[发明专利]基于差波束调制和波形分析的PD雷达测距测角方法

摘要

本发明涉及一种基于差波束调制和波形分析的PD雷达测距测角方法，包括以下几个步骤：（1）对回波目标的视频信号提取和波束和差波束；（2）对和差波束进行脉冲压缩；（3）对和波束进行相参积累；（4）基于和波束时域波形进行径向距离提取；（5）对差波束进行波形分析；（6）根据差波束波形进行角度估计。本发明能够有效改善对目标径向距离和方位/俯仰角度的测量精度，且具有较为广泛的适用性。

主权项

基于差波束调制和波形分析的PD雷达测距测角方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：步骤（1）、和差波束波形提取：采用幅度和差式测角系统；首先，雷达系统接收天线形成四个3dB交叉的天线波束，同时对目标回波信号进行接收；四波束接收到的回波信号通过比较器形成和波束与方位差波束和俯仰差波束；然后，和波束通道、方位差波束通道、俯仰差波束通道的输出信号分别经过下变频及信号幅度的放大和归一化；最后送至匹配滤波器进行脉冲压缩。步骤（2）、和差波束脉冲压缩：针对采用的LFM信号，通过匹配滤波实现脉冲压缩的过程：首先雷达系统本机振荡器形成的与发射信号同步的参考信号进行快速傅里叶变换，得到信号频域采样值，对该频域采样值进行复共轭获得匹配滤波器的频域响应；然后对目标视频回波信号做快速傅里叶变换得到频域采样序列；将目标回波的视频信号的频域采样序列与匹配滤波器的频域响应相乘，得到匹配滤波后的多个和差波束回波信号的频域波形。步骤（3）、和波束相参积累：对步骤（2）得到的多个和波束频域采样序列进行IFFT变换，得到和波束的时域脉冲串；由于DFT的滤波特性，即DFT处理可等效为一组窄带多普勒滤波器，该校正后脉冲串的相参积累过程可通过对相参的脉冲串沿慢时间域做DFT实现。步骤（4）、基于和波束时域波形的目标径向距离提取：对和波束相参积累后的时域波形在距离门范围内进行极大值搜索，提取高于检测门限的极值点，得到目标峰值点对应于时域波形的采样位置，将距离门包含的距离范围依据时间序列采样点进行采样，得到目标对应的径向距离。步骤（5）、差波束波形分析：对于步骤（2）得到的方位/俯仰差波束的频域波形序列，以序列和进行归一化处理，根据目标方位/俯仰角与频谱序列的逻辑关系，采用信息熵理论进行波形分析，得到目标起始方位/俯仰角、方位/俯仰角速度与波形熵值的代数关系。步骤（6）、目标角度估计：首先根据目标起始方位/俯仰角与波形熵的关系，采用和通道频域波形序列、方位/俯仰差通道频域波形序列，估计目标起始方位/俯仰角；然后根据方位/俯仰角速度与波形熵值的关系，采用和通道频域波形序列、方位/俯仰差通道频域波形序列，以及估计得到的目标起始方位/俯仰角参数，估计目标方位/俯仰角速度，根据两者估计结果，估计出雷达工作时间内的目标方位/俯仰角变化轨迹。