专利名称：平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法
平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法技术领域
本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种平面相控阵天线阵列的信号处理方法，该方法可以用于任意阵型的平面相控阵雷达。
背景技术：
随着收/发(T/R)组件成本的降低以及高速大吞吐量的数字器件的快速发展，相控阵天线在民用与国防领域应用日趋增多，如通信多用户检测、导航卫星信号并行输出、测控一站多星/机以及雷达多目标探测等。然而，随着无线电设备的增多、频码资源的紧张以及电子对抗的加剧，相控阵天线通常工作于复杂干扰(包括无意或有意干扰)环境中，这些干扰若不抑制会导致相控阵天线输出性能下降甚至极度恶化。这些干扰从空域上分类，可分为旁瓣干扰和主瓣干扰，主瓣干扰由于与期望目标空域区分度小，相比旁瓣干扰更难抑制。
传统喇叭天线的和差测角方法具有实现简单的优点，但是由于只能针对单个目标且不具备自适应抗干扰能力，难以适应目前复杂的电磁环境。基于子空间的超分辨测向方法，如多重信号分类(MUSIC:Multiple Signal Classsification)法、信号参数旋转不变估计(ESPRIT !Estimation of signal parameters via rotational invariancetechniques)法等，虽然在理想条件下能够获得优良的多目标测向性能，但实际应用中需面对以下制约因素:一是运算量大难以满足实时性要求，二是由于强干扰的存在会影响弱目标的测角。
将和差测角方法应用于相控阵天线，可同时获得前者的高实时性和后者的多波束与自适应能力。然而，干扰抑制会影响主瓣的形状，使得鉴角曲线畸变导致目标的角度估计偏差增大，干扰离主瓣越近，畸变越严重。目前已有的自适应和差测角方法可分为两类:一是鉴角畸变可接受的和差类方法，主要针对远区旁瓣干扰；二是自适应和差鉴角曲线校正方法，如利用一阶和高阶泰勒级数展开的校正方法，但需要付出额外的校正运算代价。上述方法在主瓣干扰存在 时，和差鉴角曲线都会产生严重失真，导致测角误差非常大。发明内容
针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于任意阵型的平面相控阵的全维调零保形的和差测角方法，在获得良好自适应抗干扰能力的同时，可以实现对目标的高精度角度估计，无需校正鉴角曲线畸变也无需测得干扰方向。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案:
平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法，包括以下步骤:
步骤1、构造阻塞矩阵，根据阻塞矩阵和接收数据估计出干扰信息矩阵C =良.Β,其中,为阵列接收数据的采样协方差矩阵的估计,B为阻塞数据中目标信号的阻塞矩阵；
步骤2、利用Taylor和Bayliss函数获得波束指向的Taylor和权矢量W2、方位Bayliss差权矢量《ΔΥ以及俯仰Bayliss差权矢量；
步骤3、根据估计的干扰信息矩阵C及波束指向的Taylor和权矢量，通过调零保形校正算法分别获得方位全维和自适应权矢量《ΣΥ及俯仰全维和自适应权矢量《ΣΖ，方位全维和自适应权矢量W2y与俯仰全维和自适应权矢量W2z在主波束角度范围内扫描获得方位和波束方向图Psy与俯仰和波束方向图Psz，方位全维和自适应权矢量W2y与俯仰全维和自适应权矢量《ΣΖ与接收数据作波束形成获得方位全维和波束输出y2Y及俯仰全维和波束输出y2z ；
步骤4、由波束指向的方位Bayliss差权矢量wAY和俯仰Bayliss差权矢量在主波束角度范围内扫描获得方位差波束方向图Pw=W^A,识)与俯仰差波束方向图Pm爲、，由波束指向的方位Bayliss差权矢量wAY和俯仰Bayliss差权矢量w.z与接收数据作波束形成获得方位全维差波束输出,μ =M7(胃与俯仰全维差波束输出r^=M/ -(w^x) 其中MF表示匹配滤波；
