CN105954746A - 基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法，主要解决现有技术测角和测高精度低的问题。其实现步骤为：1.架设米波测高雷达和广播自动相互监视信号ADS‑B设备；2.采集雷达数据、ADS‑B数据和雷达终端数据；3.由ADS‑B数据得到目标仰角并计算地形搜索区域；4.根据3的结果计算仰角估计值并求测角绝对误差；5.由最小测角绝对误差得到地形参数值，并对其做平滑处理，再作数据拟合建立地形参数表；6.根据地形参数表计算出目标仰角和高度。本发明既能补偿因地形起伏引起的测高误差，又能补偿测高近似模型带来的误差，提高了测角和测高精度，可用于对空域目标进行三坐标定位与跟踪。

Description

基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及一种米波雷达的测高方法，可用于对空域目标进行三坐标精确定位与跟踪。

背景技术

工程上的米波雷达测高，实际上是要解决在一个雷达波束内，两个相干回波的角度分辨问题。在实际的米波雷达测高工程应用中，DOA超分辨算法被广泛应用，适用于米波雷达测高的DOA估计方法主要分为基于特征子空间的DOA估计方法和合成导向矢量最大似然算法SVML。其中：

特征子空间类方法，是利用特征子空间与雷达阵列流型之间的正交性，计算出信号空间谱，进而得到角度的估计值，然而在米波雷达测高中应用子空间类算法时，需要对信号进行空间平滑处理，空间平滑后虽然信号不再相干，但是降低了阵列自由度，减小了阵列孔径，使得阵列的角度分辨力降低，在实际的米波雷达低仰角测高工程应用中，特征子空间类算法的测高性能较差。

合成导向矢量最大似然算法SVML，是将阵列的导向矢量重写为直达波的导向矢量与多径反射波的导向矢量之和的形式，即为合成导向矢量。使用直达波波达方向角表示多径反射波波达方向角，再将合成导向矢量带入最大似然估计器，进行一维角度搜索得到角度的估计值。该算法中多径反射波波达方向角的大小与多径反射点相对于雷达架设点的水平高度有关，即与阵地平坦度有关。实际阵地是起伏的，尤其是复杂阵地条件下，反射点高度变化剧烈，需要测量或计算雷达基站所在阵地的目标反射点高度值。因此合成导向矢量超分辨算法在取得极好的测高性能的同时，对雷达周围阵地的地形地貌较为敏感，在复杂阵地条件下测高性能并不理想。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于广播式自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法，以提高在复杂阵地条件下对空域目标的测高性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一.技术原理

由于合成导向矢量最大似然算法具有对阵地较为敏感的缺点，与雷达周围阵地相匹配的地形参数表是该算法能够在复杂阵地正确应用的前提。在地形参数表的构建过程中，需要得到相关空域目标真实的状态信息作为依据，如目标的距离，方位，高度等，与雷达数据结合对所在阵地地形进行修正获得阵地地形的地形参数表，在本发明中采用广播式自动相互监视ADS-B技术获取空域目标的真实状态信息。

广播式自动相互监视ADS-B，是一种基于全球卫星导航系统和数据链通信的航空器运行监视技术。ADS-B通过数据链以广播形式提供空域飞行器极其准确的位置、速度以及其它信息，如空域飞行器的标识、呼号、经度、纬度、高度、速度信息，这些信息可由同样加装ADS-B设备的飞机和地面站接收、显示和存储。ADS-B技术在没有雷达覆盖或雷达覆盖有限的偏远地区或山区同样适用，在不增加雷达监视设备的情况下，就能以低成本增强雷达系统对目标空域的监控能力，在较大的区域内实现对空域目标的实时飞行状态进行监视。现在大部分最现代化的客机或货机上已经装配了ADS-B设备，其产生的空域飞行器的航行状态信息能够被雷达盒子设备接收、检测和存储。将数据接收天线和雷达盒子接收机连接，然后将雷达盒子信号接收机与电脑之间以USB数据线连接，接着在电脑上安装设备自带的软件AirNavRadarBox 2009，即可在以图形化的显示方式查看空域目标的ADS-B信息，并在电脑磁盘里自动存储接收到的ADS-B信息文件。

本发明采用基于ADS-B信息进行地形修正获得地形参数表。在工程实现中，基于雷达角分辨率、算法的实时性要求，需要建立以5°为方位量化单元的地形参数表，即将360°方位划分为72个方位量化单元，在俯仰维上以0.05°为一个俯仰维量化单元，将俯仰角0～7°划分为140个俯仰量化单元，形成一个72×140的表格。

