CN107272002A - 波束增强雷达系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种雷达系统，例如天气雷达系统，包括雷达天线和处理器。处理器配置成采用雷达天线的第一部分提供第一雷达波束。处理器配置成采用天线的相位调整部分和雷达天线的剩余部分提供第二雷达波束。雷达方法和系统可允许快速生成多个低损耗重叠雷达波束，以支持可用于生成波束内的目标角估计的顺序波瓣处理。在一些实施例中，这些重叠波束的产生不需要机械天线移动，而是由简单的电子开关控制波束选择。

Description

波束增强雷达系统和方法

技术领域

本公开的发明构思的实施例一般涉及雷达系统领域，更具体地，但不限于，在雷达系统(如天气雷达系统)中的多个重叠雷达射束中估计目标角度。

背景技术

在以往的努力中，在不同的天线指向高度、连续子孔径技术、ESA雷达波束的快速重定位，或多个接收器单脉冲技术中已经使用多个天线方位扫描以执行这项功能。当需要估计目标角度，如在天气雷达地面杂波到天气返程识别过程中，这些技术中的任何一个可以与不同的性能和/或成本权衡一起使用。存在低成本、低复杂度、和快速雷达波束重定位技术以支持目标角度估计过程和更快速地3D雷达体积的空间取样的需要。

发明内容

在一方面，在此公开的发明构思的实施例涉及使用机载雷达的方法。该方法包括采用天线的全孔径提供第一雷达波束，采用天线的全孔径取样第一回波，以及采用天线的全孔径提供第二雷达波束。第二雷达波束包括由雷达天线的第二部分提供的第一相位调整部分，和由天线的第三部分提供的非相位延迟部分。全孔径包括第二部分和第三部分。该方法还包括采用天线的全孔径采样第二回波。

在另一方面，在此公开的发明构思的实施例涉及一种雷达系统。该雷达系统包括天线和处理器。处理器被配置成采用雷达天线的第一部分提供第一雷达波束和采用由天线的相位调整部分和雷达天线的剩余部分提供第二雷达波束。在一些实施例中，第二雷达具有下沉(dip)。

在另一方面，在此公开的发明构思的实施例涉及一种雷达系统。该雷达系统包括具有第一部分和第二部分的雷达天线，耦合至雷达天线的馈电电路，包括在第二部分的路径中的移相器，和控制电路。控制电路被配置成采用第一部分和第二部分提供第一雷达波束，和采用雷达天线的第一部分和雷达天线的第二部分提供第二雷达波束。采用由在第二部分的路径中的移相器提供的相位调整来提供第二雷达波束，且第二雷达波束具有正负五度之间角度的下沉的响应。

附图说明

参考下面详细的描述以便更好的理解在此公开的发明构思的实施方式。这类描述参考如下附图，其不一定按比例示出，同时其中一些特征可能被夸大，同时一些特征可能被省略或者为了清楚起见可以被示意性的取代。附图中相同的附图标记可以表示和指代相同或相似的元素、特征或功能。附图中：

图1是根据一些实施例的包括雷达系统的飞行器的机头的局部侧视图；

图2是图1所示的雷达系统的框图；

图3是图2所示的雷达系统的更详细的框图；

图4是图2所示的雷达系统的馈电网络和天线的实施例的更详细的框图；

图5是图2所示的雷达系统的包括波导和同轴路径的网络的实施例的更详细的框图；

图6是示出用于第一、第二和第三驱动状态下的波束功率对仰角的曲线图；

图7是根据一些实施例的示出图2所示的雷达系统的总波束、偏移波束、总波束和偏移波束之间的差、以及差分波束的导数的波束功率对仰角的曲线图；

图8是根据一些实施例的示出图2所示的雷达系统的至目标的角度的示意图；

图9是根据一些实施例的示出图2所示的雷达系统的操作的流程图；以及

图10是图5所示的馈电电路中使用的移相器的框图。

具体实施方式

在详细描述在此揭露的发明构思之前，需要注意的是，在此揭露的发明构思包括，但不限于，一个或多个数据/信号处理组件、传感器和通信电路的新型结构组合，同时不限于特定的详细配置。因此，组件、模块、软件和电路的结构、方法、功能、控制和安排在很大程度上已经通过容易理解的代表性框图和示意图在附图中示出，以便不会因为结构细节而使公开模糊不清，其对于本领域技术人员来说是显而易见的，并受益于本文的描述。进一步，在此公开的发明构思不限于在示例性示意图中描述的具体实施例，而是应当根据权利要求中的语言来解释。

