[发明专利]基于先验知识的多载频MISO雷达目标定位方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及目标定位技术领域中的一种基于先验知识的多输入单输出(Multiply Input Single Output,MISO)雷达高精度目标定位方法。本发明利用辅助雷达的先验知识确定目标方位角和目标距离，将目标方位角和目标距离作为目标的估计位置，用于多载频MISO雷达对空中目标的高精度定位。

背景技术

多载频MISO雷达是发射端采用辐射正交波形的多天线阵列，接收端采用单根天线的雷达系统。在某些应用中，需要让小型机动平台（飞机或舰船）对目标进行定位，但这种平台往往由于体积小而无法放置大孔径的天线阵列，甚至只能架设单根天线，这使其对目标的定位造成了很大局限。如果在地面固定放置大型阵列作为发射站，小机动平台的单根天线作为接收站，用它求解目标与接收站及地面发射站的距离和以及角度信息，并与地面站发送来的导弹本身位置信息等结合，推算出弹、目的相对位置关系，对目标进行跟踪定位。

线性调频连续中断波雷达具有高距离分辨率、大时宽带宽积等特点，可实现目标高分辨检测、精确定位。双基地稀布阵雷达兼顾双基地和FMICW雷达的优点，具有抗干扰性、抗截获性能好及高机动、高分辨等特点。对动目标进行检测时，由于目标速度的存在，导致回波多普勒频谱展宽，从而使雷达测速精度和目标检测性能下降，为了避免目标速度引起的距离误差，必须求出目标运动速度，补偿发射载频差不同引起的多普勒频差，否则无法完成综合处理。

清华大学在其申请的专利“一种同时测量高速运动目标的速度和距离的方法”（专利申请号201010209956.4，公布号CN 102121989）中公开了一种基于单脉冲回波信号来同时进行高速运动目标测距和测速的方法。该方法的实现步骤为：1）构造参考扩展频谱，对接收回波信号进行脉冲压缩，并在脉压结果中检测目标；2）将所提的目标区域返回到频率域，通过目标脉压谱与发射基带谱相关得到目标的多普勒偏移，测量目标的径向速度；3）将目标脉压谱乘以扩展参考谱，对目标回波解脉压，结合目标多普勒频移的估计，得到目标距离的估计。该方法存在的不足是，被处理的信号要求包含多个调频周期，在实际应用中如果数据率要求较高，无法利用多个调频周期，则算法失效。

F.Berizzil等人在论文“A Range Profiling Technique for Synthetic Wideband Radar”（《IET Radar Sonar Naving》，Vol.21No.5,pp.334-337,2008.）公开了一种基于最小熵法求解目标速度的方法。该方法利用收敛准则来获得速度补偿量。首先，对接收回波信号进行解调频处理。然后，利用收敛准则进行一次搜索来获得速度补偿量，并求出目标速度。该方法存在的不足是，运算量庞大，实时性较差，并且会因为噪声干扰仅收敛到局部最优解，无法得到真实的速度补偿量。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于先验知识的多载频MISO雷达目标定位方法。本发明无需求解目标速度，也无需对速度进行补偿，只需利用辅助雷达的先验知识确定目标距离和方位角，完成高精度目标定位。

本发明的基本思路是：接收目标回波信号，对信号进行预处理，确定目标粗测距离，综合脉冲与孔径处理，确定目标距离，目标定位。

实现本发明目的的具体步骤如下：

（1）接收目标回波信号：

小型机动平台的单根天线接收多载频MISO雷达地面阵列发射的目标回波信号；

（2）预处理：

2a）将目标回波信号与其发射基准信号进行解调频处理，得到非线性调频信号;

2b）用低通滤波器，对非线性调频信号进行通道分离，得到多个单频信号；

2c）对单频信号分别做距离压缩处理，在距离搜索范围内形成一个窄波束，将该窄波束的最大值点所对应的距离单元的信号作为目标信号；

（3）确定目标粗测距离：

3a）确定目标回波信号的距离单元长度；

3b）用辅助雷达提供的目标距离先验知识对距离单元进行整除，得到的整数商，将该整数商作为目标距离单元，将该距离单元的中心位置作为目标的粗测距离；

（4）综合脉冲与孔径处理：

4a）将步骤2c）获得的目标信号进行综合脉冲与孔径处理，得到距离-角度联合谱；

4b）将联合谱的最大值点对应的目标信息，作为目标估计方位角；

4c）将距离-角度联合谱的最大值点所对应的距离信息作为精测距离；

（5）确定目标估计距离：