CN104020465A - 基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于外辐射源雷达目标方位角测定技术领域，特别涉及基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法。该基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法包括以下步骤：所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束；设置第m个接收波束的低副瓣权系数向量，m取1至18；对八单元均匀圆阵天线接收的信号进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号；对第m个接收波束的杂波相消后信号进行匹配滤波，得出第m个接收波束的匹配滤波后信号根据至中最大的三个值，估计出目标方位角范围；在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，得出目标的真实方位角θ_e。

Description

基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法

技术领域

本发明属于外辐射源雷达目标方位角测定技术领域，特别涉及基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，可在参考信号包含有目标回波信号时更精确地测量得到目标的方位角。

背景技术

外辐射源雷达本身不发射电磁波，而是利用已存在的民用信号(如FM、GSM、电视信号、wlan信号等)作为照射源，对目标进行探测和定位，具有生存能力强、反隐身、抗低空突防及成本低等优势。

外辐射源雷达天线接收信号中不仅包含目标回波信号，而且包含直达波与多径杂波信号。目标回波的能量远远低于直达波以及多径杂波的能量，因此不能直接使用基于子空间的空间谱估计方法进行测角，也不能像测量直达波的到达角那样直接对天线的接收信号进行比幅测角。现有的基于ad-hoc天线的比相测角方法中，采用四元圆阵天线，对阵列孔径与信号波长之间的关系有特殊的要求，即天线的半径应小于信号波长的四分之一，而这样做会导致阵列孔径过小，阵元之间具有较强的耦合效应，阵列流形将发生变化；并且阵列孔径越小，空间分辨率就越低，同时该方法没有考虑参考信号中含有目标回波时对测角精度的影响。实际中参考信号中往往含有目标回波，会对该方法的测角精度产生很大的影响。基于压缩感知的超分辨技术进行测角计算量太大。

发明内容

本发明的目的在于提出基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法。本发明采用方向图综合技术产生覆盖全空间的18个波束对目标进行扫描。通过杂波相消、距离多普勒处理，大大提高目标的信杂比，在距离多普勒平面上进行比幅测角，大大提高了测角的精度。针对参考信号中包含目标回波的情况提出了修正的测角方案，修正的测角方案与原始方法相比在参考信号中包含目标回波时能够更加精确地测量的到目标的方位角。

实现本发明目的的思路是，由于外辐射源雷达目标回波信号通常远弱于直达波和多径杂波，杂波相消以后目标回波的能量也比杂波剩余以及噪声低很多，因此首先需要对接收信号进行波束扫描与杂波相消处理，从空域和时域上消掉直达波和多径杂波，然后对杂波相消以后的信号进行能量积累，之后再进行比幅测角。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法包括以下步骤：

步骤1，所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束；设置第m个接收波束的主瓣指向、主瓣宽度、副瓣区域，m取1至18；得出第m个接收波束的低副瓣权系数向量ω_m；

步骤2，根据每个接收波束的低副瓣权系数向量，对所述八单元均匀圆阵天线接收的信号进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号；第m个接收波束的杂波相消后信号为r_m(t)；

步骤3，对第m个接收波束的杂波相消后信号r_m(t)进行匹配滤波，得出第m个接收波束的匹配滤波后信号根据至中最大的三个值，估计出目标方位角范围；在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，得出目标的真实方位角θ_e。

本发明的特点和进一步改进在于：

在步骤1中，所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束，第1个接收波束的主瓣指向作为0°方向，第m个接收波束的主瓣指向为θ_m,0，θ_m,0＝(m-1)×20°，m取1至18；

根据所要观察的空域，将每个接收波束的主瓣宽度设置为Δ，0°<Δ<360°；

如果则将第m个接收波束的副瓣区域确定为如果当时，将第m个接收波束的副瓣区域确定为如果θ_m,0为其余取值，将第m个接收波束的副瓣区域确定为

在步骤1中，针对每个接收波束，将其最大副瓣电平与主瓣电平的比值设为β，β∈(0,1)；

然后，按照下式计算第m个接收波束的低副瓣权系数向量ω_m：

${\mathrm{\&omega;}}_m={\left(A_m{A}_m^H\right)}^{-1}{A}_{m}b$

A_m＝[a(θ_m,0),a(θ_m,1),a(θ_m,2),...,a(θ_m,J)]