二.根据上述原理本发明的技术方案如下：

1)架设米波测高雷达，安装广播自动相互监视信号ADS-B接收天线，并将该接收天线的输出端连接到电脑设备；

2)采集米波雷达的测高、终端和广播自动相互监视信号ADS-B这三种数据，并对其进行交互关联，根据这三种数据之间的对应关系，得到本次采集测高数据中各航迹的方位D_i、距离R_i、时间T_i和高度H_i，i表示第i个航迹，i＝1,…,N，N表示本次采集数据中的航迹数；

3)从N条航迹中选取一条航迹，根据这条航迹的距离R_i和高度H_i依据地球曲面模型计算出真实仰角Φ_i，并从Φ_i中选出任意一个仰角φ，计算出该仰角所对应的地形搜索周期Hc；

4)设定一个地面落差的搜索区域Hs，将区域Hs以搜索步进Δh划分为M个元素，不同的仰角对应不同的地形搜索区域，仰角越低，其所对应的地形搜索区域越大；

5)对于搜索区域Hs中的第m个元素hr_m，用最大似然估计方法计算其仰角估计值m＝1,…,M；

6)根据仰角估计值和仰角φ计算当前地形估计值hr_m下的测角绝对误差为由Hs中的每一个地形估计值hr_m得到测角误差向量：

e(t)＝[e₁(t)…e_m(t)…e_M(t)]；

其中，m＝1,…,M；

7)根据测角误差向量e(t)，计算仰角φ的地形参数值：

8)对真实仰角Φ_i中全部仰角进行步骤3)到步骤7)的处理，得到该航迹全部地形参数值hr(Φ_i)；

9)将此次采集数据中N条航迹进行步骤3)到步骤8)的处理，得到全部航迹对应的地形参数值；

10)对地形参数值做平滑处理，再对平滑后的地形参数值依据方位和仰角信息进行数据拟合，建立地形参数表Hr^opt；

11)将建立的地形参数表Hr^opt用于合成导向矢量最大似然算法SVML，计算得到目标仰角的估计值再由目标仰角的估计值依据地球曲面模型计算目标的高度ht。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.测量精度高。

现有的米波雷达获得地形参数表的普遍方法是人工测量，但是人工测量具有工程实现难度大、无法对测高模型的近似处理作误差补偿等缺点。

本发明采用基于广播自动相互监视信号的地形参数修正方法，既能对地形起伏引起的测高误差作较好的补偿，又能对测高模型的近似处理作较好的补偿，工程实现难度小，简单有效，可行性较好，并且充分考虑了地球曲率对米波雷达测高的影响，相比现有的技术，能搜索出更准确的地形参数值，获得更高精度的测高结果。

2.本发明利用合成导向矢量多径因子的周期性，精确地确定地形搜索区域，不仅极大地降低了算法的运算复杂度，而且能搜索出准确的地形参数值，获得与雷达周围阵地相匹配的地形参数表。

3.本发明在得到航线的地形参数值后，加入了对地形参数的平滑以及拟合处理的过程，使搜索角度所对应的地形参数变化平缓，尽可能地不破坏最大似然谱特性。

4.本发明的地形修正方法，只需通过一次地形修正得到地形参数表，就可以适用于以后的米波雷达测高，在测高过程中只需载入已经得到的地形参数表即可，具有很好的移植性。

5.本发明使用的广播自动相互监视信号ADS-B信息易于获取、处理简单、适用范围广且设备成本较小。

附图说明

图1是本发明的实现流程图；

图2是本发明的应用场景图；

图3是本发明中的地球曲面模型图；

图4是本发明测试使用的民航航班741航迹图；

图5是用本发明对图4中的点迹测角结果图；

图6是用本发明对图4中的点迹测高结果图；

图7是本发明测试使用的民航航班723的航迹图；

图8是用本发明对图7中的点迹测角结果图；

图9是用本发明对图7中的点迹测高结果图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的内容和效果。

参照图1，本发明包括如下步骤：

步骤1、参照图2，架设米波测高雷达，然后安装广播自动相互监视信号ADS-B接收天线，并将接收天线的输出端连接到电脑设备。

步骤2、获取航迹数据。

2.1)采集米波雷达数据：

从米波雷达测高板采集米波雷达的测高数据；

从电脑终端采集终端数据；

从广播自动相互监视信号ADS-B中采集二次雷达数据；

2.2)根据采集的数据获取航迹数据：

对这采集的三种数据进行交互关联，根据这三种数据之间的对应关系，得到本次采集测高数据中各航迹的方位D_i、距离R_i、时间T_i和高度H_i，其中i表示第i个航迹，i＝1,…,N，N表示本次采集数据中的航迹数。