步骤5、根据方位差波束方向图ΡΛΥ和方位和波束方向图ΡΣΥ得到方位差比和鉴角曲线Gy，根据方位全维差波束输出y,Y和方位全维和波束输出y2Y得到方位差比和输出值ry,根据俯仰差波束方向图ΡΛΖ和俯仰和波束方向图ΡΣΖ得到俯仰差比和鉴角曲线Gz，根据俯仰全维差波束输出和俯仰全维和波束输出y2z得到俯仰差比和输出值rz ；
步骤6、统计方位差比和鉴角曲线Gy的拐点个数P和俯仰差比和鉴角曲线Gz的拐点个数Q，根据差比和输出值，采用最接近法获得目标方位角估计矢量#0及目标俯仰角估计矢量I;
步骤7、从目标方位角估计矢量‘与目标俯仰角估计矢量( 中取分量,配对组合计算出方位角估计值和俯仰角估计值的CAPON谱，寻找CAPON谱最大值对应的方位角与俯仰角组合，其余为虚假组合予以剔除；
权利要求
1.平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、构造阻塞矩阵，根据阻塞矩阵和接收数据估计出干扰信息矩阵
2.如权利要求1所述的平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法，其特征在于:所述步骤I包括以下子步骤: 步骤1-1、由阵列接收采样数据矩阵X得到采样协方差矩阵的估计R.:
3.如权利要求2所述的平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法，其特征在于:所述步骤2包括以下子步骤: 步骤2-1、由平面相控阵沿Y轴方向和Z轴方向的孔径分别生成对应的均匀线阵坐标
4.如权利要求1所述的平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法，其特征在于:所述步骤3包括以下子步骤: 步骤3-1、由干扰信息矩阵C及波束指向的Taylor和权矢量通过调零保形校正算法获得方位全维和自适应权矢量w2Y及俯仰全维和自适应权矢量W2z:
5.如权利要求1所述的平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法，其特征在于:所述步骤5包括以下子步骤:步骤5-1、将方位差波束方向图ΡΛΥ除以方位和波束方向图ΡΣΥ得到方位差比和鉴角曲线
6.如权利要求1所述的平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法，其特征在于:所述步骤6包括以下子步骤: 步骤6-1、统计方位差比和鉴角曲线Gy的拐点个数P = Iength(Iy)和俯仰差比和鉴角曲线Gz的拐点个数Q= Iength(Iz), Iy为方位差比和鉴角曲线拐点下标序列，Iz为俯仰差比和鉴角曲线拐点下标序列； 将方位差比和鉴角曲线Gy作差分得方位差分序列dY = diff (Gy)，diff表示差分操作，对方位差分序列屯右移并复制第一个元素得:< = [dr(l)cJr(l)…dr(end-1)]，end表示结束下标，方位差分序列屯与其右移序列点乘后找到结果符号为负的下标即为拐点下标IFfind(dYOdi<0)，find表示找到满足要求对应的下标操作；俯仰差比和鉴角曲线Gz的拐点个数Q的统计步骤同上； 步骤6-2、根据差比和输出值，采用最接近法获得目标方位角估计矢量#β及目标俯仰角估计矢量I11 ； 将方位差比和鉴角曲线Gy分为P+1段，得到:
全文摘要
平面相控阵调零保形校正的全维和差测角方法，根据阻塞矩阵和接收数据估计出干扰信息矩阵；由Taylor和Bayliss函数获得波束指向的Taylor和权矢量及方位/俯仰Bayliss差权矢量；通过调零保形校正算法获得方位/俯仰全维和自适应权矢量；由和自适应权矢量以及差权矢量获得方位/俯仰的和、差波束方向图、方位/俯仰全维和波束输出以及差波束输出；获得方位/俯仰差比和鉴角曲线及方位/俯仰差比和输出值；统计方位/俯仰差比和鉴角曲线的拐点个数，采用最接近法获得目标方位/俯仰角估计矢量；计算出方位/俯仰角估计值的CAPON谱，寻找CAPON谱最大值对应的方位/俯仰角组合，得到目标的方位/俯仰角估计值。
文档编号G01S7/36GK103235292SQ20131016546
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月8日 优先权日2013年5月8日
发明者杨绪, 曾操, 王兰美, 李军, 陶海红, 廖桂生 申请人:西安电子科技大学