b＝[1,β,β,,...,β]^H

其中，上标H表示共轭转置，上标-1表示矩阵的逆，a(θ_m,0)表示第m个接收波束主瓣的接收导向矢量，θ_m,1至θ_m,J分别表示第m个接收波束副瓣区域第1个采样角度至第J个采样角度，J为每个接收波束副瓣区域的采样角度的个数；a(θ_m,γ)为第m个接收波束副瓣区域第γ个采样角度对应的接收导向矢量，γ取1至J；b为J+1维的列向量，b中第1个元素为1，其余元素均为β。

所述步骤2的具体子步骤为：

(2.1)将八单元均匀圆阵天线接收的信号表示为X(t)，利用每个接收波束的低副瓣权系数向量对八单元均匀圆阵天线接收的信号进行加权求和，得出对应接收波束的加权后信号；第m个接收波束的加权结果信号y_m(t)为：

$y_m\left(t\right)={\mathrm{\&omega;}}_m^{H}X\left(t\right)$

其中，上标H表示共轭转置；

(2.2)八单元均匀圆阵天线接收的参考信号r₀(t)为：

$r_0\left(t\right)=s\left(t\right)+\mathrm{\&mu;s}(t-{\mathrm{\&tau;}}_e)e^{{j2\mathrm{\&pi;f}}_{d}t}+n_0\left(t\right)$

其中，t表示离散时间变量，s(t)表示八单元均匀圆阵天线接收的直达波信号，n₀(t)表示八单元均匀圆阵天线接收的参考信号中的噪声信号，μ为设定的小于1的常数，τ_e表示目标回波信号的时间延迟，f_d表示多普勒频率；

则构建的杂波空间R为：

R＝[r₀(t),r₀(t-τ),r₀(t-2τ),...,r₀(t-P×τ)]

其中，P为设定的杂波对消阶数，P为大于1的自然数，τ为外辐射源雷达系统中一个距离单元对应的时延；

(2.3)根据构建的杂波空间R、八单元均匀圆阵天线接收的参考信号r₀(t)，进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号；第m个接收波束的杂波相消后信号r_m(t)为：

r_m(t)＝y_m(t)-Rα_m

其中，α_m为第m个接收波束的杂波相消权值系数向量，

α_m＝[α_0,m,α_1,m,α_2,m,...,α_p,m]

其中，通过求解如下最小优化问题得出α_m：

$\underset{{\mathrm{\&alpha;}}_1,{\mathrm{\&alpha;}}_2,...,{\mathrm{\&alpha;}}_{18}}{\min }{\left|\right|r\left(t\right)\left|\right|}_2^2$

其中，r(t)＝[r₁(t),r₂(t),...,r₁₈(t)]，||·||₂为l₂范数；则第m个接收波束的杂波相消权值系数向量α_m为：

α_m＝(R^HR)^-1R^Hω_m ^HX(t)

其中，上标H表示共轭转置，上标-1表示矩阵的逆。

在步骤3中，首先对每个接收波束的杂波相消后信号进行匹配滤波，得出每个接收波束的匹配滤波后信号；第m个接收波束的匹配滤波后信号为：

$r_d^m=\underset{t=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{r}_0^{*}(t-{\mathrm{\&tau;}}_e)r_m\left(t\right)e^{{-j2\mathrm{\&pi;f}}_{d}t}$

其中，τ_e表示目标回波信号的时间延迟，f_d表示多普勒频率，t表示离散时间变量，M为积累时间长度，M为大于1的自然数，上标*表示取共轭，r₀(t)表示八单元均匀圆阵天线接收的参考信号，r_m(t)为第m个接收波束的杂波相消后信号；

得出的绝对值找出至中最大的三个值，至中最大的三个值分别表示为和

然后根据第m₁个接收波束的主瓣指向、第m₂个接收波束的主瓣指向、以及第m₃个接收波束的主瓣指向，估计出目标方位角范围。

在步骤3中，在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，根据以下优化模型得出目标的真实方位角θ_e：