参考图1，飞行器10包括机头12。机头12包括雷达天线16，雷达天线16为雷达系统20的一部分。根据一些实施例，雷达系统20位于飞行器10的顶部，机翼吊舱或飞行器10的尾部。在一些实施例，雷达系统20为天气雷达系统，并提供用来精确角度估计的雷达波束22和24，例如仰角估计。在一些实施例中，雷达波束22和24中的一个中的一部分相对于允许改进的相关性的其他部分(如损坏的部分)相位偏移(phase shifted)。在一些实施例中，雷达波束22和24由本文配置的多重扫描(MULTISCAN)雷达系统提供。

在一些实施例中，变质波束(spoiled beam)的使用提供改进的仰角估计，其允许改进的地面杂波识别和拒绝，且其允许使用较小的天线用于风切变探测。在一些实施例中，雷达波束22和24中的一个配置成变质波束，可用于飞越(overflight)探测和天气探测或风切变探测，从而减少飞越探测和天气或风切变探测所需的波束的数量。在一些实施例中，变质波束具备适用于飞越探测的较大的仰角覆盖。在一些实施例中，雷达系统20获得相对于分裂孔径性能(如，4.5分贝(dB)双向雷达环性能改进)的较高环路增益。

在一些实施例中，由与雷达波束22和24相关联的雷达天线16接收的雷达回波(如，天气雷达回波)被组合和处理以确定到目标的角度(仰角)。在一些实施例中，雷达波束22和24被顺序提供，雷达回波被顺序接收。在一些实施例中，利用编译编码同时或几乎同时提供雷达波束22和24，和同时(如，采用并行传输和接收信道)或几乎同时接收雷达回波。在一些实施例中，与回波相关联的功率被彼此对数相减(如，相除)且将每个角度的功率变化与轮廓(profile)进行比较，从而确定到目标的角度以估计仰角(如，在波束中)。尽管下面描述的是关于仰角的估计，在一些实施例中相似技术可被用于方位角的估计。

在一些实施例中，雷达波束22为全孔径或总波束，以及雷达波束24被提供为具有一半波束相位调整(如，90度延迟)的全孔径波束。在一些实施例中，雷达波束22的回波在全孔径上接收而不具有相位调整，以及雷达波束24的回波在全孔径上接收且具有或不具有雷达天线16的一半上的相位调整。在一些实施例中，雷达天线16的其他相位调整和比例可以用于雷达波束24和与雷达波束24相关联的回波。

雷达天线16可以具有不同的尺寸和类型。在一些实施例中，雷达天线16是机械的和/或电子可操纵的，以及雷达系统20具有在雷达天线16的部分上做出相位调整的能力。在一些实施例中，雷达天线16为具有小于16英寸或小于12英寸半径的小天线。在一些实施例中，雷达天线16为无源电控天线阵列(PESA)，有源电控阵列(AESA)，机械点控阵列波导阵列、抛物线形天线，或其他孔径。在一些实施例中，相位可在天线16的四分之一或一半的部分上调整，也可配置成航空天气雷达天线。在一些实施例中，雷达系统20可采用软件系统和计算机资源以处理雷达波束22和24并由此返回兼容的不同类型的天线，包括AESA产品和机械控制天线。

参考图2，示出了根据示例性实施例的雷达系统20的框图。雷达天线16至少包括部分32和部分34。雷达系统20包括雷达天线16，馈电电路42，传输器/接收器电路44，和处理器46。馈电电路42耦合在雷达天线16和传输器/接收器电路44之间。处理器46耦合至传输器/接收器电路44，提供用于提供雷达波束22和24的信号，和接收与经由传输器/接收器电路44的雷达回波相关联的数据。馈电电路42包括相位调整电路48。

在处理器46控制下的雷达天线16扫描目标(如，地面目标、飞行器目标或天气目标)的地形和/或大气。根据一个示例性的实施例，扫描是在仰角处的方位角扫描，该仰角用以估算在指定位置的地形高度。可选地，扫描可以为一个或多个方向。尽管仅示出两部分32和34，在一些实施例中，部分32和34的其他数量(如3、4、8、16、100等)和部分32和34的各种区域尺寸(一半、四分之一、三分之一、十分之一、百分之一，等)均可用，并且可选择用于相位调整。

