[发明专利]一种基于坐标转换的双基地雷达收发波束三维同步方法

摘要

本发明涉及一种基于坐标转换的双基地雷达收发波束三维同步方法，根据三维几何模型和坐标转换技术，可以快速的生成双基地雷达发射、接收波束同步交汇表，该方法具有工程实用性，已在某型双基地体制雷达中得到应用，靶场试验验证了该方法的有效性。该方法在双基地体制雷达中具有广阔的应用前景，未来将带来更大的经济效益、军事效益和社会效益。本发明可适用于不同应用领域采用有源相控阵列天线的双基地雷达系统中，主要解决的技术问题是给出一种实用的双基地雷达收发波束在距离、方位和俯仰三维进行波束同步的方法和计算过程。

主权项

一种基于坐标转换的双基地雷达收发波束三维同步方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立以接收站为坐标原点的大地直角坐标系，其中接收站坐标为R(0,0,0)，发射站坐标为T(ET,NT,HT)，根据收发站和探测区域的位置关系可知收发站天线的方位角和俯仰倾斜角，分别为AzT、ElT、AzR和ElR；步骤2：在发射站阵面正弦空间坐标系内排列表示雷达工作任务的M个发射波束，(αTm,βTm)，m＝1..M，αTm，βTm分别为发射波束的方位和俯仰正弦值；在接收站阵面正弦空间坐标系内根据波束交叉点电平排列N个接收波束，接收波束的方位正弦值αRn为已知值，n＝1..N；而每个接收波束的俯仰正弦值βRn为待求值；步骤3：将阵面直角坐标系下第m个发射波束指向的坐标转换到以发射站为坐标原点的大地直角坐标系下x′Tmy′Tmz′Tm=RTm×αTm1-αTm2-βTm2βTm---(1)]]>X′TmY′TmZ′Tm=Cos(AzT)-Sin(AzT)0Sin(AzT)Cos(AzT)00011000Cos(ElT)Sin(ElT)0-Sin(ElT)Cos(ElT)xTmyTmzTm=RTmCos(θXTm)Cos(θYTm)Cos(θZTm)---(2)]]>其中θXTm，θYTm，θZTm为以发射站为坐标原点的球坐标系下发射波束指向相对于X'、Y'、Z'轴的夹角，RTm为发射波束指向上任一点到发射站的距离；步骤4：将发射站大地坐标系下第m个发射波束指向的坐标向接收站大地坐标系进行坐标平移：XTmYTmZTm=X′TmY′TmZ′Tm+ETNTHT---(3)]]>步骤5：将接收站大地坐标系下第m个发射波束指向的坐标向接收站阵面直角坐标系进行转换：xTmyTmzTm=1000Cos(ElR)-Sin(ElR)0sin(ElR)Cos(ElR)Cos(AzR)Sin(AzR)0-Sin(AzR)Cos(AzR)0001XTmYTmZTm=RTmABC+DEF---(4)]]>其中：ABC=Cos(AzR)Cos(θXTm)+Sin(AzR)×Cos(θYTm)Cos(ElR)Sin(AzR)Cos(θXTm)+Cos(ElR)Cos(AzR)Cos(θYTm)+Sin(ElR)Cos(θZTm)-Sin(ElR)Sin(AzR)Cos(θXTm)+Sin(ElR)Cos(AzR)Cos(θYTm)+Cos(ElR)Cos(θZTm)---(5)]]>DEF=Cos(AzR)ET+Sin(AzR)×NTCos(ElR)Sin(AzR)ET+Cos(ElR)Cos(AzR)NT+Sin(ElR)HT-Sin(ElR)Sin(AzR)ET+Sin(ElR)Cos(AzR)NT+Cos(ElR)HT---(6)]]>步骤6：在接收站阵面直角坐标系下第m个发射波束指向和第n个接收波束指向的交汇点坐标为(xmn,ymn,zmn)，交汇点到发射站、接收站的距离分别为RTmn和RRmn，xmnymnzmn=RRmn×αRn1-αRn2-βRn2βRn---(7)]]>联立式4和式7得方程组式8所示：RTmnA+D=RRmnαRnRTmnB+E=RRmn1-αRn2-βRmn2RTmnC+F=RRmnβRmn---(8)]]>若方程组有解，且求得βRmn、RTmn和RRmn值均在雷达工作的正常值范围内，则第m个发射波束与方位正弦值为αRn的接收波束可完成空间交汇；若方程组无解或者有解但βRmn、RTmn和RRmn值超出雷达正常值范围，则第m个发射波束与方位正弦值为αRn的接收波束不能完成空间交汇；步骤7：重复步骤6，对第m个发射波束与所有接收波束进行交汇计算，获得同步该发射波束的全部接收波束的俯仰正弦值、交汇点相对收发站的距离数据；步骤8：重复步骤3到步骤7，完成所有发射波束的接收波束簇俯仰指向与相关距离信息的计算，形成双基地雷达的收发波束交汇表，完成双基地雷达波束三维同步的计算。