${\mathrm{\&theta;}}_e=\underset{\mathrm{\&theta;}}{\arg \min }\left|\right|(\frac{w_{m_2}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}{w_{m_1}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}-\frac{b^{m_2}}{b^{m_1}}){\mathrm{\&rho;}}_2-(\frac{w_{m_3}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}{w_{m_1}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}-\frac{b^{m_3}}{b^{m_1}}){\mathrm{\&rho;}}_1\left|\right|$

其中，||·||表示取模，θ表示所述目标方位角范围内的搜索角度，a(θ)表示角度θ对应的接收导向矢量，上标H表示共轭转置，为第m₁个接收波束的低副瓣权系数向量，为第m₂个接收波束的低副瓣权系数向量，为第m₃个接收波束的低副瓣权系数向量；并且有：

$b^{m_1={\mathrm{\&alpha;}}_{{0,m}_1},b^{m_2}={\mathrm{\&alpha;}}_{{0,m}_2},b^{m_3}={\mathrm{\&alpha;}}_{{0,m}_2}}$

${\mathrm{\&rho;}}_1=r_d^{m_2}-\frac{b^{m_2}}{b^{m_1}}{r}_d^{m_1}$

${\mathrm{\&rho;}}_2=r_d^{m_3}-\frac{b^{m_3}}{b^{m_1}}{r}_d^{m_1}$

其中，为第m₁个接收波束的匹配滤波后信号，为第m₂个接收波束的匹配滤波后信号，为第m₃个接收波束的匹配滤波后信号。

本发明的有益效果为：

第一，本发明针对参考信号中包含目标回波的情况做了分析，并提出了修正的测角方案，修正的测角方案与原始方法相比在参考信号中包含目标回波时能够更加精确地测量的到目标的方位角。

第二，本发明采用方向图综合技术，产生了覆盖全空间的18个波束对目标进行扫描。通过杂波相消、距离多普勒处理，大大提高目标的信杂比，在距离多普勒平面上进行比幅测角，大大提高了测角的精度。

附图说明

图1为本发明的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法的流程图；

图2为仿真实验得出的十八个波束的波束方向图；

图3为仿真实验1中分别采用本发明和传统比幅测角方法得出的目标回波信号的信噪比和比幅测角结果的均方根误差的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照图1，为本发明的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法的流程图。该基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法包括以下步骤：

步骤1，所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束；设置第m个接收波束的主瓣指向、主瓣宽度、副瓣区域，m取1至18；得出第m个接收波束的低副瓣权系数向量ω_m；本发明实施例中，八单元均匀圆阵天线的孔径小于或等于1.53m。

其具体子步骤为：

(1.1)所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，所述八单元均匀圆阵天线的半径为r，八单元均匀圆阵天线接收信号的频率表示为f。八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束，在第1个接收波束到第18个接收波束中。本发明实施例中，以第1个接收波束的主瓣指向作为0°方向，则第m个接收波束的主瓣指向为θ_m,0，θ_m,0＝(m-1)×20°，m取1至18。八单元均匀圆阵天线产生的18个接收波束相互交叠，均匀覆盖整个空间。

根据所要观察的空域，将每个接收波束的主瓣宽度设置为Δ，0°<Δ<360°，本发明实施例中，将Δ经验性地设置在20°至60°之间。

(1.2)根据所要求的信号干扰比值，针对每个接收波束，将其最大副瓣电平与主瓣电平的比值设为β，β∈(0,1)。

(1.3)确定每个接收波束的副瓣区域。

具体地，在[0°,360°]范围内，如果则将第m个接收波束的副瓣区域确定为

如果当时，将第m个接收波束的副瓣区域确定为

如果θ_m,0为其余取值(除上述两个情形外的其他取值)，将第m个接收波束的副瓣区域确定为

(1.4)得出第m个接收波束的低副瓣权系数向量。

具体地说，按照下式计算第m个接收波束的低副瓣权系数向量ω_m：

${\mathrm{\&omega;}}_m={\left(A_m{A}_m^H\right)}^{-1}{A}_{m}b$

A_m＝[a(θ_m,0),a(θ_m,1),a(θ_m,2),...,a(θ_m,J)]

b＝[1,β,β,,...,β]^H

其中，A_m表示第m个接收波束的波束指向控制矩阵，上标H表示共轭转置，上标-1表示矩阵的逆，b表示副瓣电平控制向量，b为J+1维的列向量，b中第1个元素为1，其余元素均为β。a(θ_m,0)表示第m个接收波束主瓣的接收导向矢量，θ_m,1至θ_m,J分别表示第m个接收波束副瓣区域第1个采样角度至第J个采样角度(例如在第m个接收波束副瓣区域每隔1°作为采样角度)，J为每个接收波束副瓣区域的采样角度的个数，a(θ_m,γ)为第m个接收波束副瓣区域第γ个采样角度对应的接收导向矢量，γ取1至J。