在一些实施例中，处理器46使雷达天线16采用部分32和34(如，雷达回波数据的全孔径)提供雷达波束22和24。在一些实施例中，处理器46通过经由相位调整电路48向部分32或34提供相位调整，使雷达波束22和24中的一个相位被变质(spoiled)。相位调整电路48包括有源或无源相位延迟电路，如可选择的相位延迟路径。在一些实施例中，相位调整量可由处理器46编程或选择。在一些实施例中，相位调整电路48包括可切换的相位延迟电路，用于雷达天线16的部分32和34中的一个。当选择合适相位调整器时，可考虑不同的标准和系统参数。可选择相位调整器和部分32和34的尺寸以获得特定波束形状、功率性质、旁瓣性质等。

在一些实施例中，与从传输器/接收器电路44接收的雷达波束22和24相关联的雷达回波数据由处理器46结合并针对目标(如天气目标或地形目标)进行分析。与雷达波束22和24相关联的雷达回波数据彼此间相减或相除，同时角度轮廓(angle profile)的功率与角度轮廓的预期功率进行比较。在一些实施例中，将功率对差值的角度的改变与差值轮廓的导数进行比较。雷达系统20的其他示例性实施例不同地处理雷达回波数据。

在一些实施例中，变质波束包括零模式(null pattern)，且被用来估计地形的高度。在垂直地扫描天线16以获得来自地形的雷达响应的同时，随着零模式扫过地面杂波，零模式在回波功率中产生剧烈下沉(dip)。这个窄下沉比类似的垂直扫描的常规总波束产生的数据更窄。有利的是，雷达系统20估计扫描波束的位置，即使是观测天气时也可很容易识别功率变化(随着地面杂波扫过)。

雷达系统20可使用在美国专利号6,741,208、7,616,150、7,843,380、7,889,117、8,558,731以及8,773,301中描述的雷达系统的分割或子孔径技术和部件，在此通过引用并入本文并转让给本申请的受让人。雷达系统20的类型和数据采集技术未在本说明书中以限制性形式讨论。

参考图3，处理器46包括回波存储器82、回波存储器84、传输控制电路86、差分电路88、目标处理电路92和分析电路94。处理器46在回波存储器82中储存与雷达波束22相关联的雷达回波数据，以及在回波存储器84中储存与雷达波束24相关联的雷达回波数据。来自于回波存储器82和84的雷达回波数据在差分电路88中被差分。差分电路88包括软件或硬件，用于将来自于回波存储器82和84的雷达回波数据相互关联并确定差分。

目标处理电路92使用来自于差分电路88的差值以定位目标。目标处理电路92可以确定至每一目标的仰角(在波束中)。分析电路94从目标处理电路接收数据，和确定地形和天气现象的表现和类型。例如，分析电路94采用MULTISCAN雷达系统技术以决定天气现象的表现(如，功率、光谱宽度、范围、温度、海拔、速度等的分析)。传输控制电路86提供信号至传输器/接收器电路44和相位调整电路48，从而雷达天线16提供雷达波束22和24。

传输控制电路86可在适当的频率、脉冲重复频率下通过馈电电路42提供雷达信号至天线16，以及提供相位控制信号至相位调整电路48。在一些实施例中，雷达信号和雷达回波处于X-频带、S-频带、W-频带或C-频带。

在一些实施例中，传输控制电路86，差分电路88，目标处理电路92和分析电路94为软件模块、电路、或其组合。处理器46可以是，或可包含一个或多个微处理器，专用集成电路(ASIC)，包含一个或多个处理组件、一组分布式处理组件、支持微处理器的电路、或配置用来处理的其他硬件的电路。

在一些实施例中，雷达系统20根据天气雷达扫描提供数据，该数据表示120度视场。在一些实施例中，扫描可被限制为接近30度方位角扫描或为180度扫描。可采用不同类型的扫描，扫描形式，和扫描速度，而不脱离在此公开的实施例的范围。

