[发明专利]调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法

摘要

本发明公开了一种调频连续波雷达波束地面入射角的估计方法，主要解决现有技术只能估计地面回波信号在天线上的入射角度，无法估计天线发射信号相对地面的入射角度的问题。其实现方案是：1、获得基于三角调制的调频连续波雷达分别在正、负调频周期的回波信号；2、分别对正调频和负调频回波信号进行解调频、FFT及非相参积累3、分别估计正、负调频阶段的噪声功率；4、分别估计正、负调频阶段回波包络的重心和回波包络的宽度5、计算回波重心对应的距离和回波宽度；6、利用回波宽度与回波重心对应距离的比值估计波束在地面的入射角。本发明能估计出雷达波束相对地面的入射角，可用于校正重心法估计出的波束重心，实现波束重心的无偏估计。

主权项

调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法，包括：(1)获取基于三角调制的调频连续波雷达分别在正、负调频周期的回波信号和(2)设共有N个调频周期，每个调频周期有M个采样点，对正、负调频周期的回波信号分别进行解调频处理并排列，得到正、负调频周期的差频信号二维矩阵：s+[tr(m),ta(n)]、s‑[tr(m),ta(n)]，其中tr(m)表示调频周期内第m个采样点的采样时间，ta(n)表示第n个调频周期的起始时间，m＝1、2、····、M,n＝1、2、····、N；(3)分别对正、负调频周期的回波信号二维矩阵进行FFT处理和非相参积累，得到正、负调频周期差频信号频谱s'+[fr(m)]、s'‑[fr(m)]：3a)对正、负调频周期的回波信号二维矩阵进行距离维和方位维的FFT处理，得到正、负调频周期差频信号频谱s+[fr(m),fa(n)]、s‑[fr(m),fa(n)]，其中fr(m)表示距离维第m个采样点对应的频率，fa(n)表示方位维第n个调频周期对应的频率；3b)分别对经过FFT处理后得到的正、负调频周期差频信号频谱进行非相参积累，积累的个数为调频周期数，得到非相参积累后的差频信号频谱s'+[fr(m)]、s'‑[fr(m)]为：s′+[fr(m)]=Σn=1N|s+[fr(m),fa(n)]|]]>s′-[fr(m)]=Σn=1N|s-[fr(m),fa(n)]|]]>其中，N为调频周期数；(4)分别估计正、负调频阶段差频信号频谱s'+[fr(m)]、s'‑[fr(m)]的噪声功率P1和P2：4a)在正调频周期差频频谱s'+[fr(m)]的峰值两端各取Np个采样点，进行一次重心估计，得出正频率回波包络的重心和回波包络的宽度4b)取所在位置左侧的Np个采样点估计正调频阶段噪声功率P1；4c)在负调频周期差频频谱s'‑[fr(m)]的峰值两端各取Np个采样点，进行一次重心估计，得出负频率回波包络的重心和回波包络的宽度4d)取所在位置右侧的Np个采样点估计噪声功率P2；(5)利用正、负调频阶段的噪声功率P1和P2，分别计算正、负调频阶段的回波包络重心和回波包络宽度5a)利用重心法，分别以为中心、为新窗口宽度，在窗口内重新计算正频率的回波包络重心和回波包络宽度5b)利用重心法,分别以为中心、为新窗口宽度，在窗口内重新计算负频率的回波包络重心和回波包络宽度(6)利用正、负调频阶段的回波包络重心和回波包络宽度计算回波重心对应的距离和回波包络宽度(7)计算回波包络宽度与回波重心对应距离的比值利用比值估计天线波束在地面的入射角θ^=minθ|α^-α(θ)|]]>其中，α(θ)为在不同入射角条件下已知理论比值。