步骤2，根据每个接收波束的低副瓣权系数向量，对所述八单元均匀圆阵天线接收的信号进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号；第m个接收波束的杂波相消后信号为r_m(t)；

其具体子步骤为：

(2.1)在单目标情况下，将八单元均匀圆阵天线接收的信号表示为X(t)，利用每个接收波束的低副瓣权系数向量对八单元均匀圆阵天线接收的信号进行加权求和，得出对应接收波束的加权后信号。第m个接收波束的加权结果信号y_m(t)为：

$y_m\left(t\right)={\mathrm{\&omega;}}_m^{H}X\left(t\right)$

其中，上标H表示共轭转置。

(2.2)根据八单元均匀圆阵天线接收的参考信号，构建杂波空间R。

八单元均匀圆阵天线接收的参考信号r₀(t)为：

$r_0\left(t\right)=s\left(t\right)+\mathrm{\&mu;s}(t-{\mathrm{\&tau;}}_e)e^{{j2\mathrm{\&pi;f}}_{d}t}+n_0\left(t\right)$

其中，t表示离散时间变量，s(t)表示八单元均匀圆阵天线接收的直达波信号，n₀(t)表示八单元均匀圆阵天线接收的参考信号中的噪声信号，μ为设定的远小于1的常数，本发明实施例中，将μ设为0.01。τ_e表示目标回波信号的时间延迟，f_d表示多普勒频率。

则构建的杂波空间R为：

R＝[r₀(t),r₀(t-τ),r₀(t-2τ),...,r₀(t-P×τ)]

其中，P为设定的杂波对消阶数，P为大于1的自然数，τ为外辐射源雷达系统中一个距离单元对应的时延，τ与系统的采样频率有关，τ通常很小。

对于八单元均匀圆阵天线接收信号中的多路径信号，第i个多路径信号的时延τ_i为：τ_i＝k_iτ，i取1至Q，Q为八单元均匀圆阵天线接收信号中的多路径信号的个数，Q<P。k_i∈{1,2,...,P}。则构建的杂波空间R重排列为如下形式：

R＝[r₀(t),r₀(t-τ₁),r₀(t-τ₂),...,r₀(t-τ_Q),r₀(t-τ_Q+1),...,r₀(t-τ_P)]

其中，τ_j＝k_jτ,j＝Q+1,...,P，j取Q+1至P，且k_j∈{1,2,...,P}。

(2.3)根据构建的杂波空间R、八单元均匀圆阵天线接收的参考信号r₀(t)，进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号。

第m个接收波束的杂波相消后信号r_m(t)为：

r_m(t)＝y_m(t)-Rα_m

其中，α_m为第m个接收波束的杂波相消权值系数向量，

α_m＝[α_0,m,α_1,m,α_2,m,...,α_p,m]

其中，α_m的计算方式如下，杂波相消就是要求杂波相消后的杂波剩余为最少，即求解如下最小优化问题：

$\underset{{\mathrm{\&alpha;}}_1,{\mathrm{\&alpha;}}_2,...,{\mathrm{\&alpha;}}_{18}}{\min }{\left|\right|r\left(t\right)\left|\right|}_2^2$

其中，r(t)＝[r₁(t),r₂(t),...,r₁₈(t)]，||·||₂为l₂范数。上述最小优化问题是一个标准的二次凸优化问题，其目标函数梯度为0的地方即是其最小值所在的地方，即根据以下公式可以得出每个接收波束的杂波相消权值系数向量：

$\frac{\&PartialD;{\left|\right|r\left(t\right)\left|\right|}_2^2}{{\&PartialD;\mathrm{\&alpha;}}_0}=0$

