目标回波数据进行扫描，得到波束扫描曲线的3dB波束宽度；

根据所述反射系数幅度估计值与所述波束扫描曲线的3dB波束宽度进行多径判断，得到最终的目标仰角估计值。