参考图4，在一些实施例中，雷达天线16可被配置成包括部分32和部分34，部分32包括顶部四分之一部分132和133，部分34包括底部四分之一部分134和135。部分132、133、134和135经由端口142、143、144和145从馈电电路42接收雷达信号。在一些实施例中，增加两个额外的移相器，从而具有四个移相器，每个象限一个，从而允许在仰角和方位角上的波束变质(beam spoiling)。馈电电路42包括相位调整电路48，分离器152，分离器154和分离器156。相位调整电路48包括分相器162和分相器164。在一些实施例中，馈电电路42包括分离的传输和接收路径或双向传输/接收路径。下面将描述包含单向传输路径的馈电电路42。在一些实施例中，雷达天线16包括不具有子部分的部分32和34，相对于固定的参考路径，两个移相器可减少至一个移相器。相对于固定的仰角参考路径和固定的方位参考路径，移相器可类似的减少至两个移相器。在一些实施例中，雷达天线16被配置用于基于方位和仰角相移的波束锐化(如，配置为向部分132和134提供相移而不向部分133和135提供相移)。

分离器156接收雷达波束22和24的雷达信号，并向相位调整电路48提供两种版本的雷达信号。在一些实施例中，分离器156从发送器/接收器电路44(图3)中先接收雷达波束22的雷达信号，随后接收雷达波束24的雷达信号。通过组合来自天线16的顶半部分和底半部分的回波，在分离器156的输出端创建雷达波束。一个波束用于无差分移相，一个波束用于差分移相。同相位或90度混相分离器中的任意一个均适用。处理器46采用移相器162和164为雷达波束22将相位调整设置至第一设定，以及雷达天线16采用四个部分132、133、134和135传输雷达波束22。在一些实施例中，部分132、133、134和135经由端口142、143、144和145接收由分离器152和154提供的四个版本的雷达信号。雷达天线16可以包括由处理器46控制的用于选择部分132、133、134和135的开关。处理器46将相位调整设置至第一设定，以采用四个部分132、133、134和135接收与雷达波束22相关联的雷达回波。处理器46为雷达波束24，采用移相器162为部分132和133将相位调整设置至第一设定，并采用移相器164为部分134和135将相位调整设置至第二设定。在一些实施例中，部分132和133接收由分离器152经由端口142和143提供的雷达信号的两个版本，并且，部分134和135接收由分离器154经由端口144和145提供的雷达信号的两个版本。雷达天线16采用四个部分132、133、134和135传输雷达波束24。在一些实施例中，处理器46将相位调整设置至第一设定，以采用四个部分132、133、134和135接收与雷达波束24相关联的雷达回波。在一些实施例中，处理器46将相位调整设置至第一设定并将相位调整设置至第二设定，以采用所有四个部分132、133、134和135接收与雷达波束24相关联的雷达回波。

参考图5，波导馈电电路200可用作馈电电路42，并且包括波导到同轴转换器202、0/90/180度混合微型版本A(SMA)分离器206，包括分相器162和164的相位调整电路48，SMA分离器206，SMA分离器208，同轴到波导转换器212，同轴到波导转换器214，同轴到波导转换器216，同轴到波导转换器218。SMA连接器是非必须的。在一些实施例中，同轴到波导转换器212、214、216和218将各自波导耦合至1/2波导锥度(taper)222、224、226和228，这些波导锥度耦合到作为波导孔径的雷达天线16(图4)的相应端口142、143、144和145。在一些实施例中不需要波导锥度。在一些实施例中，波导馈电电路200在最低损耗的波导技术中，在最低成本的印刷电路板技术中，或者在混合波导/印刷电路板技术中实现。

参考图6，图表900包括代表相对于天线瞄准线的仰角的X轴904，代表分贝(dB)振幅的Y轴906，当天线16不偏移(unshifted)时代表天线波束的线912，当天线在上半部分(如90度)中偏移(shifted)和在下半部分中不偏移时代表天线波束的线914，以及当天线16在下半部分(如90度)中偏移和在上半部分中不偏移时代表天线波束的线916。根据一些实施例，当和与线912相关联的不偏移的响应相比时，由线916代表的响应在高度上上升，和当和与线912相关联的不偏移的响应相比时，由线914代表的响应在高度上下降。在一些实施例中，由线912,914和916代表的响应在9.43GHz和9.49GHz之间的范围内几乎是频率无关的。在一些实施例中，线912在0.57度上具备波峰，线914在-2.86度上具有波峰，以及线916在2.32度上具备波峰。与线914和916相关联的响应分别包括大约有负5度(如，2-3度)和正5度(如，2-3度)的角度的下沉。不同响应和波束倾斜可能采用相对相移。