其中，根据上式，即可得出第m个接收波束的杂波相消权值系数向量α_m：

α_m＝(R^HR)^-1R^Hω_m ^HX(t)

其中，上标H表示共轭转置，上标-1表示矩阵的逆。

步骤3，对第m个接收波束的杂波相消后信号r_m(t)进行匹配滤波，得出第m个接收波束的匹配滤波后信号根据至中最大的三个值，估计出目标方位角范围；在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，得出目标的真实方位角θ_e。

其具体子步骤为：

(3.1)对每个接收波束的杂波相消后信号进行匹配滤波(在距离多普勒单元(τ_e,f_d)处进行匹配滤波)，得出每个接收波束的匹配滤波后信号。

第m个接收波束的匹配滤波后信号为：

$r_d^m=\underset{t=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{r}_0^{*}(t-{\mathrm{\&tau;}}_e)r_m\left(t\right)e^{{-j2\mathrm{\&pi;f}}_{d}t}$

其中，τ_e表示目标回波信号的时间延迟，f_d表示多普勒频率，t表示离散时间变量，M为积累时间长度，M为大于1的自然数，上标*表示取共轭，r₀(t)表示八单元均匀圆阵天线接收的参考信号(此参考信号中含有微弱的目标回波信号)。

(3.2)得出的绝对值找出至中最大的三个值，至中最大的三个值分别表示为和显然，m₁∈{1,2,...,18}，m₂∈{1,2,...,18}，m₃∈{1,2,...,18}。

然后根据第m₁个接收波束的主瓣指向、第m₂个接收波束的主瓣指向、以及第m₃个接收波束的主瓣指向，估计出目标方位角范围。

(3.3)在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，根据以下优化模型得出目标的真实方位角θ_e：

${\mathrm{\&theta;}}_e=\underset{\mathrm{\&theta;}}{\arg \min }\left|\right|(\frac{w_{m_2}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}{w_{m_1}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}-\frac{b^{m_2}}{b^{m_1}}){\mathrm{\&rho;}}_2-(\frac{w_{m_3}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}{w_{m_1}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}-\frac{b^{m_3}}{b^{m_1}}){\mathrm{\&rho;}}_1\left|\right|$

其中，||·||表示取模，θ表示所述目标方位角范围内的搜索角度，a(θ)表示角度θ对应的接收导向矢量，上标H表示共轭转置，为第m₁个接收波束的低副瓣权系数向量，为第m₂个接收波束的低副瓣权系数向量，为第m₃个接收波束的低副瓣权系数向量。并且有：

$b^{m_1={\mathrm{\&alpha;}}_{{0,m}_1},b^{m_2}={\mathrm{\&alpha;}}_{{0,m}_2},b^{m_3}={\mathrm{\&alpha;}}_{{0,m}_2}}$

${\mathrm{\&rho;}}_1=r_d^{m_2}-\frac{b^{m_2}}{b^{m_1}}{r}_d^{m_1}$

${\mathrm{\&rho;}}_2=r_d^{m_3}-\frac{b^{m_3}}{b^{m_1}}{r}_d^{m_1}$

其中，为第m₁个接收波束的匹配滤波后信号，为第m₂个接收波束的匹配滤波后信号，为第m₃个接收波束的匹配滤波后信号。

本发明的效果可以通过以下仿真实验进行进一步说明：

仿真实验1

1)实验条件：

仿真实验1采用设定接收信号的频率为96.3MHz，十八个波束的主瓣指向分别为0°,20°,40°,...,340°，十八个波束中每个波束3dB主瓣宽度为46°，八单元均匀圆阵天线的半径为1.53m，得到的十八个波束如图2所示。参照图2，为仿真实验1得出的十八个波束的波束方向图。在本仿真实验中，设参考信号中的目标回波信号比直达波弱40dB，八单元均匀圆阵天线接收信号中直达波的信噪比为30dB，直达波的方位角为0°，多路径杂波的信噪比为20dB，方位角为30°，多路径延迟为70个距离单元，目标回波的方位角为115°，所在的距离多普勒单元为(150，100)。

