[发明专利]系留气球载相控阵雷达在多目标下分辨空地目标的方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体说是一种多目标情况下系留气球载相控阵雷达分辨空地目标的方法，可用于预警探测、通信中继、电子干扰、防灾减灾和公共安全。

背景技术

系留气球工作时悬浮在数千米的高空，可作为浮空平台搭载预警雷达系统，组成系留气球载雷达，进行下视探测。其克服了地基雷达易受地球曲率和地物遮蔽等影响的固有缺点，大大提高了侦察探测距离，同时，相比于预警飞机，可获得更高的效费比，是现今侦查巡航导弹、低空突防飞行器等低空低速目标的重要手段之一。

由于系留气球载相控阵雷达通常需要对检测到的低空目标和地面目标进行不同的后续处理，因此，系留气球载相控阵雷达首先要分辨出多个目标，再判断出多个目标中，哪些属于空中目标，哪些属于地面目标。常规雷达系统中，对多个目标进行分辨主要依靠的处理方式有：距离维处理、多普勒维处理、角度维处理等。利用上述处理方式实现多目标分辨，首先要求多个目标的信息能在某一维或某几维被分离，再根据分离后的各个目标的信息，利用单目标判别方法分别对每个目标进行判别，以实现多目标分辨。

但是，由于系留气球载相控阵雷达工作在下视方式，车辆等地面运动目标同样会被雷达探测到。对于距离维分辨，由于系留气球载相控阵雷达的俯仰维距离环经过地面，若地面目标与低空目标处于同一个俯仰维距离环内，即与雷达的径向距离相同，将无法通过距离维的信号处理分离各个目标的信息，因此，无法依靠距离维处理实现空地目标分辨。

同时，低空目标距离地面高度一般在几百米左右，在非向站飞行时，低空目标相对系留气球载相控阵雷达的径向速度与地面运动目标相对系留气球载相控阵雷达的径向速度通常很接近，空地目标的多普勒频率可能会落入同一个多普勒通道中，即无法通过多普勒维的信号处理分离各个目标的回波信息。此时，在上述距离维处理无法分辨空地目标的情况下，同样也无法依靠多普勒维处理实现空地目标的分辨。

在上述距离维处理和多普勒维处理均不能实现空地目标分辨的情况下，考虑到同一个俯仰维距离环中，低空目标与地面运动目标的俯仰角不同，而地面运动目标的俯仰角与同一距离单元中的地面下俯角相同，故可尝试在角度维分离多个目标的信息，将问题转化为单目标判别问题。但实际情况中，各目标俯仰角差异较小，现有系留气球载相控阵雷达所使用的大多是常规的相控阵角度估计方法，此方法不具备足够的分辨率，无法精确估计各目标的俯仰角，即不能很好的在角度维分离各目标的信息，因此，现有系留气球载相控阵雷达无法利用各目标的俯仰角信息实现角度维的多目标分辨。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种系留气球载相控阵雷达在多目标下分辨空地目标的方法，以精确估计各目标的俯仰角，实现对空地多目标的分辨。

本发明的技术方案是这样实现的：

一、技术原理

相控阵雷达在俯仰维拥有较多的自由度，在对各个接收通道积累多次相关的脉冲重复周期数据后，首先进行距离维和多普勒维的处理，再通过距离和多普勒二维检测，分离目标与地杂波信息，对地杂波下俯角的范围和各目标进行角度估计，最后将每个目标的俯仰角与地杂波下俯角的范围进行比较，得出判别结果，实现空地多目标的分辨。本发明中，由于对地面下俯角的范围进行估计时，不存在分辨的要求，故应用常规的相控阵角度估计方法对地面下俯角进行估计，而在估计各目标的俯仰角时，则使用超分辨相控阵角度估计方法，以精确估计各目标的俯仰角。

二、技术方案

根据上述原理，本发明的技术方案包括如下步骤：

（1）对相控阵雷达俯仰维各个阵元接收到的回波信号进行脉冲压缩，得到每一个脉冲重复周期的脉冲压缩结果X_m(n)＝[x_1m(n),x_2m(n),...,x_im(n),...,x_Lm(n)]^T，其中，m表示脉冲重复周期序号，m＝1,2,...,M，M为一个相干积累周期中所包含的脉冲个数，n为距离单元的序号，n＝1,2,...,N，N为一个脉冲重复周期中的距离单元数，x_im(n)表示第m次脉冲重复周期中第i个阵元的脉冲压缩结果，i为阵元编号，i＝1,2,...,L，L为等距均匀线阵的阵元个数，[·]^T表示转置；