参考图7，在一些实施例中，图表1000包括代表相对于天线瞄准线的仰角的X轴1004，代表dB振幅的Y轴1006，当天线16不偏移时代表天线波束的线1012，当天线16在上半部分(如90度)偏移而在下半部分不偏移时代表天线波束的线1014，代表天线波束线1012和天线波束线1014之间的差的线1016，以及代表天线波束线1012和天线波束线1014之间的差关于仰角的导数的线1018。如线1018所示，大功率对导数的角度的响应对于目标仰角确定提供了增加的灵敏度。

参考图8，目标800设置为和与天线16的瞄准线方向804相关联的目标成一定的角度802。瞄准线角度802可以在与天线16相关联的不同倾斜角度上提供。

参考图9，根据一些实施例，处理器46或其他计算平台可采用雷达系统20执行流程1100以检测地形高度、障碍物、跑道、跑道性质、沥青或天气状况。在操作1102，雷达系统20经由雷达天线16提供完整总波束(full sum beam)。在操作1104，雷达系统20经由雷达天线16接收与雷达完整总波束相关联的雷达回波，并存储与雷达完整总波束相关联的雷达回波数据。操作1104的雷达回波数据可以包括与天气情况、地形、障碍物或任何由此结合的信息。

在操作1106，雷达系统20经由雷达天线16提供变质波束。在一些实施例中，通过调整雷达天线16的部分(一半)的相(如，90度)来提供变质波束。变质波束可被配置成朝上或朝下扫描。在操作1108，雷达系统20经由雷达天线16接收与变质波束相关联的雷达回波，并存储与变质波束相关联的雷达回波数据。与天线16相关联的回波路径可以包括在操作1108中的操作1106的相位调整，或相位调整可在操作1108中移除或改变。操作1108中的雷达回波数据可包括关于天气现象、地形、障碍物或任何由此结合的信息。

在操作1110，雷达系统20得到来自于操作1104和1108的雷达回波的差值或分值。雷达回波以各种不同方式作差。在一些实施例中，雷达回波在空间上彼此相关，以及在每一位置或仓处的功率彼此间对数相减以确定差值。在一些实施例中，雷达回波通过多项式表达。在操作1112中，雷达系统20采用差值以确定至目标的仰角(在波束中)。如果每个角度的仰角的变化更大，其将增加确定目标仰角的灵敏度。

在一些实施例中，雷达系统20采用差值(如图7中的线1016)在变质波束的天线平面确定到目标的角度802(图8)。在一些实施例中，雷达系统20可以考虑天线的姿态来确定目标的仰角。可采用从天线坐标到水平面坐标的坐标变换。根据一个示例，天线16在垂直面上变质，天线16不具有滚动(roll)，因此可增加到目标的角度以及天线16的倾斜角，以确定到目标的仰角。到目标的仰角为相对水平面的仰角，不要与相对天线的瞄准线的仰角混淆。

在操作1114，雷达系统20分析雷达回波数据以确定目标位置并执行天气探测和/或地形探测。在操作1106，来自操作1108的雷达回波数据被用于飞越探测。在一些实施例中，变质波束的较大的仰角覆盖使这样的雷达回波数据适于飞越探测而不需要额外的波束。

参考图10，移相器1200可用在雷达系统20中(如，图4中的移相器162或164)。在一些实施例中，移相器1200可呈现为正交分频器/接合器，90度支线耦合器，或环形耦合器。移相器1200包括输入1202，输出1204，和二极管开关1206和1208。二极管开关1206和1208可用于控制通过移相器1200的相位延迟。在一些实施例中，二极管开关1206和1208为PIN二极管、开关晶体管、MEMS开关，或任意RF开关设备。

在一些传统移相器中，当开关遭受毁灭性的故障和陷于关闭状态，多重扫描(MULTISCAN)模式操作所需的全孔径模式操作不可用，因而使得整个雷达系统故障。有利的是，移相器1200可被配置为使得其失效模式(failure mode)向传统操作(双机械扫描)提供全孔径辐射图案。此失效模式可以是雷达系统20的备份(back-up)或回家(go home)模式。基于本公开，返回(back)模式使雷达系统20具备极高的平均故障间隔时间(MTBF)，可靠性，有效性，可调度性，等等。

采用处理器45的雷达系统20可检测与移相器1200相关联的失效模式。开关二极管1206和1208的最常见失效模式为短接。当开关二极管中的一个1206短路时，另一个开关二极管1208被保护起来。这在移相器1200中产生偏移(offset)，将产生更高的插入损耗。

