[发明专利]一种相控阵协同探测系统和差波束角度估计方法

说明书

本发明提出了一种相控阵协同探测系统和差波束角度估计方法，采用数字波束形成技术同时合成多个接收波束覆盖整个搜索空域，通过对每个搜索波束数据进行数字解调，确定目标协同探测设备所在空域波束，并在该波束中心位置同时形成和差接收波束，进而根据和差波束幅相特性不断调整和差接收波束指向，当和差波束幅相特性满足收敛条件或者测角时间资源消耗殆尽时，返回角度估计值。本发明在每次调整波束指向时形成和差接收波束，充分利用和差波束相位差确定波束指向调整方向，并采用较小步进搜寻鉴角曲线零点以实现角度估计。

技术领域

本发明涉及电子对抗技术领域。

背景技术

通过编队协同探测实现跨平台信息交换与情报共享，能够有效提升未来军队的作战效能，利用编队内多相控阵协同设备进行高精度角度估计，将使得整个协同探测系统具备目标定位能力，从而丰富现代战场作战系统整体态势信息。传统的相控阵雷达和差波束测角技术，必须事先在微波暗室内完成天线方向图测试，并存储鉴角曲线先验知识，鉴角曲线与面阵规模、入射波角度以及探测系统工作频率有关，为了具备高精度测角能力，往往需要对鉴角曲线进行精细量化，这使得工程实现时测角精度与存储资源之间存在矛盾。

专利CN104459609B公开了一种基于相控阵雷达的高精度快速实时测向方法，该方案根据和波束粗测向的结果调度一个差波束指向该方位，利用差波束幅度特性分阶段、分步进实时调整差波束指向，使差波束指向与零深方位快速重合完成测向，无需事先存储鉴角曲线，但该方案存在技术问题：(1)仅利用差波束幅度特性进行波束指向判别，导致首次波束指向调整方向随机，且该方案为了保证算法收敛速度，在首次指向调整时采用较大的调整步进，当和波束粗测向结果与目标实际方位偏差较大时，可能在首次指向调整时就致使目标进入差波束天线方向图的副瓣区域，从而输出错误的角度估计值；(2)仅依靠单个波束幅度特性进行角度估计，无法消除接收信号幅度起伏引起的测角误差。

发明内容

本发明提出的一种相控阵协同探测系统和差波束角度估计方法，适于编队内协同探测系统之间的高精度实时角度信息获取，能够提升编队协同探测系统整体态势感知能力。本发明提出了一种相控阵协同探测系统和差波束角度估计方法，在每次调整波束指向时形成和差接收波束，充分利用和差波束相位差确定波束指向调整方向，并采用较小步进搜寻鉴角曲线零点以实现角度估计。

实现本发明的技术解决方案为：采用数字波束形成技术同时合成多个接收波束覆盖整个搜索空域，通过对每个波束数据进行数字解调，确定目标协同探测设备所在空域波束，并在该波束中心位置同时形成和差接收波束，进而根据和差波束幅相特性不断调整和差接收波束指向，当和差波束幅相特性满足收敛条件或者测角时间资源消耗殆尽时，返回角度估计值。

具体步骤为：

步骤1：采用数字波束形成技术同时合成多个接收波束覆盖整个搜索空域；

步骤2：对每个搜索波束进行数字解调，选择接收信号幅度最大的波束作为目标协同探测设备所在空域波束；

步骤3：在目标协同探测设备所在波束中心位置同时形成和差波束，根据和差波束幅相特性不断调整和差接收波束指向，当和差波束幅相特性满足收敛条件或者测角时间资源消耗殆尽时，返回角度估计结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)相较于传统和差波束测角技术，本发明无需事先存储大量鉴角曲线，节省硬件存储资源，且整个算法只涉及DBF处理、信号解调处理以及角度估计处理，单块FPGA处理板即可满足处理需求，无需任何软件干预，不存在软硬件异构处理平台之间的数据交互，系统设计更为简易；(2)相较于现有技术，本发明利用和波束对差波束进行归一化处理，可以明确获取角误差信号极性，具有更高的角灵敏度，并且能够基本消除接收信号幅度起伏引起的测角误差，与此同时，本发明在首次迭代更新角度估计值时利用了鉴角曲线先验信息，算法具备快速收敛能力。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明