[发明专利]天基相控阵雷达空间多目标定轨方法

摘要

本发明公开了一种天基相控阵雷达空间多目标定轨方法，主要解决现有技术对空间弱目标不能有效估计和目标定轨精度低的问题。其过程为：对目标回波数据采用调零保形算法进行处理，运用距离脉冲压缩原理得到距离先验信息，并据此对回波信号进行分段处理；根据目标数将回波信号分段，每段数据为目标信号及其临近单元信号；对各段数据运用和差多波束测角原理实现多目标二维角度估计；基于空间目标跟踪结果和探测星轨道信息，进行坐标转换；采用Laplace型迭代算法实现对空间远近不同目标定轨，并运用最小二乘算法提高定轨精度。本发明能够降低强信号对弱目标的影响，对弱目标参数进行准确估计，可用于空间态势感知、轨道资源管理等实际应用领域。

主权项

1.一种天基相控阵雷达空间多目标定轨方法，包括如下步骤：(1)将相控阵雷达布置在卫星平台上，按脉冲体制发射信号s_e(t)，并接收回波数据，运用展宽调零保形算法，计算第k个目标的最优波束权值w_k，k＝1，...，P，P为目标数；(2)用第k个目标的最优波束权值w_k乘以回波数据得到波束输出数据y_k，并对该波束输出数据y_k进行脉冲压缩处理，得到第k个目标的距离时延τ_k，k＝1，...，P，P为目标数；(3)按阵元位置将相控阵分为左上、左下、右上和右下四个象限，把第k个目标的普通波束权值w_{q_k}划分为左上、左下、右上和右下权值，分别为和用和分别乘以对应象限的回波数据后，得到左上、左下、右上和右下象限t时刻的波束输出分别为和由左上、左下、右上和右下的波束输出构造和波束输出方位差波束输出和俯仰差波束输出yq_kΣ(t)=yq_kLU(t)+yq_kLD(t)+yq_kRU(t)+yq_kRD(t),]]>yq_kX(t)=yq_kRU(t)+yq_kRD(t)-yq_kLU(t)-yq_kLD(t),]]>yq_kY(t)=yq_kRU(t)+yq_kLU(t)-yq_kRD(t)-yq_kLD(t);]]>(4)以步骤(2)中的第k个目标的距离时延τ_k为中心，从和波束输出方位差波束输出和俯仰差波束输出中均截取2T_P范围数据，T_P为发射脉冲宽度，对所截取的数据分别作距离脉压，得到和距离脉压数据方位差距离脉压数据俯仰差距离脉压数据zq_kΣ(τ)=∫τk-Tpτk+Tpyq_kΣ(t)se*(τ-t)dt,]]>zq_kX(τ)=∫τk-Tpτk+Tpyq_kX(t)se*(τ-t)dt,]]>zq_kY(τ)=∫τk-Tpτk+Tpyq_kY(t)se*(τ-t)dt,]]>其中*表示共轭，k＝1，...，P，P为目标数，在中寻找到和距离脉压峰值max(·)表示求最大值，同样可获得方位差距离脉压峰值和俯仰差距离脉压峰值(5)利用上述三个波束输出的距离脉压峰值得到俯仰偏角估计和方位偏角估计ϵkθ=arctan(imag(Pq_kYPq_kΣ))×λ2πLycosθkB]]>其中arctan(·)表示反正切函数，imag(·)表示取复数虚部操作，为俯仰差比和，λ为波长，L_x为X方向的等效相位中心坐标，L_y为Y方向的等效相位中心坐标，为波束指向的俯仰角，为波束指向的方位角，为方位差比和，k＝1，...，P，P为目标数；(6)由俯仰和方位偏角得到目标俯仰角和方位角估计值：k＝1，...，P，P为目标数；(7)基于坐标转换原理，利用对空间目标角度和距离的估计，计算空间目标在J2000坐标系下的坐标；(8)基于Laplace迭代算法，运用最小二乘原理估计空间目标的轨道参数。