一種雷達測角的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及雷達技術領域，尤其是一種雷達測角的方法。
【背景技術】
[0002] 測角是指測定目標的俯仰角和方位角，它是目標定向的重要組成部分。
[0003] 傳統比相法測角是利用兩根天線所接收到的回波信號之間的相位差進行測 角。圖2為雷達采用傳統比相法測角時接收天線的工作原理模擬圖，兩根接收天線之間 相隔距離為d，這導致了回波信號到達兩根接收天線的時間差。因此，兩根接收天線分別 接收到的回波信號存在波程差AR，也就是說，兩個回波信號在相位上相差△巾。設9 為待測角度，則可得H
，又由電磁波波長和相位關系可知
，即
。因此，通過一個相位比較裝置，可以得到兩根接收天線分別接收到的回 波信號的相位差A巾，然后就可以計算出目標的角度信息。傳統比相法測角主要存在兩個 缺點：一是當待測目標角度增大，測角誤差也增大，為保證一定的測角精度，待測目標角度 的范圍有一定的限制；二是在測角范圍內，當天線間距與雷達波長的比值增大到一定程度 時，A巾值可能超過2JT，此時A巾=2JrN+也，其中N為整數，也< 2JT，而相位比較裝置 實際讀數為也值。由于N值未知，因而真實的A(}>值不能確定，就會出現多值性問題。
【發明內容】
[0004] 為了克服上述傳統比相法測角的缺點，本發明的目的在于提供一種雷達測角的方 法，能減小測角誤差，提高測角精度，測角結果不存在多值性問題。
[0005] 本發明一種雷達測角的方法，具體包括如下步驟：
[0006] 步驟1、假設存在一個目標，雷達檢測到該目標后，雷達發射線性調頻信號S(t): S(t) =cos(2JTJrkt2+巾。)，其中，f。為調頻信號的初始頻率，巾。為調頻信號的初相，k BW 為調頻信號的調頻斜率：A=Y，其中BW為線性調頻信號的帶寬，T為線性調頻信號的持 續時間；
[0007] 步驟2、雷達發射的線性調頻信號S(t)經過目標反射后，兩根接收天線分別接收 回波信號，得到回波信號札(0和私(〇 ;
[0008] 步驟3、將發射信號作為參考信號，分別對兩個回波信號進行去斜處理，即將參 考信號與回波信號做差頻處理，得到兩個去斜處理后的信號Rdl(t)和Rd2(t) :Rdl(t)= Ri(t) ?S*(t)，Rd2(t) =R2(t) .S*(t)，S*(t)為S(t)的共輒信號；
[0009] 步驟4、對兩個去斜處理后的信號Rdl (t)和Rd2 (t)進行共輒互相關運算，得到兩個 回波信號的共輒互相關函數Ce⑴?仏⑴:?，
[0010] 步驟5、對共輒互相關函數Ce (t)做傅里葉變換，然后用頻率估計方法估計出最高 譜峰所在位置對應的頻率值fe;
[0011] 步驟6、由最高譜峰所在位置對應的頻率值fe與兩根接收天線分別接收到的回 波信號的波程差AR之間的線性關系，求出兩根接收天線分別接收到的回波信號的波程差 AR: ，其中c表示光速，k表示調頻斜率；
[0012] 步驟7、由兩根接收天線分別接收到的回波信號的波稈差AR與兩根接收天線的 間距d之間的三角函數關系，可以計算得到目標的角度0 '
|，其中d表示 兩根接收天線的間距。
[0013] 本發明采用對接收到的兩路雷達回波信號進行共輒互相關運算的處理方式，以降 低噪聲對信號的影響。由于待測目標角度大小不會影響本發明的精度，所以，可用本發明進 行全方位測角，進一步為雷達測角范圍的擴大提供支撐；另外，本發明通過共輒互相關運算 得到的目標角度不存在模糊，因此測得的目標角度是唯一的。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明的工作流程圖；
[0015]圖2是傳統比相法測角的接收天線的工作原理模擬圖；
[0016] 圖3是本發明中共輒互相關函數的頻譜示意圖。
[0017] 以下結合附圖和實施例對本發明做進一步詳述。
【具體實施方式】
[0018] 如圖1所示，本發明一種雷達測角的方法，具體包括如下步驟：
[0019] 步驟1、假設存在一個目標，目標由13個理想點目標組成，目標的真實角 度為30°，目標與雷達之間的距離為2000m，目標相對雷達的徑向速度為50m/s，信 噪比SNR取10dB，雷達檢測到該目標后，雷達發射線性上調頻信號S(t) :S(t)= cos(2itkt2+(i>。)，其中，f。為調頻信號的初始頻率，取77GHz，巾。為調頻信號的初相， BW k為調頻信號的調頻斜率4 =y，其中BW為線性調頻信號的帶寬，取1GHz，T為線性調 頻信號的持續時間，取20us;
