[发明专利]一种基于天基TDM-MIMO雷达空间碎片的测角方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于天基TDM‑MIMO雷达空间碎片的测角方法，首先将每个接收阵元相对目标运动产生的虚拟阶梯形阵列中的每个数据进行距离向脉冲压缩和脉冲内傅里叶变换，得到每个数据的频域表示；然后将每个接收阵元相对目标运动产生的虚拟阶梯形阵列中每个数据的频域表示进行校正；将每个接收阵元中被校正完的数据按虚拟阵元顺序重新排列，得到P×BN维矩阵X_P×BN；对X_P×BN进行脉冲内逆傅里叶变换，得到数据时域表示x_P×BN，至此将每个接收阵元相对目标运动产生的虚拟阶梯形阵列校正为均匀线阵，然后采用传统方法进行测角。本发明同时涉及一种测角系统。本发明提高了阵列雷达检测目标的性能。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及一种基于天基TDM-MIMO雷达空间碎片的测角方法及系统，具体涉及天基TDM-MIMO雷达检测空间碎片虚拟阵列阶梯形排布校正技术，可用于天基雷达阵列相对空间碎片阶梯形排布情况下的空间测角。

背景技术

传统波束形成器也叫最小方差无失真响应MVDR波束形成器，通过最小化阵列输出功率使得在照射方向为一常数来选择权矢量。传统波束算法可以用来实现超分辨角度估计。在共置MIMO雷达中，需要脉冲积累提高雷达探测性能，但当观测目标与雷达发生相对超高速运动时，雷达虚拟阵列相对目标位置会因此发生阶梯形排布。此时进行传统波束方法进行测角，峰会发生展宽，影响了测量性能。目前学者提出在雷达成像中使用补偿方法进行校正，对于目标检测进行测角时也需要一些补偿方法。

根据文献调研，目前国内外只有美国搭载空间站上的天基碎片探测雷达，缺少公开资料。现有的研究集中在空间碎片成像上，少部分提出基于步长或速度的补偿方式，尚无天基TDM-MIMO雷达检测空间碎片虚拟阵列阶梯形排布校正的方法研究。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于天基TDM-MIMO雷达空间碎片的测角方法及系统。

本发明解决技术的方案是：

一种基于天基TDM-MIMO雷达空间碎片的测角方法，该方法的步骤包括：

步骤一，将每个接收阵元相对目标运动产生的虚拟阶梯形阵列中的每个数据进行距离向脉冲压缩和脉冲内傅里叶变换，得到每个数据的频域表示；雷达位置为n时，第b个接收阵元接收雷达回波数据进行距离向脉冲压缩和脉冲内傅里叶变换后的频域表示为X_b(f,n)，b＝1…B，B为接收阵元总个数，f为频率，n＝1…N，N表示雷达位置总个数；

步骤二，将每个接收阵元相对目标运动产生的虚拟阶梯形阵列中每个数据的频域表示进行校正；

校正的方法为：将X_b(f,n)中的n替换为得到X_b(f,n)校正后的数据Y_b(f,m)，f_c为载波频率，m为对n进行线性校正后的位置；

步骤三，将每个接收阵元被校正完的数据按虚拟阵元顺序重新排列，得到P×BN维矩阵X_P×BN，其中P表示第P次快拍，BN＝B×N为虚拟阵元数；

步骤四，对X_P×BN进行脉冲内逆傅里叶变换，得到数据时域表示x_P×BN，然后采用传统方法进行测角。

k为调频斜率，T₀为发射脉冲宽度，τ_n为雷达位置为n时发射的脉冲对应的时延，R₀为雷达与目标间初始距离，v是雷达与目标间相对速度，T为脉冲周期，c为电磁波传播速度。

X[p,B×(m-1)+b]＝Y_b(f,m)。

一种基于天基TDM-MIMO雷达空间碎片的测角系统，包括脉冲压缩和傅里叶变换模块、校正模块、虚拟阵列重排模块和逆傅里叶变换模块；