步骤3、计算地形搜索周期Hc。

从N条航迹中选取一条航迹，根据这条航迹的距离R_i和高度H_i依据地球曲面模型计算出真实仰角Φ_i，并从Φ_i中选出任意一个仰角φ，计算出该仰角所对应的地形搜索周期：Hc＝λ/2sinφ，其中，λ为雷达波长。

步骤4、设定一个地面落差的搜索区域Hs，将该区域Hs以搜索步进Δh划分为M个元素。

4.1)根据地形搜索周期Hc确定搜索区域Hs的上、下边界：

上边界：h_ru＝Hc/2；

下边界：h_rl＝-Hc/2；

4.2)根据上述上、下边界设定搜索区域Hs：

Hs＝[h_rl,…,h_rl+kΔh,…,h_rl+(M-1)Δh]；

其中，h_rl+(M-1)Δh＝h_ru-Δh，k＝0,…,M-1。

步骤5、对于搜索区域Hs中的第m个元素hr_m，用最大似然估计方法计算其仰角估计值

5.1)计算直达波导向矢量a_d(φ,hr_m)和反射波导向矢量a_s(φ,hr_m)：

a_d(φ,hr_m)＝[1,e^{-j2πd sinφ/λ},…,e^{-j2π(n-1)d sinφ/λ}]^T，

$a_s(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m)={\[e^{-j2\mathrm{\π}\·(h_{a0}+{\mathrm{hr}}_m)sin\mathrm{\φ}/\mathrm{\λ}},...,e^{-j2\mathrm{\π}(h_{a0}+{\mathrm{hr}}_m+(n-1)d)\sin \mathrm{\φ}/\mathrm{\λ}}\]}^T,$

其中，φ为真实仰角值，λ为雷达波长，d是阵元间距，n是阵元个数，h_a0为最低天线距离地面的高度。

5.2)根据直达波导向矢量a_d(φ,hr_m)和反射波导向矢量a_s(φ,hr_m)，计算合成导向矢量a_sum(φ,hr_m)：

a_sum(φ,hr_m)＝a_d(φ,hr_m)+ρexp(-j2πΔR/λ)a_s(φ,hr_m)，

其中，ρ为地面反射系数，φ为真实仰角值，λ为雷达波长，ΔR为波程差；

5.3)根据合成导向矢量a_sum(φ,hr_m)计算其正交投影算子

$P_{a_{sum}}(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m)=a_{sum}(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m){\left(a_{sum}{\left(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m\right)}^H{a}_{sum}\right(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m\left)\right)}^{-1}{a}_{sum}{(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m)}^H,$

其中，(·)^H表示对(·)求共轭转置，(·)^-1表示对(·)求逆；

5.4)根据正交投影算子通过下式计算仰角估计值

${\widehat{\mathrm{\φ}}}_m=\underset{h_m={\mathrm{hr}}_m,\mathrm{\φ}\∈\mathrm{\Φ}}{\arg \max }\left(tr\right(P_{a_{sum}}\left(\mathrm{\φ},h_m\right){\hat{R}}_x\left)\right),$

其中，h_m为地形估计值，Φ为给定的仰角搜索范围，为目标回波信号的自相关矩阵。

步骤6、根据仰角估计值和仰角φ，计算当前地形值hr_m下的测角绝对误差为由Hs中的每一个地形值hr_m得到测角误差向量：

e(t)＝[e₁(t)…e_m(t)…e_M(t)]，

其中，m＝1,…,M。

步骤7、根据测角误差向量e(t)，计算仰角φ的地形参数值：

$hr\left(\mathrm{\φ}\right)=\underset{{\mathrm{hr}}_m\∈Hs}{\arg \min }e\left(t\right).$

步骤8、对真实仰角Φ_i中全部仰角均进行步骤3到步骤7处理，得到该航迹全部地形参数值hr(Φ_i)。

步骤9、将此次采集数据中的N条航迹均进行步骤3到步骤8处理，得到所有航迹的地形参数。

步骤10、建立地形参数表。

对步骤9得到的地形参数值做平滑处理，再对平滑后的地形参数值依据方位和仰角信息进行数据拟合，得到方位量化单元为5°，俯仰维量化单元为0.05°的地形参数表Hr^opt。

