[发明专利]基于去耦合的二维波束扫描测角方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达探测技术领域，具体的说是一种雷达波束扫描测角方法，可用于大型相控阵雷达对目标角度的测量。 

背景技术

由于波束扫描方法原理简单，易于实现，在波束宽度比较窄、天线接收信号信噪比比较高、且天线阵列副瓣电平较低的情况下，波束扫描方法具有良好的测角性能，因此波束扫描方法被广泛应用于雷达测角。波束扫描方法的基本原理是通过根据改变天线的权值，得到阵列天线在不同的波束指向时，对同一快拍的输出，求出输出结果中的最大值就可以得到目标的角度信息。对于波束扫描方法，其运算量和天线阵元个数，角度扫描范围，角度扫描的间隔等因素有关，在其它条件一定时，天线阵元个数越大，运算量越大，对于大型相控阵雷达，其阵元数非常大，一般多达几千甚至上万个，因此，对于大型相控阵雷达来说，波束扫描的运算量很大。在一维的波束扫描情况下，因为其角度扫描只在俯仰维或者方位维扫描，所以即使是面对阵元数很多的大型相控阵雷达，运算量也不会大到影响系统的实时性的地步，但是对于二维的情况来说，由于俯仰维和方位维有耦合，需要同时在方位维和俯仰维进行二维波束扫描，它的运算量理论上为方位维和俯仰维运算量的乘积，因此运算量比一维波束扫描要大得多，不能满足实时性的要求，影响实际应用。 

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种基于去耦合的二维波束扫描雷达测角方法，以减少二维波束扫描的运算量，提高二维波束扫描的测角速度。 

实现本发明目的的技术思路是：通过把方位维和俯仰维进行去耦合，把本来耦合的方位维和俯仰维分离，使得二维波束扫描分解为两个一维波束扫描，来减少二维波束扫描的运算量，提高二维波束扫描测角的速度。其实现步骤包括如下： 

(1)设定天线阵列为二维面阵，随意指定一维为y轴方向，作为行方向，另一维为z轴方向，作为列方向，y轴方向的阵元个数设为N_y，阵元间距设为d_y，z轴方向的阵 元个数设为N_z，阵元间距设为d_z； 

(2)设定一个基准平面P，并在基准平面上建立一个立体坐标系I，随机选取某个天线阵元作为该坐标系I的原点，天线阵列法线与基准平面法线之间构成偏转角β； 

(3)对目标进行检测，根据发射机的发射数据得到天线波束中心俯仰角θ，方位角

(4)根据发射信号波长λ，y轴方向的阵元个数N_y，阵元间距d_y估计y轴方向的波束宽度B_y；根据发射信号波长λ，z轴方向的阵元个数N_z，阵元间距d_z估计z轴方向的波束宽度B_z； 

(5)利用y轴方向的波束宽度B_y和天线波束中心方位角计算波束扫描方位角上限和下限利用z轴方向的波束宽度B_z和天线波束中心俯仰角θ，计算波束扫描俯仰角上限θ_u和下限θ_d，设定方位角角度扫描间隔俯仰角角度扫描间隔θ_z； 

(6)根据天线波束中心方位角天线波束中心俯仰角θ，y轴方向的阵元个数N_y，阵元间距d_y，得到y轴方向的导向矢量a_y；根据天线波束中心方位角天线波束中心俯仰角θ，z轴方向的阵元个数N_z，阵元间距d_z，偏转角β，得到z轴方向的导向矢量a_z；