[发明专利]米波雷达高精度二维角估计算法

说明书

本发明涉及米波雷达二维角估计算法领域，具体涉及一种米波雷达高精度二维角估计算法。为建立在CCM‑SVD算法和最小二乘算法基础上的二维角估计算法，二维角估计算法包括以下步骤：步骤S1，利用CCM‑SVD算法得出俯仰角的粗估计；步骤S2，结合俯仰角的粗估计和X轴阵列及Z轴阵列的接收信号，采用最小二乘算法求得方位角精估计；步骤S3，利用基于互协方差阵的奇异值CCM‑SVD算法得出方位角的粗估计；步骤S4，结合方位角的粗估计、X轴阵列及Z轴阵列的接收信号，采用最小二乘算法求得俯仰角的精估计。所提方法估计的角度具有很高的估计精度，且估计的方位角和俯仰角可实现自动配对。

技术领域

本发明涉及米波雷达二维角估计算法领域，具体涉及一种米波雷达高精度二维角估计算法。

背景技术

角度估计是米波阵列雷达的一项基本功能，而米波雷达阵列存在测角精度较差及低仰角估计易受多径信号影响的问题。

例如公开号CN102520399B就公开了一种基于电磁矢量阵列的米波雷达角度估计方法。其实现步骤是：(1)采用电磁矢量阵列接收雷达回波，并将其混频到基带进行离散采样；(2)利用离散采样的数据构造二阶统计矩阵；(3)对二阶统计矩阵进行奇异值分解，得到左信号特征矩阵；(4)利用左信号特征矩阵构造矩阵束；(5)对矩阵束进行广义特征值分解，得到广义特征向量矩阵、广义特征值矩阵和广义特征值，并用这些参数计算回波信号的坡印廷矢量；(6)根据得到的广义特征值和回波信号的坡印廷矢量计算出目标的二维角度。

该发明采用一维线性阵列的情况下，能够估计二维角度，阵元间距可以大于半波长，运算量小，易于工程实现，但是二维角估计的精度却有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种米波雷达L型均匀阵交错双精度二维角估计算法，解决以往米波雷达阵列二维角估计算法精度不够高的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种米波雷达高精度二维角估计算法，为建立在CCM-SVD算法和最小二乘算法(LS算法)基础上的二维角估计算法，建立二维角估计算法的图形：设定相交于一点的X轴阵列、Y轴阵列和Z轴阵列，Z轴阵列和Y轴阵列相互垂直，X轴阵列与Y轴阵列同水平面，X轴阵列和Z轴阵列接收信号的互协方差阵为N×N维矩阵，二维角估计算法包括以下步骤：步骤S1，利用CCM-SVD算法得出俯仰角的粗估计；步骤S2，结合俯仰角的粗估计、X轴阵列及Z轴阵列的接收信号，采用最小二乘算法求得方位角精估计；步骤S3，利用基于互协方差阵的奇异值CCM-SVD算法得出方位角的粗估计；步骤S4，结合方位角的粗估计、X轴阵列及Z轴阵列的接收信号，采用最小二乘算法求得俯仰角的精估计。

进一步的技术方案是，二维角估计算法的图形中，设M个信源信号表示为s(t)＝[s₁(t),s₂(t),L,s_M(t)]^T，设第m个信源信号的功率为p_m，则M个信源信号的自相关阵为R_ss，R_ss的集为

当M个信源的俯仰角和方位角分别为θ＝{θ₁,θ₂,Lθ_M}和时，设λ为波长，则接收阵列俯仰角的导向矢量A_x(θ)和方位角的导向矢量代入导向矢量α、指数e和虚数j按如下方式计算

a_zn(θ_m)＝e^{-j2πnd/λsin(θm)}，