[发明专利]确定目标高度的方法与装置

说明书

本发明涉及使用雷达装置确定低仰角目标的高度的方法，该雷达装置装有一个发射与接收单元，在该单元上连接有一个发射与接收天线及一个信号处理单元，借此：

-目标被发射单元与发射天线所发射的电磁辐射所照射;

-发射的信号在接收天线的方向上直接由目标发射并且间接由目标与地表面反射;

-用接收单元从通过接收天线接收的信号中导出复数和信号∑与复数仰角差信号△;

-用信号处理单元执行一个算法从复数和与仰角差信号导出目标的高度。

本发明还涉及用于确定一个低仰角目标的高度的一种装置，该装置包括一个雷达装置，此雷达装置装有连接一根发射天线的一个发射单元和连接一个接收单元的一根接收天线，借此，目标被发射单元与发射天线发射的电磁辐射所照射并且发射的信号在接收天线的方向上直接被目标所反射与被目标通过地面所反射，并且借此用接 收单元能够生成能够反映目标的特征的复数和信号∑及至少复数仰角差信号△，一个连接到接收单元的信号处理器提供有用于确定目标高度h_t的一种算法，以及连接到信号处理器用于将发射天线与接收天线指向一个描准点的装置。

一个目标的高度可用一个单脉冲雷达装置确定。在“雷达系统导论”M.I.Skolnik，第二版，160-190页中描述了单脉冲原理。在172-176页中描述了确定海面上低空飞行的一个目标的高度所遇到的问题，并且在较小程度上也描述了在地面上的目标。这一问题是由于这样的现象，雷达装置不但接收直接来自目标的回波信号并且还接收海面反射的回波。没有这一多路效应的存在，便可简单地从单脉冲雷达装置输出的目标距离R与仰角偏差电压E（θ）的值中导出目标的高度。多路效应导致仰角偏差电压呈现一个复数值而不可能精确地确定目标高度。

只能通过选择一个雷达天线带宽，它窄到只接收直接来自目标的回波信号的程度从而排除海面反射的有害的目标回波才能避免所述多路效应的出现。然而，这一方法具有这样的缺点，以这样一个窄的波束，需要相对地长的时间才能捕捉住目标。专利US-A4，743，907提出了一个精巧的方案来避免这一缺点。通过完全地集成两个单脉冲雷达装置，第一雷达装置具有相对地大的波长及一个理所当然的宽波束，第二雷达装置具有一个相对地小的波长及一个理所当然的窄波束，便可能有捕捉与跟踪阶段中都达到优化的性能。然而，这样一个系统需要可观的费用。

专利US-A4，769，031中描述了一种虽然出现多路也能精确确定目标高度的方法。根据这一专利中公开的方法，雷达天线不是对向实际目标的，而是对向正好位于实际目标与其象之间的一个空间中的点。随后以具有予定关系的至少两种不同的雷达波长进行测量，解一组方程，要从其中导出若干可能的目标高度。这样，通过相继地比较在这一方法的基础上导出的可能目标高度，便可确定目标高度。

在专利EP-B0，087，355中描述了精确确定目标高度的另一种方法。按照这一方法，天线的方向是继续不断地变化的。利用在不同的天线朝向上所得到的测量值，也有可能来解一组方程，从其中可以导出目标高度。

这两种方法都是繁琐的并且具有单脉冲雷达装置对向一个与目标不重合的描准点的缺点。对于一个单脉冲雷达装置，这一可对准是一个明显的次佳条件，然而，为了得到一组可解的方程，在当前的技术水平上是必要的。

根据本发明，可以在下述方法的基础上确定一个目标的高度，这一方法的特征是发射天线与接收天线基本上对准目标。

此外，所述方法是相对地简单的并且其特征在于目标的高度h_t是通过解下述方程来确定的：

(d)/(dt) arg（S）＝f（R，h_t，Re（S））。

根据本发明的装置的特征在地目标与描准点至少基本上是重合的。

本发明将参照下述附图进一步加以说明，其中：

图1示出根据本发明的一种单脉冲雷达装置的一个可能实施例的图;

图2示出一条可能的仰角偏差电压曲线;

图3展示多路效应。

为了精确定在海上或陆上低空飞行的一个目标的高度，使用了一种单脉冲雷达装置。在这一情况中，雷达装置发出的和信号与仰角差信号表现为复数值，它们将由与该雷达装置相连的一个信号处理器进一步处理。

图1示出了根据本发明的一种单脉冲雷达装置的一个可能的实施例的图。为了简化不必要的复杂说明，在分析中只包含了单脉冲在仰角中的特征。