一種用于識別旁瓣穿刺虛警的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于識別旁瓣穿刺虛警的方法，該方法包括：相位差獲取步驟，根據(jù)預設波束調(diào)度模型調(diào)整雷達波束，使得雷達波束從目標方位掃過，并根據(jù)接收到的回波計算各個波束指向所對應的回波相位差；虛警識別步驟，根據(jù)回波相位差獲取相位差實際變化趨勢，將相位差實際變化趨勢與預設相位差變化模型進行匹配，根據(jù)匹配結果判斷是否存在旁瓣穿刺虛警。本方法能夠夠有效消除旁瓣穿刺造成的虛警問題，簡單易行，不涉及硬件方面的改動，能夠廣泛應用于現(xiàn)有的具備和差雙通道的雷達平臺。
【專利說明】-種用于識別旁瓣穿刺虛警的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達【技術領域】，具體地說，涉及一種用于識別旁瓣穿刺虛警的方法。

【背景技術】
[0002] 由于具有波束調(diào)度靈活、快速便捷等特點，相控陣在二次雷達系統(tǒng)中具有廣泛的 應用。在相控陣體制中，和、差雙通道接收技術是較常見的信道處理方式，通過對T/R組件 及和差器的相位控制，形成和波束與差波束，利用差波束對和波束旁瓣的覆蓋，實現(xiàn)旁瓣抑 制。
[0003] 然而，在實際工程應用中，受天線設計、制造工藝、安裝位置等諸多因素的影響，與 理論波束相比，實際的和波束與差波束在方向圖上均會出現(xiàn)不規(guī)則的凹坑。其中，根據(jù)波束 形成原理，差波束在波束指向關于陣面軸對稱位置仍會出現(xiàn)零深，在和波束不圓度共同作 用下此區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)穿刺現(xiàn)象。例如，圖1示出了極坐標下波束指向〇度時出現(xiàn)的旁瓣穿刺 示意圖，圖2示出了極坐標下波束指向30度時出現(xiàn)的旁瓣穿刺示意圖。
[0004] 根據(jù)單一的二次雷達回波得到的時差、幅度、相位差等信息無法判定目標來自波 束指向位置還是穿刺位置，若穿刺區(qū)域出現(xiàn)等距離虛假目標，將產(chǎn)生虛警，導致目標檢測錯 誤。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于識別旁瓣穿刺虛警的方法，所述方法包 括：
[0006] 相位差獲取步驟，根據(jù)預設波束調(diào)度模型調(diào)整雷達波束，使得雷達波束從目標方 位掃過，并根據(jù)接收到的回波計算各個波束指向所對應的回波相位差；
[0007] 虛警識別步驟，根據(jù)所述回波相位差獲取相位差實際變化趨勢，將所述相位差實 際變化趨勢與預設相位差變化模型進行匹配，根據(jù)匹配結果判斷是否存在旁瓣穿刺虛警。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)預設波束調(diào)度模型調(diào)整雷達波束包括：
[0009] 以目標方位為中心，以預設波束調(diào)整間隔調(diào)整雷達波束達到預設調(diào)整次數(shù)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)雷達的波束指向躍度確定所述預設波束調(diào)整間 隔。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)雷達的主瓣寬度確定所述預設調(diào)整次數(shù)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述雷達波束的掃描區(qū)間小于所述主瓣寬度。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)獲取到的回波計算回波相位差的步驟包括：
[0014] 根據(jù)所述回波分別計算分別對應于各個波束指向的和波束相位及差波束相位；
[0015] 分別計算各個波束指向所對應的和波束相位與差波束相位的差值，得到各個波束 指向的回波相位差。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)獲取到的回波計算回波相位差的步驟還包括：
[0017] 分別對所述各個波束指向所對應的和波束相位與差波束相位的差值進行歸一化， 將歸一化后的相位差作為回波相位差。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述方法還包括：
[0019] 旁瓣穿刺抑制步驟，利用控制波束對和波束旁瓣進行濾波，以消除所述控制波束 內(nèi)的旁瓣穿刺的影響。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述虛警識別步驟中，如果所述相位差實際變化趨 勢與預設相位差變化模型匹配，則判斷接收到的回波來自目標，當前不存在旁瓣穿刺虛警， 否則判斷接收到的回波并不來自目標，當前存在旁瓣穿刺虛警。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述方法還包括：
[0022] 平滑濾波步驟，對所述回波相位差進行平滑濾波，以濾除得到的回波相位差中的 奇異點。
[0023] 本發(fā)明通過多次調(diào)整雷達波束指向，根據(jù)回波的相位差變化趨勢來判斷接收到的 回波來自于待測目標還是虛假目標，從而消除旁瓣穿刺造成的虛警問題。本發(fā)明所提供的 方法簡單易行，不涉及硬件方面的改動，現(xiàn)有的具備和差雙通道的雷達平臺能夠在不增加 成本、不影響平臺架構的基礎上，以最小的代價解決旁瓣穿刺虛警的問題。
