[发明专利]一种宽量程的线性调频连续波雷达测角方法

说明书

本发明属于雷达测角领域，具体提供一种宽量程的线性调频连续波雷达测角方法，用以解决现有的基于调频连续波的相位法测角中存在的测角精度和测角范围对天线间隔的要求互相矛盾的问题。本发明通过差频扫频法解算相位模糊周期，在保证高精度测角、不布设更多天线、不牺牲实时性的前提下，有效解决相位法测角中的相位模糊问题，实现测角量程扩展(宽量程)的目的；并且，本发明对雷达系统的硬件要求简单：最少只需要两个接收天线、硬件成本低，并且在实现测角功能时只需要发射一次波形即可完成扩展量程角度测量、实时性高。

技术领域

本发明属于雷达测角领域，具体涉及一种宽量程的线性调频连续波雷达测角方法。

背景技术

线性调频连续波(LFMCW)即频率随着时间线性变化的等幅连续波，将目标回波信号与发射本振信号混频、滤波处理，得到的差拍基带信号中包含目标的距离、速度和角度信息，可以通过差拍基带信号特征对目标进行测距、测速和测角处理。

雷达测角的主要任务是探测目标所处的空间位置，随着人们对雷达测角领域的不断深入认识，目标角度的跟踪在该领域得到了广泛的应用和发展。目前，已经存在大量的角度测量算法来实现目标角度的精准测量，其中，相位法测角是雷达测角的经典方法，即利用多个天线所接收回波信号之间的相位差进行测角；然而，相位法测角在测角精度和测角范围上相互制约：增加测角天线的间距可以提高测角精度，但会引入相位多值性模糊问题，导致测角范围缩小，需要布设更多的天线或分时发射不同频率的波形来解相位模糊；减小测角天线的间距可以增加测角的量程范围，但又会降低测角的精度。

目前尚未有一种雷达测角方法能够在不布设更多天线或不牺牲实时性的前提下解决测角精度和测角范围上的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的基于调频连续波的相位法测角中存在的测角精度和测角范围对天线间隔的要求互相矛盾的问题，提供一种宽量程的线性调频连续波雷达测角方法；本发明在保证高精度测角、不布设更多天线、不牺牲实时性的前提下，有效解决相位法测角中的相位模糊问题，实现测角量程扩展(宽量程)的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种宽量程的线性调频连续波雷达测角方法，包括以下步骤：

步骤1.根据雷达系统中的差拍数字信号Bs₁与差拍数字信号Bs₂；从差拍数字信号Bs₁的第N₁和N₂个点处开始截取长度为N₀的两个信号：信号Bs₂₁和信号Bs₂₂；从差拍数字信号Bs₂的第N₁和N₂个点处开始截取长度为N₀的两个信号：信号Bs₂₁和信号Bs₂₂；

其中，INT[·]表示取整运算，N为采样点数，f₀为发射信号的初始频率，B为发射信号的带宽；f₁、f₂分别为截取信号的初始频率，B₀为截取信号带宽，f₂＞f₁≥f₀、且f₂+B₀≤f₀+B，d为接收天线的间距，c为光速；

步骤2.对信号Bs₁₁进行FFT得到差拍信号频谱，并对差拍信号频谱进行谱峰搜索处理，计算得到差拍信号频谱的谱峰N_fmax处的相位值φ₁₁；

对信号Bs₁₂、信号Bs₂₁和信号Bs₂₂进行相同处理，分别计算得到相位值φ₁₂、φ₂₁和φ₂₂；