[发明专利]调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法

说明书

本发明公开了一种调频连续波雷达波束地面入射角的估计方法，主要解决现有技术只能估计地面回波信号在天线上的入射角度，无法估计天线发射信号相对地面的入射角度的问题。其实现方案是：1、获得基于三角调制的调频连续波雷达分别在正、负调频周期的回波信号；2、分别对正调频和负调频回波信号进行解调频、FFT及非相参积累3、分别估计正、负调频阶段的噪声功率；4、分别估计正、负调频阶段回波包络的重心和回波包络的宽度5、计算回波重心对应的距离和回波宽度；6、利用回波宽度与回波重心对应距离的比值估计波束在地面的入射角。本发明能估计出雷达波束相对地面的入射角，可用于校正重心法估计出的波束重心，实现波束重心的无偏估计。

技术领域

本发明属于数据处理技术领域，特别涉及一种调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法，可用于对雷达波束重心的校正。

背景技术

随着雷达技术的迅速发展和对调频连续波雷达的深入研究，调频连续波雷达已广泛应用于测距、测速、气象预测等领域。调频连续波雷达具有距离分辨率高，不存在距离测量盲区，系统容易实现等优点。线性频率调制的调频连续波信号作为一种比较成熟的低截获概率信号，目前已受到广泛的研究和应用。而在实际应用中，由于雷达天线波束在地面等角度间隔的投影面积不同以及天线波束在地面的入射角不同，调频连续波雷达接收到的回波信号的能量并不是关于天线波束中心轴线对称的，用重心法估计得到的频谱中心频率并非天线波束中心对应的频率。为实现无偏估计，需要对重心估计的结果进行校正，而重心校正因子由波束在地面的入射角唯一确定。因此，如何估计出天线波束在地面的入射角具有重要的现实意义。

现有的估计波束入射角的方法只能估计地面回波信号在天线上的入射角度，无法估计天线发射信号相对地面的入射角度。当调频连续波雷达运用于着陆器时，雷达接收到的面目标回波信号能量并不是关于天线波束中心轴线对称的，若只估计地面回波信号在天线上的入射角，则无法对着陆器雷达测速测距的结果进行校正，测速测距结果精度降低；同时为获得着陆器的姿态辅助信息，也需要对天线发射信号相对地面的入射角进行估计；着陆器在着陆的过程中需要观测地面的起伏情况，从而决定着陆姿态，在着陆器平台不动的情况下，只估计地面回波信号在天线上的入射角也无法获得地面的起伏情况。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法，以解决现有技术只能估计地面回波信号在天线上的入射角度，无法估计天线发射信号相对地面的入射角度的问题，从而实现对着陆器雷达的测速测距结果进行校正，获得着陆器姿态的辅助信息，及在着陆器平台不动的情况下获得地面的起伏情况。

为了实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)获取基于三角调制的调频连续波雷达分别在正、负调频周期的回波信号和

(2)设共有N个调频周期，每个调频周期有M个采样点，对正、负调频周期的回波信号分别进行解调频处理并排列，得到正、负调频周期的差频信号二维矩阵：s⁺[t_r(m),t_a(n)]、s^-[t_r(m),t_a(n)]，其中t_r(m)表示调频周期内第m个采样点的采样时间，t_a(n)表示第n个调频周期的起始时间，m＝1、2、···、M,n＝1、2、···、N；

(3)分别对正、负调频周期的差频信号二维矩阵进行FFT处理和非相参积累，得到一维的正、负调频周期差频信号频谱s'⁺[f_r(m)]、s'^-[f_r(m)]：