2)实验效果

在上述实验条件下做100次蒙特卡洛仿真，天线接收信号中目标回波信号的信噪比与测角精度的关系如附图3所示。参照图3，为仿真实验1中分别采用本发明和传统比幅测角方法得出的目标回波信号的信噪比和比幅测角结果的均方根误差的关系示意图。图3中，横轴表示目标回波信号的信噪比，单位为dB。纵轴表示比幅测角结果(目标方位角)的均方根误差，单位为°。图3中，方法一指的是传统的比幅测角的方法，而方法二指的是本发明。从图3可以看出，当参考信号中含有目标回波信号时，本发明的测角精度在信噪比一定的情况下要优于传统意义的比幅测角。

仿真实验2：

在仿真实验2中，将天线接收信号中目标回波的信噪比设置为-10dB，目标的方位角分别设为31.7°，76.1°，121.3°，151.6°，267.9°，其余实验条件和仿真实验1一样，然后，分别进行100次蒙特卡洛仿真，仿真实验2得出的目标方位角的均方根误差如表2所示：

表2

从表2看出，参考信号中含有目标回波时，传统比幅测角方法的测角精度大多数情况下都很差，且与目标的方位角有关，在某些方位角处测角精度较高，某些方位角处精度差。而本发明始终保持很高的测角精度，且大多数情况下本发明的测角精度都远远高于传统比幅测角方法。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束；设置第m个接收波束的主瓣指向、主瓣宽度、副瓣区域，m取1至18；得出第m个接收波束的低副瓣权系数向量ω_m；

步骤2，根据每个接收波束的低副瓣权系数向量，对所述八单元均匀圆阵天线接收的信号进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号；第m个接收波束的杂波相消后信号为r_m(t)；

步骤3，对第m个接收波束的杂波相消后信号r_m(t)进行匹配滤波，得出第m个接收波束的匹配滤波后信号根据至中最大的三个值，估计出目标方位角范围；在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，得出目标的真实方位角θ_e。

2.如权利要求1所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，在步骤1中，所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束，第1个接收波束的主瓣指向作为0°方向，第m个接收波束的主瓣指向为θ_m,0，θ_m,0＝(m-1)×20°，m取1至18；

根据所要观察的空域，将每个接收波束的主瓣宽度设置为Δ，0°<Δ<360°；

如果则将第m个接收波束的副瓣区域确定为如果当且时，将第m个接收波束的副瓣区域确定为如果θ_m,0为其余取值，将第m个接收波束的副瓣区域确定为

3.如权利要求1所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，在步骤1中，针对每个接收波束，将其最大副瓣电平与主瓣电平的比值设为β，β∈(0,1)；

然后，按照下式计算第m个接收波束的低副瓣权系数向量ω_m：

${\mathrm{\&omega;}}_m={\left(A_m{A}_m^H\right)}^{-1}{A}_{m}b$

A_m＝[a(θ_m,0),a(θ_m,1),a(θ_m,2),...,a(θ_m,J)]

b＝[1,β,β,,...,β]^H

其中，上标H表示共轭转置，上标-1表示矩阵的逆，a(θ_m,0)表示第m个接收波束主瓣的接收导向矢量，θ_m,1至θ_m,J分别表示第m个接收波束副瓣区域第1个采样角度至第J个采样角度，J为每个接收波束副瓣区域的采样角度的个数；a(θ_m,γ)为第m个接收波束副瓣区域第γ个采样角度对应的接收导向矢量，γ取1至J；b为J+1维的列向量，b中第1个元素为1，其余元素均为β。

4.如权利要求1所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，所述步骤2的具体子步骤为：

(2.1)将八单元均匀圆阵天线接收的信号表示为X(t)，利用每个接收波束的低副瓣权系数向量对八单元均匀圆阵天线接收的信号进行加权求和，得出对应接收波束的加权后信号；第m个接收波束的加权结果信号y_m(t)为：

$y_m\left(t\right)={\mathrm{\&omega;}}_m^{H}X\left(t\right)$

其中，上标H表示共轭转置；

(2.2)八单元均匀圆阵天线接收的参考信号r₀(t)为：

$r_0\left(t\right)=s\left(t\right)+\mathrm{\&mu;s}(t-{\mathrm{\&tau;}}_e)e^{{j2\mathrm{\&pi;f}}_{d}t}+n_0\left(t\right)$