失效状态在电源的反转偏置状态期间是可检测的，因为电流在失效模式中有消耗，而在非失效模式中没有电流消耗。在反转偏置状态期间检测电流消耗时，电源可以硬驱动偏置开关二极管1206和1208，从而将开关二极管1206拨向短路以匹配初始拨动的开关二极管1206的状态。这导致具有最低可能插入损耗的固定相移的失效模式，以及将允许雷达系统20继续正常操作而无相移。

对于如图5所示的双移相器馈电的情况，具有固定相位状态的失效模式提供在常规天气和机械扫描的MULTISCAN模式(如，根据参考图10所讨论的方法(与线1012相关联的天线波束))下的相同图案。辐射图案允许雷达系统20在移相器1200失效期间在全孔径模式下操作，其对于常规MULTISCAN雷达系统模式的操作是足够的。因为两个移相器的移相器失效模式是相同的，因此每个馈电路径将经历相同的损耗和至第一顺序的移相器。这种平衡相位和振幅情形将产生低的旁瓣辐射图案。

对于单移相器馈电实施例(类似于图5的馈电)，在这种具有固定相位状态下的失效模式下的操作提供在参考图10讨论的单一扫描MULTISCAN方法中(与线1014相关联的天线波束)所使用的相同图案。辐射图案以最糟糕的状态提供，从而允许雷达系统20在移相器1200失效期间在全孔径模式下操作，其对于常规MULTISCAN雷达系统模式的操作是足够的。

在一些实施例中，优先确定波束指向倾斜的数量，且在失效模式期间其作为雷达天线16的运动控制偏移命令(motion control offset command)被存储。波束抖动，和其他雷达处理算法可用于缓和失效模式的较高的旁瓣效应。

尽管以特定的顺序显示和描述了特定的步骤，需要理解的是方法可包括更多，更少，不同，和/或不同顺序的步骤以执行在此描述的功能。流程图1100可在与天气雷达系统、TAS，或其他航空装置相关联的计算机平台上的软件中实施。流程图1100在天气雷达计算机平台如RDR4000，MULTISCAN，或WXR-2100系统上实施。

示例性实施例和图形中阐明的标志，以及在此的描述仅仅通过举例提供。因此，本申请不限于特定实施例，而扩展至仍然落入所附权利要求范围内的各种修改。任何处理的命令或顺序可以根据可选的实施例变更或重新排序。

参考附图已经完整的描述了在此公开的发明构思的实施例。附图中举例说明了本公开的系统和方法以及程序的实现施的特定实施例的特定细节。然而，采用附图描述实施例不应理解为强加在附图中可能出现的任何限制。本公开可考虑用于实现其操作的在任何机器可读媒体上的方法、系统和程序产品。在此公开的发明构思的实施例可以采用计算机处理器、或通过特殊目的计算机处理器并入这样或那样目的或通过硬件系统实施。

如上，在此公开的发明构思的范围内的实施例包括，包含有用以运作或具备机器可执行指令或随后存储的数据结构的非暂时性机器可读媒体的程序性产品。这种机器可读媒体可以是任意可通过计算机或其他具有处理器的机器可获得的媒体。举例来说，这种机器可读媒体可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁盘存储设备，或任何其他可用来以机器可执行指令或数据结构的形式运载或存储想要的程序代码的媒介，同时其可被计算机或其他具有处理器的机器获取。因而，任何这样的连接件可适用于被称作机器可读媒体。上述示例的结合也包含在机器可读媒体的范围内。机器可执行指令包括，例如，指令和数据，其可促使处理器执行某一特定功能或功能组。

在此公开的发明构思的实施例已经通过一般的方法步骤进行了描述，在一个实施例中，这些方法步骤可通过包含有机器可执行操作指令的程序产品，如程序代码，例如通过在网络环境中由机器执行的程序模块的形式。一般地，程序模块包括常规、程序、目标、组件、数据结构等，其执行特定任务或实施特定数据类型。机器可执行指令，相关联的数据结构和程序模块表示程序代码的示例，用于执行在此公开的方法中的步骤。这种可执行指令或相关联的数据结构的特定顺序表示用以实施在此步骤中描述的功能的相应动作的示例。