[0020] 雷達發射的線性調頻信號，既可以是上調頻信號，也可以是下調頻信號；
[0021] 步驟2、調頻信號S(t)經過目標反射后，兩根接收天線分別接收回波信號，得到回 波信號札⑴和R2(t)，其中兩根天線的間距為0. 5m;
[0022] 步驟3、將發射信號作為參考信號，分別對兩個回波信號進行去斜處理，即將參 考信號與回波信號做差頻處理，得到兩個去斜處理后的信號Rdl(t)和Rd2(t) :Rdl(t)= Ri(t) ?S*(t)，Rd2(t) =R2(t) .S*(t)，S*(t)為S(t)的共輒信號；
[0023] 步驟4、對兩個去斜處理后的信號Rdl (t)和Rd2 (t)進行共輒互相關運算，得到兩個 回波信號的共輒互相關函數Ce (t) : 焉辦)⑴；
[0024] 步驟5、對共輒互相關函數Ce (t)做傅里葉變換，得到共輒互相關函數頻譜，如圖3 所示，圖3中的橫坐標為頻率，縱坐標為幅度，然后用牛頓迭代正弦波頻率估計方法估計出 最高譜峰所在位置對應的頻率值fe，可得到fe為83393Hz;
[0025] 步驟6、由最高譜峰所在位置對應的頻率值fe與兩根接收天線分別接收到的回 波信號的波程差AR之間的線性關系，求出兩根接收天線分別接收到的回波信號的波程差 AR: '^=4必*其中c表示光速，k表示調頻斜率，可得到AR為〇. 2502m;
[0026] 步驟7、由兩根接收天線分別接收到的回波信號的波程差AR與兩根接收天線的 間距d之間的三角函數關系，可以計算得到目標的角度0 '
其中d表示 兩根接收天線的間距，可得到為30. 0053°。
[0027] 以上所述，并非對本發明的技術范圍作任何限制，故凡是依據本發明的技術實質 對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1. 一種雷達測角的方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟1、假設存在一個目標，雷達檢測到該目標后，雷達發射線性調頻信號s(t) :s(t) =cos(2 31fet+ 31kt2+d)。)，其中，f。為調頻信號的初始頻率，d)。為調頻信號的初相，k為調 公W 頻信號的調頻斜率：A= ^，其中BW為線性調頻信號的帶寬，T為線性調頻信號的持續時 間； 步驟2、雷達發射的線性調頻信號S(t)經過目標反射后，兩根接收天線分別接收回波 信號，得到回波信號Ri(t)和R2(t); 步驟3、將發射信號作為參考信號，分別對兩個回波信號進行去斜處理，即將參考 信號與回波信號做差頻處理，得到兩個去斜處理后的信號Rdi(t)和Rd2(t) :Rdi(t)= Ri(t) .S*(t)，Rd2(t) =R2(t) .S*(t)，S*(t)為S(t)的共輛信號； 步驟4、對兩個去斜處理后的信號Rdi(t)和Rd2(t)進行共輛互相關運算，得到兩個回波 信號的共輛互相關函數Q(0 ;Q(/)=/?,,,(〇'吃(0 ; 步驟5、對共輛互相關函數Ce(t)做傅里葉變換，然后用頻率估計方法估計出最高譜峰 所在位置對應的頻率值fe; 步驟6、由最高譜峰所在位置對應的頻率值fe與兩根接收天線分別接收到的回波信 號的波程差AR之間的線性關系，求出兩根接收天線分別接收到的回波信號的波程差AR: ，其中C表示光速，k表示調頻斜率； 步驟7、由兩根接收天線分別接收到的回波信號的波程差AR與兩根接收天線的間距d之間的S角函數關系，可W計算得到目標的角度0 '*其中d表示兩根接 收天線的間距。
【專利摘要】本發明公開了一種雷達測角的方法，在雷達檢測到目標后發射線性調頻信號，該調頻信號經過目標反射后，兩根接收天線分別接收回波信號，得到回波信號，將發射信號作為參考信號，分別對兩個回波信號進行去斜處理，即將參考信號與回波信號做差頻處理，得到兩個去斜處理后的信號，并對兩個去斜處理后的信號進行共軛互相關運算，得到共軛互相關函數，估計出最高譜峰所在位置對應的頻率值，根據頻率值與兩根接收天線分別接收到的回波信號的波程差之間的線性關系，以及波程差與兩根接收天線的間距之間的三角函數關系，計算得到目標的角度；本發明能減小測角誤差，提高測角精度，測角結果不存在多值性問題。
【IPC分類】G01S13/06
【公開號】CN105005040
【申請號】CN201510381493
【發明人】鄧振淼, 張貽雄, 劉啟凡, 洪汝佳, 潘萍平
【申請人】廈門大學
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月2日