步骤11、根据建立的地形参数表Hr^opt，利用合成导向矢量最大似然算法SVML计算目标仰角的估计值

11.1)计算直达波导向矢量a_d(φ,Hr^opt)和反射波导向矢量a_s(φ,Hr^opt)：

a_d(φ,Hr^opt)＝[1,e^{-j2πd sinφ/λ},…,e^{-j2π(n-1)d sinφ/λ}]^T，

$a_s(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{opt})={\[e^{-j2\mathrm{\π}(h_{a0}+{\mathrm{Hr}}^{opt})sin\mathrm{\φ}/\mathrm{\λ}},\mathrm{...},e^{-j2\mathrm{\π}(h_{a0}+{\mathrm{Hr}}^{opt}+(n-1)d)sin\mathrm{\φ}/\mathrm{\λ}}\]}^T,$

其中，φ为真实仰角值，λ为雷达波长，d是阵元间距，n是阵元个数，h_a0为最低天线距离地面的高度。

11.2)根据直达波导向矢量a_d(φ,Hr^opt)和反射波导向矢量a_s(φ,Hr^opt)，计算合成导向矢量a_sum(φ,Hr^opt)：

a_sum(φ,Hr^opt)＝a_d(φ,Hr^opt)+ρexp(-j2πΔR/λ)a_s(φ,Hr^opt)，

其中，ρ为地面反射系数，φ为真实仰角值，λ为雷达波长，ΔR为波程差；

11.3)根据合成导向矢量a_sum(φ,Hr^opt)计算其正交投影算子

$P_{a_{sum}}(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}})=a_{sum}(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}}){\left(a_{sum}{\left(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}}\right)}^H{a}_{sum}\right(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}}\left)\right)}^{-1}{a}_{sum}{(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}})}^H,$

其中，(·)^H表示对(·)求共轭转置，(·)^-1表示对(·)求逆；

11.4)根据正交投影算子通过下式计算目标仰角的估计值

${\widehat{\mathrm{\φ}}}_d=\underset{\mathrm{\φ}\∈\mathrm{\Φ}}{\arg \max }\left(tr\right(P_{a_{sum}}\left(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{opt}\left(\mathrm{\φ}\right)\right){\hat{R}}_x\left)\right),$

其中，Φ为给定的仰角搜索范围，为目标回波的自相关矩阵。

步骤12、根据步骤11中目标仰角的估计值计算目标高度。

现有的计算目标高度的方法主要两种有：

一是将地面看成理想平面模型，计算公式如下：

$ht=\sqrt{R_d^2+{(h_r+r_0)}^2-2R_d\·(h_r+r_0)cos({\widehat{\mathrm{\φ}}}_d+\mathrm{\π}/2)}-r_0,$

其中，R_d为目标与雷达距离，r₀为地球半径。

二是将地面看成地球曲面模型，如图3所示，计算公式如下：

$ht=\sqrt{R_d^2+{(h_r+r_e)}^2-2R_d\·(h_r+r_e)cos({\widehat{\mathrm{\φ}}}_d+\mathrm{\π}/2)}-r_e,$

其中，R_d为目标与雷达距离，h_r为雷达中心高度，r_e＝4r₀/3为等效地球半径。

本发明依据地球曲面模型计算目标的高度，可获得更高精度的测角结果。

本发明的效果可以通过以下实测数据处理结果进一步说明：

实测数据处理1

测试目的：测试本发明的测角和测高性能。

测试条件：雷达架设在某一地形起伏的阵地，周围有树木、农田、民房等地面反射物。

测试内容：利用本发明的地形修正方法建立该阵地的地形参数表，如表1所示，选取某次采集数据中的一条航线，如图4所示，用本发明对图4中的点迹进行测角，结果图5所示；用本发明对图5中的点迹进行测高，结果如图6所示。

由图5和图6可以看出，本发明相比于传统的合成导向矢量最大似然算法，能较明显地提高测角和测高性能。

表1实测数据处理1地形参数表(单位：米)

实测数据处理2

测试目的：测试由实测数据处理1得到的地形参数值的移植性。

测试条件：雷达架设在与实测数据处理1相同的雷达阵地。

测试内容：选取本次采集数据中的另一条航线，如图7所示，载入表1，用本发明对图7中的点迹进行测角，结果如图8所示；用本发明对图8中的点迹进行测高，结果如图9所示。

从图8和图9可以看出，利用实测数据处理1中得到的地形参数表，能较明显地提高测角和测高性能，可见本发明得到的地形参数表具有很好的移植性。

Claims (7)

