一种基于补偿天线方向图误差的天线波束指向方法.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CN110196414A(43)申请公布日2019.09.03(21)申请号201910483382.0(22)申请日2019.06.04(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人耿钧李浩然李高鹏谢俊好(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人刘冰(51)Int.Cl.G01S7/40(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图23页(54)发明名称一种基于补偿天线方向图误差的天线波束指向方法(57)摘要一种基于补偿天线方向图误差的天线波束指向方法，本发明涉及天线波束指向方法。本发明的目的是为了解决现有方法在天线方向图误差背景下，经典的数字波束形成技术无法对目标的角度进行有效的估计的问题。过程为：一：通过有源校正的方式，对阵列的天线方向图进行测量，得到天线的每个角度的天线方向图误差数据；二：得到通道×多普勒×距离三维谱数据；三：对每个阵元的距离多普勒谱进行检测，遍历所有的距离多普勒单元，得到目标，并对目标的距离与速度进行估计；四：得到修正后的权系数；五：利用修正后的权系数对得到的目标进行处理，得到目标的方位估计。本发明用于舰载高频地波雷达信号处理领域。CN110196414ACN110196414A权利要求书1/2页1.一种基于补偿天线方向图误差的天线波束指向方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一：通过有源校正的方式，对阵列的天线方向图进行测量，得到天线的每个角度的天线方向图误差数据r(θ)；步骤二：对舰载高频地波雷达的回波数据进行二维快速傅里叶变换，进行截断处理，得到通道×多普勒×距离三维谱数据，记为CDR；步骤三：对每个阵元的距离多普勒谱进行检测，遍历所有的距离多普勒单元，得到目标，并对目标的距离与速度进行估计；步骤四：利用步骤一中获取的误差数据，对原有的数字波束形成方法权系数W进行修正，得到修正后的权系数具体过程为：步骤四一：构造原有的数字波束形成方法权系数W：TW(θ)＝[w1,…,wm,…,wM]j2π·(m-1)·d/λ·cosθ其中m＝1,2,...,M，wm＝e，wm为原有的数字波束形成方法权系数W中第m个元素；步骤四二：构造修正后的权系数其中代表Hadamard积，r(θ)为步骤一三中方向为θ的天线方向图误差数据，为修正后的权系数中第m个元素；步骤五：利用修正后的权系数对步骤三中得到的目标进行处理，得到目标的方位估计；具体过程为：步骤五一：找到步骤三三得到的目标所在的距离多普勒单元，各距离多普勒单元内的数据为其中为阵列的接收信号中第m个元素；步骤五二：基于步骤四二中得到的修正后的权系数和得到最终的输出结果其中的上角标H代表共轭转置；步骤五三：遍历所有的角度θ，找到的最大值，得到目标的方位估计。2.根据权利要求1所述的一种基于补偿天线方向图误差的天线波束指向方法，其特征是：所述步骤一中通过有源校正的方式，对阵列的天线方向图进行测量，得到天线的每个角度的天线方向图误差数据r(θ)；具体过程为：步骤一一：舰载高频地波雷达的接收阵列采用均匀线阵，设阵元个数为M，阵元间距为2CN110196414A权利要求书2/2页d，雷达波长为λ＝c/f0，c为光速，f0为载频，与雷达阵列摆放夹角为θ的方位设立目标；步骤一二：阵列接收目标的回波数据，以第一个阵元得到的数据幅度为基础，将其他阵元得到的数据幅度分别与第一个阵元的数据幅度作差，得到的差值记为该θ方向的幅度扰动ρm(θ),m＝1,2,…,M，其中，m代表第m个阵元，θ代表目标与雷达阵列摆放夹角；以第一个阵元得到的数据相位为基础，将其他阵元得到的数据相位分别与第一个阵元得到的数据相位作差值，再减去各阵元之间原有的相位差d/λ·(m-1)·cosθ，记为该θ方向的相位扰动步骤一三：对得到的幅度扰动与相位扰动进行处理，得到方向θ为的天线方向图误差数据上角标T代表转置，j为虚数单位，j2＝-1；对目标放置角度进行0°-360°旋转，进行间隔为1°的角度扫描，得到各个角度的天线方向图误差数据。3.根据权利要求2所述的一种基于补偿天线方向图误差的天线波束指向方法，其特征是：所述步骤二中对舰载高频地波雷达的回波数据进行二维快速傅里叶变换，进行截断处理，得到通道×多普勒×距离三维谱数据，记为CDR；具体过程为：步骤二一：对阵列接收到的目标的回波数据进行脉冲压缩，并进行N-1段的截断处理，得到N个距离单元；步骤二二：对每个距离单元的全部积累回波作FFT处理，再进行相参积累，得到L个多普勒单元，最终得到通道×多普勒×距离三维谱数据，记为CDR；所述FFT为快速傅里叶变换。4.根据权利要求3所述的一种基于补偿