一種基于多波束信號(hào)的角度搜索方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于多波束信號(hào)的角度搜索方法,屬于主動(dòng)雷達(dá)角度搜索技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]探測(cè)距離是雷達(dá)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一,當(dāng)目標(biāo)指示精度較粗時(shí),搜索時(shí)間會(huì)嚴(yán)重影響雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)性能,如何保證在較短的時(shí)間內(nèi)完成角度搜索以覆蓋目標(biāo)的待測(cè)區(qū)域,實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的可靠截獲是雷達(dá)設(shè)計(jì)中必不可少的技術(shù)問(wèn)題。隨著雷達(dá)的工作頻段廣泛推廣至毫米波段,天線的主波束寬度越來(lái)越窄,對(duì)應(yīng)的搜索時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng),為保證對(duì)目標(biāo)的探測(cè)距離,必須實(shí)現(xiàn)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的快速搜索和截獲設(shè)計(jì),雷達(dá)在搜索目標(biāo)時(shí)采用波位駐留的方式,在搜索波位交疊處方向圖損耗將激增,影響搜索性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于多波束信號(hào)的角度搜索方法,以解決目前在搜索目標(biāo)時(shí)采用波位駐留方式導(dǎo)致搜索波位交疊處方向圖損耗激增的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而提供一種基于多波束信號(hào)的角度搜索方法,該角度搜索方法包括以下步驟:
[0005]1)利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性,在保證發(fā)射天線方向圖不變的條件下,對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理,得到多波束;
[0006]2)將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位,保證每個(gè)波位均可被發(fā)射/接收波束一次性覆蓋;
[0007]3)利用步驟1)中得到的多波束按順序在每個(gè)波位駐留設(shè)定時(shí)間進(jìn)行掃描,直至截獲到目標(biāo)。
[0008]所述步驟1)中的數(shù)字信號(hào)處理是利用不同的加權(quán)系數(shù)對(duì)各接收通道信號(hào)進(jìn)行加權(quán)實(shí)現(xiàn)。
[0009]所述步驟3)中采用波束內(nèi)接正六邊形相連的掃描方式進(jìn)行掃描。
[0010]所述若在某波位截獲到目標(biāo),則通過(guò)確認(rèn)后轉(zhuǎn)入跟蹤流程,否則繼續(xù)波位掃描。
[0011]所述步驟3)中的設(shè)定時(shí)間必須保證若波位內(nèi)存在目標(biāo)則能以較高概率將其截獲。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性,在保證發(fā)射天線方向圖不變條件下,對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行同時(shí)多波束數(shù)字信號(hào)處理,以提高接收天線波束等效寬度,減小搜索波位設(shè)置個(gè)數(shù);將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位,利用得到的多波束對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索,按順序在每個(gè)波位駐留一段時(shí)間,保證若此波位內(nèi)存在目標(biāo)則能以較高概率將其截獲。本發(fā)明利用相控陣波束快速捷變及數(shù)字多波束形成技術(shù)形成瞬時(shí)接收多波束方向圖,在原單波束搜索時(shí)的波束交疊處形成接收方向圖主瓣覆蓋,從而大幅降低接收方向圖損耗,等效展寬接收波束寬度,提高導(dǎo)引頭的搜索性能。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是同時(shí)接收多波束示意圖;
[0014]圖2是同時(shí)接收多波束實(shí)現(xiàn)方法示意圖;
[0015]圖3-a是縱列波位樣式示意圖;
[0016]圖3-b是交錯(cuò)波位樣式示意圖;
[0017]圖3-c是交疊波位樣式示意圖;
[0018]圖4是本發(fā)明所采用的內(nèi)接正六邊形波位樣式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020]本發(fā)明在保證發(fā)射波束主瓣寬度不變的條件下,通過(guò)對(duì)多接收通道的數(shù)字域加權(quán)處理得到同時(shí)多個(gè)接收波束回波信號(hào),等效于接收主波束寬度的展寬,利用上述得到的多個(gè)接收波束回波信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行角度搜索,可有效減小搜索波位個(gè)數(shù),縮短角度搜索時(shí)間。該方法主要通過(guò)兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn),一是實(shí)現(xiàn)同時(shí)多波束接收,二是利用多波束進(jìn)行目標(biāo)搜索。
[0021]1.同時(shí)多波束接收
[0022]利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性,在保證發(fā)射天線方向圖不變的條件下,對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行同時(shí)多波束數(shù)字信號(hào)處理,得到多波束,以提高接收天線波束等效寬度,減小搜索波位設(shè)置個(gè)數(shù)。
