[发明专利]一种基于线性调频的时间依赖性频控阵目标探测方法

摘要

本发明公开了一种基于线性调频的时间依赖性频控阵目标探测方法，其特征是，包括如下步骤：1）确定LFM‑FDA发射波束峰值时的距离、角度和频率增量与时间的关系；2）确定时间依赖性频率增量表达；3）得到时间依赖性频率增量；4）得到距离‑时间以及角度‑时间的关系；5）进行目标搜索。这种方法的优点是使得频控阵的主旁瓣比得到提高、能量汇聚效果更集中，且能使得频控阵波束能量持续汇聚在目标点所在的位置，使得能量在目标位置得到持续积累，提高了探测准确性。

主权项

一种基于线性调频的时间依赖性频控阵目标探测方法，其特征是，包括如下步骤:1)确定LFM‑FDA发射波束峰值时的距离、角度和频率增量与时间的关系：通过LFM‑FDA方向图峰值的表达式得出LFM‑FDA发射波束峰值时的距离、角度和频率增量与时间的关系，假定线性调频频控阵的各阵元的发射频率依次线性增加，第m个阵元发射信号的载频fm为：fm＝f0+(m‑1)Δf m＝1,…,M，第m个阵元到达远场参考点的距离为：Rm＝R0‑(m‑1)dsinθ m＝1,...,M，第m个阵元发射信号的表达式为：Sm(t)=exp(j2π(f0+(m-1)Δf)t+jπBTt2),0≤t≤T]]>则LFM‑FDA方向图峰值的表达式为：2π(f0dsinθc-ΔfR0c+Δft)=2nπ]]>其中f0为频控阵的基准载频，M为总的阵元个数，Δf为阵元间频率增量，R0为第一个阵元距离远场参考点的距离，d为相邻阵元的间距，θ为阵元到达远场的波束与法线方向的夹角，c为光速，B为每个阵元的带宽，T为阵元每次发射的脉冲持续时间；2)确定时间依赖性频率增量表达式：结合步骤1)中方向图峰值的表达式，并将其写为与时间相关的表达形式:n设置为1；3)得到时间依赖性频率增量Δfp(t)：对于目标点(θp,Rp)，其中θp为目标的角度，Rp为目标的距离，结合步骤2)中时间依赖性LFM‑FDA频率增量的表达式，在阵列的一次探测时间内得到目标点(θp,Rp)角度‑距离下的时间依赖性频率增量Δfp(t)为：n设置为1；4)得到距离‑时间以及角度‑时间的仿真图：结合步骤3)得到的时间相关频率增量Δfp(t)与LFM‑FDA频控阵信号，将整个仿真区域按距离和角度划分网格点，(θq,Rq)为其中一个距离‑角度网格点，对LFM‑FDA每个阵元的发射波束，针对该网格点进行时延补偿，再将各阵元经时延补偿后的发射波束进行累加，求得累加信号的模值并进行平方，在整个距离‑角度网格中得到一个时间、距离和角度的关系函数：P=|Σm=1Mexp(j2π(f0+(m-1)Δfp(t)(Rq-(m-1)dsinθqc)+jπBT(Rq-(m-1)dsinθqc)2)|2,0≤t≤T]]>将目标的角度θp带入关系函数，得到目标位置的距离‑时间关系函数：PR=|Σm=1Mexp(j2π(f0+(m-1)Δfp(t)(Rq-(m-1)dsinθpc)+jπBT(Rq-(m-1)dsinθpc)2)|2,0≤t≤T,]]>再将目标的距离Rp带入关系函数，得到目标位置的角度‑时间关系函数：Pθ=|Σm=1Mexp(j2π(f0+(m-1)Δfp(t)(Rp-(m-1)dsinθqc)+jπBT(Rp-(m-1)dsinθqc)2)|2,0≤t≤T,]]>依次遍历仿真范围内每个网格点，并在距离‑角度维上进行仿真；5)进行目标搜索：将阵列的一次探测工作时间划分为5‑10个时间段，在每个时间段内对仿真范围内的距离和角度上进行步进，并遍历仿真中所需要的探测范围，完成在距离域和角度域的目标搜索过程，首先设置探测区域中一个感兴趣的距离R，使用LFM‑FDA时间依赖性频控阵进行角度扫描，在第一个时间段内的初始角度值为θ1，相邻时间段的角度扫描步进值为Δθ，最后一个时间段的终止角度值为θ2，当一次探测时间结束时，相当于对此距离R上的角度范围θ1‑θ2完成了扫描，再设置探测区域中一个感兴趣的角度θ，使用LFM‑FDA时间依赖性频控阵进行距离扫描，在第一个时间段内的初始距离值为R1，相邻时间段的距离扫描步进值为ΔR，最后一个时间段的终止距离值为R2，当一次探测时间结束时，相当于对此角度θ上的距离范围R1‑R2完成了扫描。