[发明专利]一种基于MEMS的船用固态导航雷达目标检测的补偿方法

摘要

本发明公开的基于MEMS的船用固态导航雷达目标检测的补偿方法，将MEMS惯性测量单元安装于雷达的横杆天线的旋转中心上，对MEMS惯性测量单元初始化，并建立误差模型进行补正，将采集到的MEMS三轴数据转换为角速度分量；根据角速度分量计算雷达平台相对于当地水平坐标系的三轴旋转角；通过三轴旋转角以及船用固态导航雷达天线增益的主瓣分布调整横杆天线发射增益，将横杆天线发射增益及有效峰值发射功率通过卡尔曼滤波补偿到雷达输入端接收的信号的信噪比，利用恒虚警率计算检测门限电压，将截取的检测目标信号结果输出。本发明充分利用MEMS惯性测量单元的特性，可以在自身船舶起伏不定的情况下，维持船用固态导航雷达目标检测的精准性与稳定性。

主权项

1.一种基于MEMS的船用固态导航雷达目标检测的补偿方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一：将MEMS惯性测量单元安装于船用固态导航雷达的横杆天线的旋转中心，对MEMS惯性测量单元初始化，采集零点输出值，建立误差模型进行修正；步骤二：将船用固态导航雷达开机，带动横杆天线和MEMS惯性测量单元旋转，采集MEMS惯性测量单元输出的载体相对于雷达平台坐标系的旋转角速度在载体坐标系上的角速度分量步骤三：将角速度分量结合四元数Q，通过解算四阶龙格库塔法微分方程更新四元数Q，计算雷达平台相对于载体所处的当地水平坐标系的三轴旋转角；步骤四：根据三轴旋转角与船用固态导航雷达天线增益的主瓣分布，调整横杆天线发射增益Gn(θ)，Gn(θ)的表达式为：式(1)中，P₁为理想情况下，横杆天线在一定位置下发射一定功率后测得的理想接收功率；P₂为实际情况下，横杆天线在同样位置发射同样功率后测得的实际接收功率；为横杆天线逆时针向上旋转θ角度后的有效接收功率；步骤五：利用横杆天线发射增益及有效峰值发射功率补偿船用固态导航雷达输入端接收的信号的信噪比，对船用固态导航雷达输入端接收的信号的信噪比补正的表达式为：式(2)中，SNR为补正的信噪比，σ为SNR的方差；SNR1为实际的船用固态导航雷达输入端接收的信号的信噪比，σ1为SNR1的方差；SNR2(θ)为理论计算得出的船用固态导航雷达输入端接收的信号的信噪比，σ2为SNR2(θ)的方差；式(2)中，SNR2(θ)的表达式为：SNR2(θ)＝ρGn2(θ)Pt(θ)          (3)式(3)中，Pt(θ)为横杆天线逆时针向上旋转θ角度后雷达发射的有效峰值功率，ρ为比例，ρ的表达式为：式(4)中，σ为目标雷达散射截面面积，R为目标距离，τ为发射脉宽，λ为雷达波长，K为波尔茨曼常数，T2为雷达系统噪声温度，L2为系统损耗；步骤六：利用恒虚警率计算检测门限电压VT，根据检测门限电压VT的值截取目标信号，其中检测门限电压VT的表达式为：式(5)中，Pfa为虚警概率，取噪声为高斯噪声，Ψ2为高斯噪声方差；步骤七：重复执行步骤二～步骤六，维持船用固态导航雷达目标检测的精准性与稳定性。