[发明专利]基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法

说明书

本发明提出一种基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法，包括：S1：按照不同方位角与俯仰角测量雷达相控阵前端阵面的雷达接收增益，获取不同阵元接收天线方向图；S2：初始化数字和波束生成系数，设计不同搜索步长、确定不同搜索方向的基向量，初始化收敛条件；S3：由和波束分布特征确定和波束生成系数目标函数；S4：求解和波束生成系数对应目标函数值，判断目标函数是否达到收敛条件；S5：使用不同步长与基向量获得不同和波束生成系数与对应目标函数值，选取使目标函数值达到最小的和波束生成系数作为最终结果进行输出。本发明通过模式搜索优化方法合成理想和通道天线方向图。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法。

背景技术

雷达即无线电探测与测距，顾名思义，雷达一项基本的功能即为目标探测。在雷达完成数字波束合成功能时，一般都假设雷达相控阵前端已完成各阵元幅相一致性校准，即各个阵元之间不存在幅度与相位的差异，但是在实际的工程应用中，由于各个阵元制作元件或制作工艺不一致导致各个阵元回波幅相会带有一定的差异性，在存在幅相差异的条件下，若使用传统的“和波束”形成方法，将会导致合成的波束可能会存在主瓣的不对称与主瓣增益的衰减的问题。主瓣增益衰减将会导致雷达探测威力的衰减，而主瓣的不对称性将会导致后续雷达测角精度下降，因此，如何通过存在幅相差异的各阵元回波数据合成理想“和波束”具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明基于上述存在的问题，提出一种基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达“和波束”形成方法，旨在解决当前端各阵元之间存在幅相差异时，通过模式搜索优化算法获得有效的“和波束”生成系数，本发明的一种基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法，包括：

S1：根据雷达相控阵前端阵面，按照不同方位角与俯仰角测量阵面在不同方向的雷达接收增益，获取不同阵元接收天线方向图；

S2：初始化数字和波束生成系数，设计不同搜索步长、确定不同搜索方向的基向量，初始化收敛条件；

S3：由和波束分布特征确定和波束生成系数目标函数；

S4：求解和波束生成系数对应目标函数值，判断目标函数是否达到收敛条件，若未达到，按照基向量确定方向，以步长为步进获得下一个和波束生成系数，求解对应目标函数，若达到收敛条件，结束搜索，输出当前和波束生成系数；

S5：根据步骤S2确定的不同步长与基向量多次进行步骤S4的操作，获得不同和波束生成系数与对应目标函数值，选取使目标函数值达到最小的和波束生成系数作为最终结果进行输出。

基于本发明的上述基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法的另一个实施例中，所述根据雷达相控阵前端阵面，按照不同方位角与俯仰角测量阵面在不同方向的雷达接收增益，获取不同阵元接收天线方向图包括：

按照雷达相控阵前端阵面的方位角范围以角度步长为步进得到方位角测量集合按照雷达相控阵前端阵面的俯仰角范围[θ_max，θ_min]，以角度步长Δθ为步进得到俯仰角测量集合θ；

得到角度集合测量角度集合内各个角度坐标的相控阵前端各接收阵元回波功率m×n为相控阵前端阵面的面阵维度。

基于本发明的上述基于模式搜索算法的脉冲多普勒雷达和波束形成方法的另一个实施例中，所述初始化数字和波束生成系数，设计不同搜索步长、确定不同搜索方向的基向量，初始化收敛条件包括：

初始化数字和波束生成系数其中0表示初始时刻；

初始化搜索步长λ＝[λ₁,λ₂,...,λ_k]，设计多个不同搜索步长，选用多个搜索步长对比优化结果；