[发明专利]干扰条件下双极化单脉冲雷达目标角度的估计方法

摘要

干扰条件下双极化单脉冲雷达目标角度的估计方法，涉及雷达电子对抗技术领域，将雷达接收天线改为双极化接收，并增加相应的和差网络、接收通道，形成双极化单脉冲雷达，根据雷达水平极化三个通道和、方位差、俯仰差输出数据，垂直极化三个通道和、方位差、俯仰差输出数据，估计出复合干扰的极化特性，将干扰的极化比带入数学公式求解，消除干扰信号对目标角度的耦合误差，估计出目标的真实角度；本发明为对抗主瓣复合干扰提供了一种简单而有效，且非常易于工程实现的方法；本发明可以应用于现有目标指示雷达、跟踪制导雷达、末制导雷达、火控雷达中，具有重要的现实。

主权项

1.干扰条件下双极化单脉冲雷达目标角度的估计方法，其特征是：具体包括以下步骤：(1)、将单脉冲雷达改为单极化发射，双极化接收工作方式：所述双极化接收工作方式为天线四个象限的每一路输出都是双极化的，每一路输出包括水平极化和垂直极化两路，每个象限有两路输出，四个象限共有8路输出信号，具体为：A路的垂直极化输出A_v，水平极化输出A_h；B路的垂直极化输出B_v，水平极化输出B_h；C路的垂直极化输出C_v，水平极化输出C_h；D路的垂直极化输出D_v，水平极化输出D_h；将上述四个象限的8路输出信号进行线性组合，构成六路和、差信号，包括：水平极化的和信号∑_h、水平极化的方位差信号Δ_h，A、水平极化的俯仰差信号Δ_h，E，垂直极化的和信号∑_v、垂直极化的方位差信号Δ_v，A、垂直极化的俯仰差信号Δ_v，E；上述六路和、差信号和A、B、C、D四象限的8路输出信号的关系，表示如下：∑_v＝A_v+B_v+C_v+D_v∑_h＝A_h+B_h+C_h+D_hΔ_v，A＝(A_v+C_v)‑(B_v+D_v)Δ_v，E＝(A_v+B_v)‑(C_v+D_v)∑_h，A＝(A_h+C_h)‑(B_h+D_h)Δ_h，E＝(A_h+B_h)‑(C_h+D_h)下角标v表示垂直极化，h表示水平极化，A表示方位角，E表示俯仰角；(2)、根据和通道的输出信号，计算出复合干扰信号的极化比：当雷达主波束范围内，同时存在角度不同的目标和干扰源时，和通道的输出信号包含了目标信号和干扰信号，因此，垂直极化和通道、水平极化和通道的信号如下：∑_v＝∑_Tv+∑_Iv∑_h＝∑_Th+∑_Ih；由于干扰信号功率强，目标信号被干扰信号淹没，干扰和目标信号功率比干扰信号功率大于15dB，即Σ_TV<<Σ_IV，Σ_Th<<Σ_Ih,因此垂直极化通道的输出主要以干扰信号的垂直极化分量为主，水平极化通道的输出主要以干扰信号的水平极化分量为主：∑_v≈∑_Iv∑_h≈∑_Ih干扰信号的极化特性即极化比，用水平极化的和通道、垂直极化的和通道输出数据∑_h(t),∑_v(t)，得到：根据上述公式，干扰信号的极化比利用这两个极化通道中的回波信号进行极化估计得到，然后对不同距离/频率单元的极化比估计值结果取均值；下角标T表示目标，I表示干扰，∑_Tv表示目标的垂直极化分量，∑_Iv表示干扰信号的垂直极化分量， ∑_Th表示目标的水平极化分量，∑_Ih表示干扰信号的水平极化分量；公式中t为时间/频率标志，不同的t表示不同的距离/速度单元；(3)、和通道极化滤波预处理，搜索目标和干扰混叠的距离/速度分辨单元：根据步骤(2)估计出的干扰极化矢量是[cosγ sinγe^jφ]^T，基于正交投影准则，设计干扰抑制极化滤波器，滤波器矢量H满足H＝[sinγ cosγe^‑jφ]^T对混叠有目标回波信号与干扰信号的两个和通道(∑_v,∑_h)进行极化滤波，得到一个预处理后的和信号∑_PF：两个和通道经过滤波后，干扰信号被显著抑制，根据滤波后的数据进行检测，搜索找到目标和干扰混叠所在的距离/速度分辨单元，并将该距离/速度分辨单元标记为Ω,并将该Ω单元所在的6路原始信号，未经滤波处理过的信号提取出来，得到水平极化和垂直极化通道输出的和信号∑_v(Ω),∑_h(Ω)，水平极化和垂直极化通道输出的方位差信号Δ_v,A(Ω),Δ_h,A(Ω)，水平极化和垂直极化通道输出的俯仰差信号Δ_v,E(Ω),Δ_h,E(Ω)；(4)采用双极化解耦角估计方法：根据目标和干扰发生混叠的距离/速度分辨单元，将两路和信号∑_v(Ω),∑_h(Ω)，水平极化和垂直极化的方位差信号Δ_v,A(Ω),Δ_h,A(Ω)，以及干扰极化比p，代入下面的公式，就可以去除干扰引入的测角偏差，直接在干扰环境下估计出真实目标的方位角θ_T,Ak为单脉冲雷达的角度鉴别曲线斜率，是已知量；下角标A表示方位角；(5)、根据水平极化和垂直极化通道输出的和信号∑_v(Ω),∑_h(Ω)，水平极化和垂直极化的俯仰差信号Δ_v,E,Δ_h,E，以及干扰极化比p，代入下面的公式，就可以去除干扰引入的测角偏差，直接在干扰环境下估计出真实目标的俯仰角：k为单脉冲雷达的角度鉴别曲线斜率，是已知量；角标E表示俯仰角。