[发明专利]基于波束空间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波束空间的阵列雷达复杂地形低仰角估计方法，包括构造波束形成矩阵；利用所述波束形成矩阵将接收信号从阵元空间转换到波束空间得到转换后的接收信号；通过多径信号的门限定判断所述转换后的接收信号中是否包含多径信号，若所述转换后的接收信号包含所述多径信号时，利用RML算法进行低仰角估计，若所述转换后的接收信号不包含所述多径信号时，采用和差单脉冲测角方法进行低仰角估计。该估计方法利用了更多的数据信息，能够提高测角性能。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于波束空间的阵列雷达复杂地形低仰角估计方法。

背景技术

进行阵列雷达(尤其是米波雷达)低仰角估计时，雷达接收的信号中有目标直达信号、镜面反射和漫反射等多径信号，还有背景噪声。多径信号的存在在会引起雷达垂直面的波瓣分裂和上翘，不仅影响目标信号的检测，还严重影响目标的仰角测量性能。

采用阵列超分辨技术是提高仰角估计性能的一种重要手段，其包括多重信号分类MUSIC算法和最大似然ML类算法等，但在低信噪比和有限快拍数时，多重信号分类MUSIC算法的测角性能会大幅度下降，因而在实际雷达系统中的应用受限；最大似然ML类算法需要进行多维搜索，运算量相对较大。利用回波中直达信号和多径信号仰角之间的几何关系可将二维空间谱搜索降为一维空间谱搜索，但是对于大型阵列雷达，处理过程仍需要上百个阵元的协方差矩阵计算和空间谱搜索，运算量仍然很大。精确最大似然算法，E.Bosse，R.M.Turner，M.Lecours，“Tracking swerling fluctuating targets at low altitudeover the sea，”IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，1991，27(5):806-822。RML算法利用了反射系数ρ的先验信息，用多径条件下的复合导向矢量代替自由空间中的常规导向矢量，再通过最大似然方法进行到达角方向DOA估计，该算法待估参数少，估计精度高，但仍存在不适用于反射面复杂的情况，且当阵元数较多时运算量与数据量会很大，不利于工程实现。

针对现有技术的缺陷，已有专利提出了一种基于波束空间的米波雷达低仰角估计方法，以在保证测角精度的前提下，降低运算量，但该方法利用的波束个数有限，仅利用了三个和波束，因此扫描函数副瓣较高，会导致测角的稳健性降低，同时没有考虑反射面的复杂目标回波不包含多径信号的情况，从而导致测角精度和稳健性降低，不利于工程应用。

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波束空间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：

一种基于波束空间的阵列雷达复杂地形低仰角估计方法，包括：

构造波束形成矩阵；

利用所述波束形成矩阵将接收信号从阵元空间转换到波束空间得到转换后的接收信号；

通过多径信号的门限定判断所述转换后的接收信号中是否包含多径信号，若所述转换后的接收信号包含所述多径信号时，利用RML算法进行低仰角估计，若所述转换后的接收信号不包含所述多径信号时，采用和差单脉冲测角方法进行低仰角估计。

在本发明的一个实施例中，构造波束形成矩阵，包括：

获取第一角度波束权矢量、第二角度波束权矢量和第三角度波束权矢量；

分别对所述第一角度波束权矢量、所述第二角度波束权矢量和所述第三角度波束权矢量加泰勒窗对应得到第一角度和波束权矢量、第二角度和波束权矢量和第三角度和波束权矢量；

分别对所述第一角度波束权矢量、所述第二角度波束权矢量和所述第三角度波束权矢量加贝叶斯窗对应得到第一角度差波束权矢量、第二角度差波束权矢量和第三角度差波束权矢量；