基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113820653A(43)申请公布日2021.12.21(21)申请号202110893345.4(22)申请日2021.08.04(71)申请人西安电子科技大学地址710000陕西省西安市雁塔区太白南路2号(72)发明人陈伯孝郎思呈徐赛琴葛子珺(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230代理人刘长春(51)Int.Cl.G01S3/14(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书4页说明书12页附图6页(54)发明名称基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法(57)摘要本发明公开了一种基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法，包括：步骤1估计米波雷达天线阵列的阵列中心仰角值；步骤2基于阵列中心仰角值，计算关于阵列中心仰角呈偶对称的和波束和差波束的最优权矢量；步骤3利用和波束的最优权矢量加权处理形成和波束，利用差波束的最优权矢量加权处理形成差波束并完成波束发射；步骤4基于米波雷达天线阵列的接收信号计算和差波束的误差信号；步骤5根据误差信号利用查表方式确定目标仰角；步骤6判断是否满足迭代终止条件；步骤7若否则基于目标仰角修正阵列中心仰角值，并返回执行步骤2～步骤6；步骤8若是则完成目标仰角估计。本发明能提高低仰角目标DOA估计精度，实现良好阵地适应性。CN113820653ACN113820653A权利要求书1/4页1.一种基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法，其特征在于，包括：步骤1，估计米波雷达天线阵列的阵列中心仰角值；步骤2，基于所述阵列中心仰角值，计算关于阵列中心仰角呈偶对称的和波束和差波束的最优权矢量；步骤3，利用所述和波束的最优权矢量加权处理形成和波束，以及利用所述差波束的最优权矢量加权处理形成差波束，并完成波束发射；步骤4，基于所述米波雷达天线阵列的接收信号计算和差波束的误差信号；步骤5，根据所述误差信号，利用查表方式确定目标仰角；步骤6，判断是否满足迭代终止条件；步骤7，若否，基于所述目标仰角修正阵列中心仰角值，并返回执行步骤2～步骤6；步骤8，若是，完成目标仰角估计。2.根据权利要求1所述的基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法，其特征在于，所述估计米波雷达天线阵列的阵列中心仰角值，包括：至少根据雷达架高、地面起伏高度信息，估计米波雷达天线阵列的阵列中心仰角值。3.根据权利要求1所述的基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法，其特征在于，计算关于阵列中心仰角呈偶对称的和波束的最优权矢量的过程，包括：基于所述阵列中心仰角值，根据传统自适应波束形成最佳权向量算法计算所述和波束的最优权矢量。4.根据权利要求1所述的基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法，其特征在于，计算关于阵列中心仰角呈偶对称的差波束的最优权矢量的过程，包括：基于所述阵列中心仰角值、所述米波雷达天线阵列的参数信息，以及预先构建的关于阵列中心仰角呈偶对称的差波束的权矢量的约束优化条件，得到差波束的初始权矢量；对所述初始权矢量进行优化得到所述差波束的最优权矢量。5.根据权利要求4所述的基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法，其特征在于，所述约束优化条件，包括：条件1：所述差波束的权矢量在所述阵列中心仰角θt处的增益最小；所述条件1以公式表达为：条件2：所述差波束关于所述阵列中心仰角θt呈偶对称，波束指向分别为θt±θq，且所述权矢量在两个波束指向处具有相同的增益，所述条件2以公式表达为：其中，a(·)表示导向矢量；θq表示目标回波偏离波束中心的角度；gq表示所述差波束在波束指向θt±θq方向上的增益。6.根据权利要求5所述的基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法，其特征在于，得到差波束的初始权矢量的过程，包括：2CN113820653A权利要求书2/4页T令R＝[a(θt‑θq)a(θt)a(θt+θq)]，D＝[gq0gq]，则结合所述条件1和所述条件2得到：那么：其中，故其中，故则得到归一化的初始权矢量为：其中，Re[·]表示取信号实部；N、d、λ分别表示所述米波雷达天线阵列的参数信息中的阵元数、阵元间距和波长。7.根据权利要求6所述的基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法，其特征在于，所述对所述初始权矢量进行优化得到差波束的最优权矢量，包括：利用预先建立的优化函数对所述初始权矢量进行优化，得到差波束的最优权矢量；其中，所述优化函数是以求取二次函数拟合系数k最大值为目标建立的。8.根据权利要求7所述的基于动态和差波束的米波雷达低仰角目标DOA估计方法，其特征在于，所述优化函数的建立过程，包括：由所述初始权矢量，得到第n阵元的权