本發(fā)明涉及方向測量，特別涉及一種陣列雷達的目標波達方向測量方法。

背景技術(shù)：

1、陣列雷達是一種利用多個天線單元組成的陣列來發(fā)射和接收電磁波的雷達系統(tǒng)，通過控制這些單元上的信號相位來形成掃描的波束，陣列雷達利用先進的天線陣列和數(shù)字技術(shù)，實現(xiàn)了高效、靈活的電磁波掃描和多目標跟蹤能力，不同的陣列雷達類型各自具有獨特的優(yōu)勢和應(yīng)用場景，從戰(zhàn)略預(yù)警到氣象監(jiān)測都發(fā)揮著重要作用。

2、目前，隨著陣列雷達的應(yīng)用越來越普遍，也相應(yīng)地存在一些不足：1、天線陣列中各陣元的電磁特性可能因環(huán)境溫度、濕度等因素而不一致，導(dǎo)致陣列誤差，使得空間譜估計算法的測向性能急劇下降；2、雖然多重信號分類子空間方法能夠突破瑞利限，但是在高速、高機動等短時突發(fā)信號環(huán)境下，很難獲得足夠的獨立同分布快拍數(shù)據(jù)，導(dǎo)致估計協(xié)方差矩陣誤差較大或產(chǎn)生秩虧損；3、在陣列雷達實際傳播環(huán)境中，信號通過多條路徑到達接收天線，這些多徑信號會在doa譜上形成多個譜峰，從而影響測向精度，特別是在船載和機載平臺應(yīng)用中，由于安裝空間限制，陣列天線旁邊可能存在散射體，這些散射體無法實時檢測到，導(dǎo)致產(chǎn)生的多徑信號會在doa譜上形成干擾性質(zhì)的譜峰，甚至造成模糊現(xiàn)象。

3、因此，現(xiàn)提出一種新型的陣列雷達的目標雷達方向測量方法解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種陣列雷達的目標波達方向測量方法，以解決上述背景中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種陣列雷達的目標波達方向測量方法，所述方法包括以下實施步驟：

3、步驟一：配置陣列雷達遠端控制區(qū)域服務(wù)器ip地址信息；

4、步驟二：進入環(huán)境預(yù)警端，實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，檢測天線陣列中各陣元的電磁特性是否出現(xiàn)陣列誤差，并在異常時進行標識，實時發(fā)出預(yù)警提醒；

5、步驟三：進入獨立分布端，實時監(jiān)測短時突發(fā)信號環(huán)境下快拍數(shù)據(jù)，并進行獨立同分布分類，實現(xiàn)天線陣列的獨立分布；

6、步驟四：進入多徑調(diào)整端，實時檢測陣列天線周圍是否存在散射體，判斷多徑信號與直達信號相位是否接近危險值，保證多徑信號測向明確。

7、所述環(huán)境預(yù)警端包括陣列分布模塊、信息獲取模塊和特性檢測模塊；

8、所述陣列分布模塊用于通過若干個天線單元組成的陣列來發(fā)射和接收電磁波雷達，通過控制天線單元上的信號相位形成掃描的波束，設(shè)置等距陣列尺寸及陣列分布的信號接收器，實現(xiàn)雷達的陣列等距分布。

9、所述信息獲取模塊包括環(huán)境監(jiān)測單元和標準數(shù)值單元；

10、所述環(huán)境監(jiān)測單元用于通過環(huán)境監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)測天線單元的環(huán)境參數(shù)，環(huán)境監(jiān)測設(shè)備包括成像激光雷達、溫度傳感器、濕度傳感器、地質(zhì)雷達、網(wǎng)絡(luò)分析儀、平面波綜合儀、頻譜分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號發(fā)生器、示波器、熱像儀、無線電探測設(shè)備和流速傳感器；

11、所述標準數(shù)值單元用于設(shè)定當前時刻的天線陣列的標準相位、陣元輸出信號的波形和幅度、頻率響應(yīng)、耦合度、隔離度和陣元的散射參數(shù)，陣元標準值需要滿足-10db帶寬內(nèi)s11<-10db且s21>-0.5db的條件。

12、所述特性檢測模塊包括陣列誤差單元、誤差標識單元、誤差預(yù)警單元和標識定位單元；

13、所述陣列誤差單元用于計算當前時刻天線陣列電磁特性參數(shù)的誤差，計算公式如下：

14、

15、其中，和分別是第個通道的幅度和相位誤差，將當前時刻通過設(shè)備監(jiān)測到的參數(shù)數(shù)值與標準參數(shù)進行差值計算，若差值=0則判斷陣列精準，若差值≠0則判斷陣列異常；