[0023]在相控陣天線中改變子陣的相移可實(shí)現(xiàn)波束指向的改變,發(fā)射波束的產(chǎn)生是通過(guò)各個(gè)子陣的相移來(lái)實(shí)現(xiàn),與發(fā)射波束類似,接收波束也可通過(guò)調(diào)整子陣相移來(lái)實(shí)現(xiàn),且接收過(guò)程要更加靈活,對(duì)各個(gè)子陣分別設(shè)計(jì)獨(dú)立的接收通道,在信號(hào)處理機(jī)中同時(shí)產(chǎn)生若干虛擬的接收波束,以提高接收天線波束等效寬度,減小搜索波位設(shè)置個(gè)數(shù)。如圖1所示,以同時(shí)接收7波束為例進(jìn)行說(shuō)明,圖中圓圈表述波束3dB帶寬投影,實(shí)心圓圈代表在中心波束附近同時(shí)形成的附加接收波束,其波束指向一般位于中心波束3dB寬度處,以彌補(bǔ)中心波束的單程接收3dB損失。顯然,形成的附加波束越多,對(duì)中心波束增益損失的彌補(bǔ)越好,但同時(shí)也帶來(lái)了檢測(cè)計(jì)算量的成倍增加。
[0024]本發(fā)明所采用的同時(shí)多波束的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法是利用不同的加權(quán)系數(shù)對(duì)各接收通道信號(hào)進(jìn)行加權(quán),如圖2所示,假設(shè)相控陣天線中子陣的個(gè)數(shù)為N個(gè),每個(gè)子陣對(duì)應(yīng)一個(gè)通道,在信號(hào)處理機(jī)中通過(guò)對(duì)各通道進(jìn)行數(shù)字加權(quán)就可得到一個(gè)虛擬接收波束下的信號(hào)回波,利用Μ組加權(quán)系數(shù)可以得到Μ個(gè)虛擬接收波束下的信號(hào)回波,通過(guò)對(duì)Μ組信號(hào)進(jìn)行處理等效于提高了接收波束的瞬時(shí)寬度。
[0025]2.將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位,保證每個(gè)波位均能被發(fā)射/接收波束一次性覆蓋,控制搜索波束按順序在每個(gè)波位駐留一段時(shí)間,保證若此波位存在目標(biāo)能以較高概率將其截獲;若在某波位截獲目標(biāo),則通過(guò)確認(rèn)后轉(zhuǎn)入跟蹤流程,否則繼續(xù)波位掃描并重復(fù),直至截獲目標(biāo)。
[0026]常用的搜索波位的編排樣式主要有縱列波位、交錯(cuò)波位和交疊波位三種,分別如圖3_a、3_b和3_c所不,縱列波位編排所需的波位數(shù)目最少,但覆蓋率僅為78.5% ;交錯(cuò)波位編排的3dB覆蓋率達(dá)到90%左右;交疊波位編排覆蓋率可以達(dá)到100%,覆蓋率雖高但重疊率也高,容易造成目標(biāo)的冗余探測(cè)。為保證對(duì)目標(biāo)的可靠截獲,本發(fā)明采用波束內(nèi)接正六邊形相連的掃描方式,如圖4所示。
[0027]假設(shè)雷達(dá)需要對(duì)以目標(biāo)指示為中心±6°范圍內(nèi)的空間進(jìn)行搜索,考慮毫米波天線陣雙向3dB波束寬度為典型值2.5°,則單波束接收時(shí),在滿足截獲概率和虛警概率條件下,有效地覆蓋整個(gè)待搜索空域須設(shè)置37個(gè)波位。采用接收多波束技術(shù),天線雙向3dB波束寬度可優(yōu)化為接近3.5°,在保證檢測(cè)概率與虛警概率不變前提下,有效地覆蓋整個(gè)待搜索空域須設(shè)置19個(gè)波位,相對(duì)單波束的搜索時(shí)間可減少49%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于多波束信號(hào)的角度搜索方法,其特征在于,該角度搜索方法包括以下步驟: 1)利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性,在保證發(fā)射天線方向圖不變的條件下,對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理,得到多波束; 2)將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位,保證每個(gè)波位均可被發(fā)射/接收波束一次性覆蓋; 3)利用步驟1)中得到的多波束按順序在每個(gè)波位駐留設(shè)定時(shí)間進(jìn)行掃描,直至截獲到目標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多波束信號(hào)的角度搜索方法,其特征在于,所述步驟1)中的數(shù)字信號(hào)處理是利用不同的加權(quán)系數(shù)對(duì)各接收通道信號(hào)進(jìn)行加權(quán)實(shí)現(xiàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于多波束信號(hào)的角度搜索方法,其特征在于,所述步驟3)中采用波束內(nèi)接正六邊形相連的掃描方式進(jìn)行掃描。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于多波束信號(hào)的角度搜索方法,其特征在于,所述若在某波位截獲到目標(biāo),則通過(guò)確認(rèn)后轉(zhuǎn)入跟蹤流程,否則繼續(xù)波位掃描。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于多波束信號(hào)的角度搜索方法,其特征在于,所述步驟3)中的設(shè)定時(shí)間必須保證若波位內(nèi)存在目標(biāo)則能以較高概率將其截獲。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多波束信號(hào)的角度搜索方法,屬于主動(dòng)雷達(dá)角度搜索技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性,在保證發(fā)射天線方向圖不變條件下,對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行同時(shí)多波束數(shù)字信號(hào)處理,以提高接收天線波束等效寬度,減小搜索波位設(shè)置個(gè)數(shù);將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位,利用得到的多波束對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索,按順序在每個(gè)波位駐留一段時(shí)間,保證若此波位內(nèi)存在目標(biāo)則能以較高概率將其截獲。本發(fā)明利用相控陣波束快速捷變及數(shù)字多波束形成技術(shù)形成瞬時(shí)接收多波束方向圖,在原單波束搜索時(shí)的波束交疊處形成接收方向圖主瓣覆蓋,從而大幅降低接收方向圖損耗,等效展寬接收波束寬度,提高導(dǎo)引頭的搜索性能。
【IPC分類】G01S7/35, G01S7/285, G01S13/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105372648
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510759286
【發(fā)明人】陳安娜, 高靜, 趙毅寰, 呂暉, 鄧方藝, 錢(qián)龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日