[0024] 此外，本發(fā)明提供的方法還可以通過增加控制波束來作為差波束的補充，用于與 差波束共同覆蓋和波束的旁瓣，從而消除控制波束內(nèi)的旁瓣穿刺的影響，進一步提高識別 結果的準確度。
[0025] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權利 要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要的附圖做簡單的介紹：
[0027] 圖1是極坐標下波束指向0度時的穿刺示意圖；
[0028] 圖2是極坐標下波束指向30度時的穿刺示意圖；
[0029] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的識別旁瓣穿刺虛警的流程圖；
[0030] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的調(diào)整波束指向的示意圖；
[0031] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的極坐標下波束指向30度時有控制波束的旁瓣抑 制示意圖。

【具體實施方式】
[0032] 以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應用 技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明 的是，只要不構成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合， 所形成的技術方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0033] 同時，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細節(jié)，以提供對本發(fā)明實 施例的徹底理解。然而，對本領域的技術人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以不用這里的具 體細節(jié)或者所描述的特定方式來實施。
[0034] 另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執(zhí)行指令的計算機系 統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處 的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0035] 由雷達的天線方向圖可知，以差通道零深點為分界線，在波束指向主瓣左半邊的 和、差相位差區(qū)間與波束主瓣右半邊相位差區(qū)間在相位上差別很大，在零深區(qū)域，和、差相 位差將產(chǎn)生180度的相位反轉。根據(jù)此特性，也就可判斷出待測目標回波相位差位于波束 指向的左側還是右側。同理，已知待測目標相對于波束指向的左右位置，根據(jù)方向圖也可得 到相位差值。
[0036] 從雷達的不同波位的和、差方向圖可知，天線正向（即主波束實際指向）的零深與 旁瓣穿刺的零深關于天線陣面軸對稱（如圖1、圖2所示）。由于正向零深隨波束指向同向 移動，因此波束指向與穿刺零深也關于天線陣面軸對稱。
[0037] 雷達的主波束順時針掃過待測目標，等效于目標相對于波束指向反向移動（即逆 時針移動）。根據(jù)目標相對于波束指向的動態(tài)位置變化（即從指向右側移動到左側），可以 得多個相位差值，通過濾波平滑處理從而得到相位差變化趨勢。如果在待測目標關于天線 陣面軸對稱的穿刺區(qū)域存在虛假目標，那么當主波束順時針掃過待測目標時，穿刺零深將 逆時針掃過虛假目標，等效于虛假目標相對于穿刺零深反向移動。根據(jù)虛假目標相對于穿 刺零深的動態(tài)位置變化（即從穿刺零深左側移動到右側），通過濾波平滑處理可以得到虛 假目標相位差變化趨勢。
[0038] 由于正向零深與穿刺零深區(qū)域相位差產(chǎn)生180度反轉的正負方向一致，而待測目 標與虛假目標相對各自零深位置的動態(tài)變化方向相反，即得到的相位差跳變趨勢正好相 反。若事先定義好波束正向（即波束實際指向）目標相位差的跳變趨勢，通過對檢測到的 相位差跳變趨勢進行模式匹配，即可判定目標是否來自正向（實際波束指向）區(qū)域。
[0039] 基于上述原理，本發(fā)明提供了一種新的用于識別旁瓣穿刺虛警的方法。圖3示出 了本實施例中該方法的流程圖。
[0040] 如圖3所示，首先在步驟S301中根據(jù)預設波束調(diào)度模型調(diào)整雷達波束，使得雷達 波束從目標方位掃過。本實施例中，以目標位置為中心，以預設波束調(diào)整間隔調(diào)整雷達波束 預設調(diào)整次數(shù)，使得雷達波束從目標方位掃過。
[0041] 具體地，根據(jù)雷達系統(tǒng)的性能參數(shù)來確定預設波束調(diào)度模型。其中，根據(jù)雷達的波 束指向躍度來確定預設波束調(diào)整間隔，根據(jù)雷達的主瓣寬度來確定預設調(diào)整次數(shù)。本實施 例中所采用的雷達系統(tǒng)的波束指向精度S為1度，波束指向躍度0為5度，主瓣寬度（本 實施例中為3dB主瓣寬度）P為20度，零深相位差反轉區(qū)域?qū)挾萗為3度。
