[发明专利]多波束相控阵差和比角度估计方法

权利要求书

1.一种多波束相控阵差和比角度估计方法，其特征在于：采用数字相控阵体制建立阵面为均匀线阵体的相控阵天线匀线阵模型，数字相控阵天线全空域电扫描，对接收的回波信号进行角度粗捕获，获得回波信号的大致角度，回波信号经过和接收通道转换为N×1维数字中频信号矢量向x(n)，并输入数字信号处理DSP模块，对两个波束接收到的回波信号y₁(n)和y₂(n)进行信号幅度估计，得到幅度分别为E₁和E₂的两个回波信号；在DSP模块中调整相控阵接收权矢量，然后采用同时多波束相控阵差和比角度估计，完成回波角度估计；在DSP模块中确定一个小于相控阵波束3dB宽度，大于待估计角度θ_t的绝对值角度值θ_k，按照相控阵天线接收权矢量计算方法，同时计算两个波束对应的权矢量w₁和w₂，得到幅度分别为E₁和E₂的两个回波信号；DSP模块估计两个波束信号幅度E₁和E₂，并对幅度E₁和E₂进行和差处理得到和成波束接收信号的幅度E_∑＝E₁+E₂，差波束接收信号幅度E_Δ＝E₁+E₂，进一步计算得到相控阵接收信号差和比S＝E_Δ/E_∑；

所述DSP模块根据方向图函数F(θ)的基本定义方式，将第一个波束方向图表示为F₁(θ)＝F(θ-θ_k)，第二个波束方向图表示为F₂(θ)＝F(θ+θ_k)；把两个波束的方向图在θ＝θ₀处用二阶泰勒展开式展开，并取自变量θ＝θ_s＝θ₀+θ_t，得到两个波束接收信号幅度的另一种表达式：得到目标偏离引导角的角度A₁、A₂，波束1的目标偏离引导角的角度为：

波束2的目标偏离引导角的角度为：

根据得到目标偏离引导角的角度A₁、A₂，进一步得到两个波束的接收回波信号的差和比：

α＝F(θ₀-θ_k)+F(θ₀+θ_k)

β＝F′(θ₀-θ_k)+F′(θ₀+θ_k)

γ＝F″(θ₀-θ_k)+F″(θ₀+θ_k)

建立方程S＝S′，由于只有θ_t是未知数，所以得到的估计值为：

把待估计角度θ_t的估计值的绝对值的较小者作为估计值，从而可以计算回波角度θ_s的最终估计值为：

式中，F′(θ)表示函数F(θ)对自变量θ求一阶导数，F″(θ)表示函数F(θ)对自变量θ求二阶导数；α表示角度0阶导数影响因子，β表示角度1阶导数影响因子，γ表示角度2阶导数影响因子；t表示时间。

2.如权利要求1所述的多波束相控阵差和比角度估计方法，其特征在于：根据相控阵天线基本理论，确定相控阵天线波束指向函数F(θ)和两个波束方向图函数F₁(θ)和F₂(θ)，将两个波束的方向图在自变量θ＝θ₀处用二阶泰勒展开式展开，并取自变量θ＝θ_s＝θ₀+θ_t，得到两个波束接收信号幅度的另一种表达式：

3.如权利要求1所述的多波束相控阵差和比角度估计方法，其特征在于：阵面为均匀线阵的阵元个数N，阵元间距d＝λ/2，其中，λ指的是回波波长。