1.一种基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法，包括：

1)架设米波测高雷达，安装广播自动相互监视信号ADS-B接收天线，并将该接收天线的输出端连接到电脑设备；

2)采集米波雷达的测高、终端和广播自动相互监视信号ADS-B这三种数据，并对其进行交互关联，根据这三种数据之间的对应关系，得到本次采集测高数据中各航迹的方位D_i、距离R_i、时间T_i和高度H_i，i表示第i个航迹，i＝1,…,N，N表示本次采集数据中的航迹数；

3)从N条航迹中选取一条航迹，根据这条航迹的距离R_i和高度H_i依据地球曲面模型计算出真实仰角Φ_i，并从Φ_i中选出任意一个仰角φ，计算出该仰角所对应的地形搜索周期Hc；

4)设定一个地面落差的搜索区域Hs，将区域Hs以搜索步进Δh划分为M个元素，不同的仰角对应不同的地形搜索区域，仰角越低，其所对应的地形搜索区域越大；

5)对于搜索区域Hs中的第m个元素hr_m，用最大似然估计方法计算其仰角估计值m＝1,…,M；

6)根据仰角估计值和仰角φ计算当前地形估计值hr_m下的测角绝对误差为由Hs中的每一个地形估计值hr_m得到测角误差向量：

e(t)＝[e₁(t) … e_m(t) … e_M(t)]，

其中，m＝1,…,M；

7)根据测角误差向量e(t)，计算仰角φ的地形参数值：

8)对真实仰角Φ_i中全部仰角进行步骤3)到步骤7)的处理，得到该航迹全部地形参数值hr(Φ_i)；

9)将此次采集数据中N条航迹进行步骤3)到步骤8)的处理，得到全部航迹对应的地形参数值；

10)对地形参数值做平滑处理，再对平滑后的地形参数值依据方位和仰角信息进行数据拟合，建立地形参数表Hr^opt；

11)将建立的地形参数表Hr^opt用于合成导向矢量最大似然算法SVML，计算得到目标仰角的估计值再由目标仰角的估计值依据地球曲面模型计算目标的高度ht。

2.根据权利要求1所述的基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法，其中步骤3)中根据各航迹的距离R_i和高度H_i依据地球曲面模型计算出真实仰角Φ_i，通过下式计算：

Φ_i＝arccos((r_e+h_e+Ha0)²+R_i ²-(r_e+H_i)²/2·(r_e+h_e+Ha0)·R_i)-π/2，

其中r_e为等效地球半径，h_e为雷达海拔高度，Ha0为阵元中心相对于地面的高度。

3.根据权利要求1所述的基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法，其中步骤3)中地形搜索周期Hc，通过下式计算：

Hc＝λ/2sinφ，

其中λ为雷达波长。

4.根据权利要求1所述的基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法，其中步骤4)中设定一个地面落差的搜索区域Hs，按如下步骤进行：

4a.通过下式确定搜索区域Hs的上边界h_ru和下边界h_rl：

h_ru＝Hc/2，

h_rl＝-Hc/2，

其中，Hc为地形搜索周期。

4b.根据上边界h_ru和下边界h_rl，通过下式设定搜索区域Hs：

Hs＝[h_rl h_rl+Δh h_rl+2Δh …h_ru-Δh]，

其中Δh为搜索步进值。

5.根据权利要求1所述的基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法，其中步骤5)中用最大似然估计方法计算其仰角估计值按如下步骤进行：

5a)计算直达波导向矢量a_d(φ,hr_m)和反射波导向矢量a_s(φ,hr_m)：

a_d(φ,hr_m)＝[1,e^{-j2πdsinφ/λ},…,e^{-j2π(n-1)dsinφ/λ}]^T，

$a_s(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m)={\[e^{-j2\mathrm{\π}\·(h_{a0}+{\mathrm{hr}}_m)sin\mathrm{\φ}/\mathrm{\λ}},...,e^{-j2\mathrm{\π}(h_{a0}+{\mathrm{hr}}_m+(n-1)d)sin\mathrm{\φ}/\mathrm{\λ}}\]}^T,$