16、所述誤差標識單元用于通過顏色標識將異常參數(shù)進行誤差標識，誤差標識通過帶有顏色的標識點表示；

17、所述誤差預(yù)警單元用于通過語音播報器將異常參數(shù)上報系統(tǒng)，發(fā)出語音提醒；

18、所述標識定位單元用于通過定位器將異常參數(shù)進行實時定位。

19、所述獨立分布端包括短時監(jiān)測模塊、獨立分布模塊和信號分類模塊；

20、所述短時監(jiān)測模塊包括信號快拍單元和快拍記錄單元；

21、所述信號快拍單元用于通過單快拍技術(shù)實現(xiàn)短時快拍；

22、所述快拍記錄單元用于通過數(shù)據(jù)記錄儀將短時快拍的信號數(shù)據(jù)進行實時記錄。

23、所述獨立分布模塊包括空間譜估計單元，所述空間譜估計單元用于通過后向平滑算法實時檢測當前時刻陣列雷法的空間譜，檢測步驟如下：

24、步驟1：計算子定義，計算公式如下：

25、

26、其中，為陣元數(shù)，為信號個數(shù)，表示第個信號的相位差；

27、步驟2：計算相關(guān)矩陣，公式如下：

28、

29、其中，為子陣個數(shù)，是第個子陣的協(xié)方差，當檢測結(jié)果為或時，則表示為滿秩矩陣，從而避免秩虧損問題。

30、所述信號分類模塊包括陣列獨立單元和獨立顯示單元；

31、所述陣列獨立單元用于通過迭代超分辨技術(shù)重構(gòu)接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣，將估計出的空間譜進行實時檢測，并通過陣列獨立分布對單快拍數(shù)據(jù)進行快速處理；

32、所述獨立顯示單元用于通過多源數(shù)據(jù)通道實時可視化顯示單快拍數(shù)據(jù)。

33、所述多徑調(diào)整端包括散射體檢測模塊、相位判斷模塊和測向追蹤模塊；

34、所述散射體檢測模塊用于計算除天線單元球心以外任意點的輻射場，計算方法如下：

35、將天線陣列按照球形等直徑劃分為若干小區(qū)域，每個小區(qū)域視為單個輻射單元，在距離天線表面3λ至5λ的位置上，通過掃描測量各個點的電磁場幅度和相位數(shù)據(jù)，

36、

37、其中，是在距離、角度和處的電場強度，是展開系數(shù)，包含了該點的幅度和相位信息，是第二類球漢克爾函數(shù)，描述徑向依賴關(guān)系，是伴隨勒讓德多項式，描述方向的依賴關(guān)系，是指數(shù)項，描述方向的依賴關(guān)系，是波數(shù)，。

38、所述相位判斷模塊包括多徑相位判斷單元，所述多徑相位判斷單元用于計算相位偏離數(shù)值，計算公式如下：

39、

40、其中，是當前時刻的多徑信號相位差，是頻率，是時間差。

41、所述測向追蹤模塊包括測向追蹤單元、角度調(diào)整單元和分辨率檢測單元；

42、所述測向追蹤單元用于通過數(shù)據(jù)追蹤儀實時追蹤當前時刻的相位差；

43、所述角度調(diào)整單元用于根據(jù)計算出的相位差，自動調(diào)整雷達測量角度；

44、所述分辨率檢測單元用于計算當前時刻的天線角度分辨率，計算公式如下：

45、

46、其中，是當前時刻的角度分辨率，是當前時刻接收天線的數(shù)量，是當前時刻天線單元的間距。

47、本發(fā)明具有如下有益效果：

48、1、本發(fā)明中，通過設(shè)置環(huán)境預(yù)警端，在進行陣列雷達的目標波達方向測量時，通過實時計算天線陣列參數(shù)的誤差，檢測天線陣列中各陣元的電磁特性是否出現(xiàn)陣列誤差，避免天線陣列中各陣元的電磁特性因環(huán)境溫度、濕度等因素而不一致而造成陣列誤差的情況，保證目標波達方向測量的精準度；

49、2、本發(fā)明中，通過設(shè)置獨立分布端，在進行陣列雷達的目標波達方向測量時，通過實時監(jiān)測短時突發(fā)信號環(huán)境下快拍數(shù)據(jù)，并結(jié)合后向平滑算法實時檢測當前時刻陣列雷達的空間譜，使得目標波達方向測量時，能夠獲得足夠的獨立同分布快拍數(shù)據(jù)，避免估計協(xié)方差矩陣誤差較大或產(chǎn)生秩虧損，并將估計出的空間譜進行實時檢測，增加目標波達方向測量便捷性；

50、3、本發(fā)明中，通過設(shè)置多徑調(diào)整端，在進行陣列雷達的目標波達方向測量時，通過實時檢測陣列天線周圍是否存在散射體，并實時計算相位偏離數(shù)值，以及對當前角度分辨率進行實時計算，使得產(chǎn)生的多徑信號不會在doa譜上形成多個譜峰，可以直接避免秩虧損，同時能夠?qū)崟r檢測散射體，避免產(chǎn)生的多徑信號會在doa譜上形成干擾性質(zhì)的譜峰，防止測量方向以及視線出現(xiàn)遮擋或模糊。