[0042] 在調(diào)整雷達波束時，預設波束調(diào)整間隔需要為雷達系統(tǒng)的波束指向躍度的整數(shù) 倍，即預設波束調(diào)整間隔A =k0，其中，k為正整數(shù)。同時，雷達波束的調(diào)整次數(shù)（即預設 調(diào)整次數(shù)）N為大于或等于2的正整數(shù)，預設調(diào)整次數(shù)的取值越大，相位差樣本值也就越多， 這樣也就越有助于奇異點的檢測與過濾以及平滑處理。由于雷達波束的掃描區(qū)間要小于主 瓣寬度0，所以本實施例中，將預設波束調(diào)整間隔△設為5度，預設調(diào)整次數(shù)設為4次。
[0043] 本實施例中，如圖4所示，假設現(xiàn)有目標A和目標B，其中目標A為待測目標（即 正向目標），其在極坐標中位于28度方位，目標B為虛假目標，其在極坐標中位于152度方 位，目標A與目標B關于天線面軸近似對稱。當雷達波束指向目標A時，由于目標A與目標 B距離天線面軸的距離相等，所以也就無法判別此時接收到的回波來自目標A還是來自目 標B。
[0044] 所以本實施例中進行雷達波束調(diào)整時，通過4次調(diào)整雷達波束，使得雷達波束以 目標A所在的方位（即28度方位）為中心，掃過20度的區(qū)間。
[0045] 再次如圖3所示，在步驟S302中，根據(jù)雷達波束掃過上述區(qū)間時獲取到的回波來 計算各個波束指向所對應的回波相位差。具體地，首先根據(jù)回波分別計算分別對應于各個 波束指向的和波束相位及差波束相位，隨后分別計算各個波束指向所對應的和波束相位與 差波束相位的差值，從而得到各個波束指向的回波相位差。為了更準確地獲取回波相位差 的變化趨勢，本實施例中，還分別對各個波束指向所對應的和波束相位與差波束相位的差 值進行歸一化，將歸一化后的相位差作為回波相位差。
[0046] 如果約定方位值以陣面法線右側為" + "，相位差值以目標位于主瓣指向左側圍 " + "，將相位差的跳變臨界值歸一化為+90度和-90度，那么當目標從主瓣指向右側移動到 左側時，其相位差則會從-90度變?yōu)?90度。
[0047] 表1示出了本實施例中的波速掃描結果。
[0048] 表 1

【權利要求】
1. 一種用于識別旁瓣穿刺虛警的方法，其特征在于，所述方法包括： 相位差獲取步驟，根據(jù)預設波束調(diào)度模型調(diào)整雷達波束，使得雷達波束從目標方位掃 過，并根據(jù)接收到的回波計算各個波束指向所對應的回波相位差； 虛警識別步驟，根據(jù)所述回波相位差獲取相位差實際變化趨勢，將所述相位差實際變 化趨勢與預設相位差變化模型進行匹配，根據(jù)匹配結果判斷是否存在旁瓣穿刺虛警。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)預設波束調(diào)度模型調(diào)整雷達波束包括： 以目標方位為中心，以預設波束調(diào)整間隔調(diào)整雷達波束達到預設調(diào)整次數(shù)。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)雷達的波束指向躍度確定所述預設波 束調(diào)整間隔。
4. 如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，根據(jù)雷達的主瓣寬度確定所述預設調(diào)整 次數(shù)。
5. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述雷達波束的掃描區(qū)間小于所述主瓣寬 度。
6. 如權利要求1?5中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)獲取到的回波計算回波相 位差的步驟包括： 根據(jù)所述回波分別計算分別對應于各個波束指向的和波束相位及差波束相位； 分別計算各個波束指向所對應的和波束相位與差波束相位的差值，得到各個波束指向 的回波相位差。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)獲取到的回波計算回波相位差的步驟 還包括： 分別對所述各個波束指向所對應的和波束相位與差波束相位的差值進行歸一化，將歸 一化后的相位差作為回波相位差。
8. 如權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 旁瓣穿刺抑制步驟，利用控制波束對和波束旁瓣進行濾波，以消除所述控制波束內(nèi)的 旁瓣穿刺的影響。
9. 如權利要求1?8中任一項所述的方法，其特征在于，在所述虛警識別步驟中，如果 所述相位差實際變化趨勢與預設相位差變化模型匹配，則判斷接收到的回波來自目標，當 前不存在旁瓣穿刺虛警，否則判斷接收到的回波并不來自目標，當前存在旁瓣穿刺虛警。
10. 如權利要求1?9中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 平滑濾波步驟，對所述回波相位差進行平滑濾波，以濾除得到的回波相位差中的奇異 點。
【文檔編號】G01S7/41GK104391289SQ201410654341
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權日:2014年11月14日
【發(fā)明者】劉軒, 黃衛(wèi) 申請人:四川九洲電器集團有限責任公司