为了说明和描述本发明，提供了实施例的前述描述。其并非意图为公开的精确而详尽或限定主题，并且可从在此公开的主题的实践中获得上述教导下的修改和变形。所选和所描述的实施例是为了解释所公开主题的原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够在不同的实施例中和当其适合于特定的应用预期时的不同的修改时利用本公开的主题。在不脱离本公开主题的范围的情况下，可以对实施例的设计、操作情况和布置进行其他替换、修改、变形或省略。

Claims (20)

1.一种使用机载雷达的方法，所述方法包括：

采用天线的全孔径提供第一雷达波束；

采用所述天线的所述全孔径采样第一回波；

采用所述天线的所述全孔径提供第二雷达波束，其中，所述第二雷达波束包括由所述雷达天线的第一部分提供的相位调整部分和由所述天线的第二部分提供的非相位调整部分；以及

采用所述天线的所述全孔径采样第二回波。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

组合与所述第一和第二回波相关联的数据；以及

处理由组合与所述第一和第二回波相关联的数据而产生的数据，以确定至目标的角度。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

对与所述第一和第二回波相关联的数据作差；以及

处理由对所述数据作差而产生的数据，以确定至目标的角度。

4.如权利要求1或3所述的方法，进一步包括：

确定所述第一和第二回波的差；以及

采用至目标的角度和所述天线的姿态来确定至目标的仰角。

5.如前述任意一项权利要求所述的方法，进一步包括：

采用所述第一和第二回波的差检测天气现象。

6.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中所述第一部分和所述第二部分为半孔径。

7.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中所述相位调整部分提供范围在0到180度之间的相位调整。

8.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中所述第二雷达波束为提供所述波束中心偏移的变质波束。

9.一种雷达系统，包括：

天线；以及

处理器，与所述天线耦合，并被配置成使得采用所述雷达天线的第一部分提供第一雷达波束，和采用所述天线的相位调整部分和所述雷达天线的剩余部分提供第二雷达波束，所述第二雷达波束具有相对于所述第一雷达波束的偏移的波束中心。

10.如权利要求9所述的雷达系统，其中所述处理器被配置成采用所述第一部分接收与所述第一雷达波束相关联的第一回波，以及采用所述第一部分接收与所述第二雷达波束相关联的第二回波，当接收所述第二回波时所述第一部分在相位上未被调整。

11.如权利要求9所述的雷达系统，其中所述处理器被配置成采用没有相位调整的所述第一部分接收与所述第一雷达波束相关联的第一回波，以及采用所述第一部分接收与所述第二雷达波束相关联的第二回波，当接收所述第二回波时所述第一部分包括所述天线的相位调整部分和所述剩余部分。

12.如权利要求10或11所述的雷达系统，其中所述处理器被配置成组合所述第一回波和所述第二回波。

13.如权利要求12所述的雷达系统，其中所述处理器被配置成获取所述第一回波和所述第二回波的差。

14.如权利要求13所述的雷达系统，其中所述处理器被配置成比较所述第一回波和所述第二回波的功率的差，以确定至目标的角度。

15.如权利要求9到14中任意一项所述的雷达系统，其中所述相位调整部分在0到180度之间调整，且为所述天线的顶半部分或底半部分。

16.一种雷达系统，包括：

雷达天线，具有至少第一部分和第二部分；

馈电电路，耦合至所述雷达天线，包括在所述第二部分的路径中的移相器；以及

控制电路，被配置成采用所述雷达天线的所述第一部分和所述第二部分提供第一雷达波束，以及采用所述雷达天线的所述第一部分和所述雷达天线的所述第二部分提供第二雷达波束，其中采用由所述在所述第二部分的路径中的移相器提供的相位调整来提供所述第二雷达波束，且所述第二雷达波束具有相对于所述第一雷达波束的偏移的波束中心。

17.如权利要求16所述的雷达系统，其中所述控制电路被配置成接收与所述第一雷达波束和所述第二雷达波束相关联的雷达回波，以及组合所述雷达回波，以确定至目标的角度。

18.如权利要求17所述的雷达系统，其中所述至目标的角度被用于确定至所述目标的仰角。

19.如权利要求16到18中任意一项所述的雷达系统，其中所述控制电路被配置成感测所述移相器中的第一组件的失效，并响应于所述失效而禁用所述移相器中的第二组件。

20.如权利要求16到19中任意一项所述的雷达系统，其中所述第二雷达波束被用于飞越探测。