其中，t表示离散时间变量，s(t)表示八单元均匀圆阵天线接收的直达波信号，n₀(t)表示八单元均匀圆阵天线接收的参考信号中的噪声信号，μ为设定的小于1的常数，τ_e表示目标回波信号的时间延迟，f_d表示多普勒频率；

则构建的杂波空间R为：

R＝[r₀(t),r₀(t-τ),r₀(t-2τ),...,r₀(t-P×τ)]

其中，P为设定的杂波对消阶数，P为大于1的自然数，τ为外辐射源雷达系统中一个距离单元对应的时延；

(2.3)根据构建的杂波空间R、八单元均匀圆阵天线接收的参考信号r₀(t)，进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号；第m个接收波束的杂波相消后信号r_m(t)为：

r_m(t)＝y_m(t)-Rα_m

其中，α_m为第m个接收波束的杂波相消权值系数向量，

α_m＝[α_0,m,α_1,m,α_2,m,...,α_p,m]

其中，通过求解如下最小优化问题得出α_m：

$\underset{{\mathrm{\&alpha;}}_1,{\mathrm{\&alpha;}}_2,...,{\mathrm{\&alpha;}}_{18}}{\min }{\left|\right|r\left(t\right)\left|\right|}_2^2$

其中，r(t)＝[_r1(t),r₂(t),...,r₁₈(t)]，||·||₂为l₂范数；则第m个接收波束的杂波相消权值系数向量α_m为：

α_m＝(R^HR)^-1R^Hω_m ^HX(t)

其中，上标H表示共轭转置，上标-1表示矩阵的逆。

5.如权利要求1所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，在步骤3中，首先对每个接收波束的杂波相消后信号进行匹配滤波，得出每个接收波束的匹配滤波后信号；第m个接收波束的匹配滤波后信号为：

$r_d^m=\underset{t=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{r}_0^{*}(t-{\mathrm{\&tau;}}_e)r_m\left(t\right)e^{{-j2\mathrm{\&pi;f}}_{d}t}$

其中，τ_e表示目标回波信号的时间延迟，f_d表示多普勒频率，t表示离散时间变量，M为积累时间长度，M为大于1的自然数，上标*表示取共轭，r₀(t)表示八单元均匀圆阵天线接收的参考信号，r_m(t)为第m个接收波束的杂波相消后信号；

得出的绝对值找出至中最大的三个值，至中最大的三个值分别表示为和

然后根据第m₁个接收波束的主瓣指向、第m₂个接收波束的主瓣指向、以及第m₃个接收波束的主瓣指向，估计出目标方位角范围。

6.如权利要求4所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，在步骤3中，在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，根据以下优化模型得出目标的真实方位角θ_e：

${\mathrm{\&theta;}}_e=\underset{\mathrm{\&theta;}}{\arg \min }\left|\right|(\frac{w_{m_2}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}{w_{m_1}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}-\frac{b^{m_2}}{b^{m_1}}){\mathrm{\&rho;}}_2-(\frac{w_{m_3}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}{w_{m_1}^{H}a\left(\mathrm{\&theta;}\right)}-\frac{b^{m_3}}{b^{m_1}}){\mathrm{\&rho;}}_1\left|\right|$

其中，||·||表示取模，θ表示所述目标方位角范围内的搜索角度，a(θ)表示角度θ对应的接收导向矢量，上标H表示共轭转置，为第m₁个接收波束的低副瓣权系数向量，为第m₂个接收波束的低副瓣权系数向量，为第m₃个接收波束的低副瓣权系数向量；并且有：

$b^{m_1={\mathrm{\&alpha;}}_{{0,m}_1},b^{m_2}={\mathrm{\&alpha;}}_{{0,m}_2},b^{m_3}={\mathrm{\&alpha;}}_{{0,m}_2}}$

${\mathrm{\&rho;}}_1=r_d^{m_2}-\frac{b^{m_2}}{b^{m_1}}{r}_d^{m_1}$

${\mathrm{\&rho;}}_2=r_d^{m_3}-\frac{b^{m_3}}{b^{m_1}}{r}_d^{m_1}$

其中，为第m₁个接收波束的匹配滤波后信号，为第m₂个接收波束的匹配滤波后信号，为第m₃个接收波束的匹配滤波后信号。