[发明专利]一种适用于稀疏阵列天线的雷达目标角度计算方法

说明书

本发明提出了一种适用于稀疏阵列天线的雷达目标角度计算方法，旨在解决现有技术无法实现对稀疏阵列天线雷达目标角度计算的技术问题。实现步骤为：建立包含M个天线单元的稀疏阵列天线；计算天线阵列的本征传输矩阵K(ω)⁰；计算天线阵列的传输散射矩阵K(ω)¹；构建目标传输矩阵T(ω)；获取非负实特征值对角矩阵Λ和特征向量矩阵V；计算N个待探测目标相对于天线阵列所在的角度。本发明解决了现有技术应用在稀疏阵列天线中无法获得雷达目标角度信息的问题，可同时计算多个目标相对于天线阵列所在的角度，实现了稀疏阵列天线测量雷达目标角度的功能。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及一种雷达目标角度计算方法，具体涉及一种适用于稀疏阵列天线的雷达目标角度计算方法，可用于稀疏阵列天线计算雷达目标相对于天线阵列的角度。

背景技术

阵列天线是现代通信或雷达系统中采用的一种天线形式，由多个独立的天线单元组成，工作时多个天线单元协同工作，可以实现比单个天线更为强大的功能。阵列天线根据相邻天线单元之间距离的不同主要分为密集阵列天线和稀疏阵列天线。密集阵列天线通常是指天线阵列中相邻天线单元之间的距离小于一个工作波长的天线阵列，由于天线单元距离较近，所有天线单元的波束相互叠加，使得密集天线阵列容易形成扇形波束或针状波束。稀疏阵列天线是指阵列中相邻天线单元之间的距离大于十个工作波长的一种天线阵列，其优势在于天线单元之间距离较远，部分天线单元的失效并不会明显影响稀疏阵列天线的正常工作，因而具有较高的可靠性，但由于天线单元之间的距离远大于密集天线阵列，天线单元在组成阵列工作时不能形成较为尖锐的波束。

雷达目标角度测量是雷达采用的一种技术手段，用来测定目标的方向，即测定目标的角坐标，是雷达目标探测中较为关键的一步，其原理是利用电磁波在均匀介质中传播的直线性和雷达天线的方向性以及目标的雷达回波信号，实现对目标角度的测量。现在常用的测角方法主要有相位法和振幅法，其中振幅法又包含最大信号法和等信号法。采用这些方法在对雷达目标进行测角时，需要雷达的天线阵列形成扇形波束或针状波束，然后扫描整个工作区域，通过分析目标的雷达回波信号来确定目标所在的角度。现在的测角方法在密集阵列天线获得了广泛的应用，但不能适用于稀疏阵列天线。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出了一种适用于稀疏阵列天线的雷达目标角度计算方法，旨在解决现有技术无法实现对稀疏阵列天线雷达目标角度测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)建立包含M个天线单元的稀疏阵列天线：天线单元为收发合置模式，M个天线单元的工作频点分别为ω₁，ω₂，ω₃，…，ω_M，稀疏阵列天线的方向函数为其中θ，为球坐标系中的角度，x_i是第i个天线单元激励的幅度；

(2)计算稀疏阵列天线的本征传输矩阵K(ω)⁰：

(2a)在净空条件下，M个天线单元同时发射不同频率的信号e₁(ω₁t)，e₂(ω₂t)，…，e_M(ω_Mt)，并接收回波信号e₁⁰，e₂⁰，…，e_M⁰，其中t表示时间；

(2b)根据M个天线单元在净空条件下发射的信号和接收的回波信号，计算稀疏阵列天线的本征传输矩阵K(ω)⁰；

(3)计算稀疏阵列天线的传输散射矩阵K(ω)¹：