其中，φ为真实仰角值，λ为雷达波长，d是阵元间距，n是阵元个数，h_a0为最低天线距离地面的高度。

5b)根据直达波导向矢量a_d(φ,hr_m)和反射波导向矢量a_s(φ,hr_m)，计算合成导向矢量a_sum(φ,hr_m)：

a_sum(φ,hr_m)＝a_d(φ,hr_m)+ρexp(-j2πΔR/λ)a_s(φ,hr_m)，

其中，ρ为地面反射系数，φ为真实仰角值，λ为雷达波长，ΔR为波程差；

5c)根据合成导向矢量a_sum(φ,hr_m)计算其正交投影算子

$R_{a_{\mathrm{sum}}}(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m)=a_{\mathrm{sum}}(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m){\left(a_{\mathrm{sum}}{(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m)}^H{a}_{\mathrm{sum}}(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m)\right)}^{-1}{a}_{\mathrm{sum}}{(\mathrm{\φ},{\mathrm{hr}}_m)}^H,$

其中，(·)^H表示对(·)求共轭转置，(·)-¹表示对(·)求逆；

5d)根据正交投影算子通过下式计算仰角估计值

${\widehat{\mathrm{\φ}}}_m=\underset{h_m={\mathrm{hr}}_m,\mathrm{\φ}\∈\mathrm{\Φ}}{\arg \max }\left(tr\right(P_{a_{sum}}\left(\mathrm{\φ},h_m\right){\hat{R}}_x\left)\right),$

其中，hm为地形估计值，Φ为给定的仰角搜索范围，为目标回波信号的自相关矩阵。

6.根据权利要求1所述的基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法，其中步骤11)中目标仰角的估计值按如下步骤进行：

6a)计算直达波导向矢量a_d(φ,Hr^opt)和反射波导向矢量a_s(φ,Hr^opt)：

a_d(φ,Hr^opt)＝[1,e^{-j2πdsinφ/λ},…,e^{-j2π(n-1)dsinφ/λ}]^T，

$a_s(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{opt})={\[e^{-j2\mathrm{\π}(h_{a0}+{\mathrm{Hr}}^{opt})\sin \mathrm{\φ}/\mathrm{\λ}},...,e^{-j2\mathrm{\π}(h_{a0}+{\mathrm{Hr}}^{opt}+(n-1)d)\sin \mathrm{\φ}/\mathrm{\λ}}\]}^T,$

其中，φ为真实仰角值，λ为雷达波长，d是阵元间距，n是阵元个数，h_a0为最低天线距离地面的高度。

6b)根据直达波导向矢量a_d(φ,Hr^opt)和反射波导向矢量a_s(φ,Hr^opt)，计算合成导向矢量a_sum(φ,Hr^opt)：

a_sum(φ,Hr^opt)＝a_d(φ,Hr^opt)+ρexp(-j2πΔR/λ)a_s(φ_,Hr^opt)，

其中，ρ为地面反射系数，φ为真实仰角值，λ为雷达波长，ΔR为波程差；

6c)根据合成导向矢量a_sum(φ,Hr^opt)计算其正交投影算子

$R_{a_{\mathrm{sum}}}(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}})=a_{\mathrm{sum}}(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}}){\left(a_{\mathrm{sum}}{(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}})}^H{a}_{\mathrm{sum}}(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}})\right)}^{-1}{a}_{\mathrm{sum}}{(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{\mathrm{opt}})}^H,$

其中，(·)^H表示对(·)求共轭转置，(·)^-1表示对(·)求逆；

6d)根据正交投影算子通过下式计算目标仰角的估计值

${\widehat{\mathrm{\φ}}}_d=\underset{\mathrm{\φ}\∈\mathrm{\Φ}}{\mathrm{argmax}}\left(tr\right(P_{a_{sum}}\left(\mathrm{\φ},{\mathrm{Hr}}^{opt}\left(\mathrm{\φ}\right)\right){\hat{R}}_x\left)\right),$

其中，Φ为给定的仰角搜索范围，为目标回波的自相关矩阵。

7.根据权利要求1所述的基于广播自动相互监视信号的地形修正米波雷达测高方法，其中步骤11)中由目标仰角的估计值计算目标的高度ht，按如下公式计算：

$ht=\sqrt{R_d^2+{(h_r+r_e)}^2-2R_d\·(h_r+r_e)cos({\widehat{\mathrm{\φ}}}_d+\mathrm{\π}/2)}-r_e,$

其中R_d为目标与雷达距离，h_r为雷达中心高度，r_e为等效地球半径。