CN108226875A - 一种同时多波束雷达的旁瓣目标抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时多波束雷达的旁瓣目标抑制方法，它涉及同时多波束雷达领域中用作对旁瓣目标进行抑制。它利用同一测量帧内不同波位上测量目标的距离、速度、角度及幅度的相关特性，确定目标是否存在冗余。该方法可以用于同时数字多波束体制，也可用于同时模拟多波束体制，可以增强雷达的探测和处理性能。

Description

一种同时多波束雷达的旁瓣目标抑制方法

技术领域

本发明涉及在同时多波束体制雷达中的一种用于抑制旁瓣目标的方法，适用于发射宽波束、接收同时多波束的应用。

背景技术

目前，同时多波束技术在雷达领域具有了较多应用，其带来的得益毋庸置疑，主要是通过较长的积累时间，换取增益下降的损失。其优点是能够通过较长的积累时间，提高多普勒分辨，在提高速度测量精度，抑制慢速杂波方面具有突出的优势；但随之带来的问题是由于发射采用了宽波束，因此造成了发射/接收天线综合旁瓣电平的上升，在对近距离目标检测时会出现虚假目标(真实目标的映像)，采用该技术有助于消除或降低旁瓣目标带来的影响。由于本发明基于同时多波束体制，属于较新体制。目前尚未见到对旁瓣目标抑制技术的研究文献。

发明内容

本发明所要解决的问题就是提出了一种同时多波束雷达的旁瓣目标抑制方法，该方法可应用于同时数字多波束形式或同时模拟多波束形式，实现对扫描扇区内旁瓣目标抑制。

本发明采用改的技术方案为：

一种同时多波束雷达的旁瓣目标抑制方法，包括以下步骤：

(1)雷达发射采用宽波束，接收采用同时多个窄波束，以设定的周期在一定角度范围之间进行重复扫描；

(2)雷达接收目标反射回来的电磁波信号，并从中提取出目标参数，目标参数包括：径向距离、方位、径向速度、幅度信息和测量时间；

(3)将雷达在每个波位上测量的目标参数信息按波位顺序进行存储标记；

(4)设定以下信息：发射、接收天线综合副瓣电平，目标RCS最大变化幅度，目标最大速度，目标速度最大加速度，相邻波位间扫描时间间隔，以及一个旁瓣目标抑制的区域；

(5)寻找一个旁瓣目标抑制的区域内幅度最大的目标；

(6)目标的判断：利用雷达在每个扫描周期探测获得的目标参数预测在该个扫描周期内同一目标在不同波位上的目标参数；对不同波位上的目标参数的属性进行判断，确定是否属于同一目标的回波数据及其关联关系，若为同一目标，则保留幅度最大的目标参数进行输出；

完成旁瓣目标抑制。

其中，步骤6中对不同波位上的目标参数的属性进行判断，确定是否属于同一目标的回波数据及其关联关系，若为同一目标，则保留幅度最大的目标参数进行输出，具体为：

将需要判断的目标设为当前目标，对需要判断的不同波位上的目标参数进行以下四个条件的判断；

1)目标数据的位置相关判断：

时间相关条件为：

R_n-R_k≤|(k-n)·v_max·ΔT|；

其中：R_n为幅度最大的目标第n个波位的径向距离测量值，R_k为当前目标第k个波位的径向距离、k为当前波位数、ΔT为相邻波位间扫描时间间隔、v_max为目标最大速度，n为目标幅度最大的波位数；

2)目标数据的方位相关判断：

先计算出方位门限G_ak：

方位门限：

其中v_max、r_pk、v_rp分别为目标最大速度、当前目标在k个波位上的径向距离、当前目标在k个波位上的径向速度，σ_α为方位角度误差，k_α为方位门限系数；

方位相关条件为：

其中α_n、α_k分别为幅度最大的目标第n个波位的方位数据和当前目标第k个波位的方位数据，Δφ为波位跃度；

3)目标数据的径向速度相关判断：

径向速度相关条件：

V_n×V_k＞0 (1)

同时|V_k-V_n|≤φ(a_max,ΔT) (2)

式中：V_k、V_n分别为当前目标在第k个波位和幅度最大的目标在第n个波位上的径向速度，a_max为目标速度最大加速度，φ(a_max,ΔT)为径向速度相关门限，是加速度和时间的函数；当径向速度同时满足(1)、(2)式，则认为V_k、V_n径向速度相关；

4)目标数据的幅度相关判断：

幅度相关条件：

A_n-A_k＞P_T/RSLL-ΔRCS

式中：A_k、A_n、分别为当前目标在第k个波位和幅度最大的目标在第n个波位上的幅度信息，P_T/RSLL为雷达发射、接收天线综合副瓣电平、ΔRCS为目标RCS最大变化幅度；当幅度信息满足上面公式时，则认为A_k、A_n幅度相关；

若同时满足以上四个条件关系，则确定幅度最大的目标与在该个扫描周期内不同波位上的目标属于同一目标，保留幅度最大的目标参数进行输出。

本发明的优点为：

a)可有效抑制在近距离上由旁瓣产生的虚假目标；

b)可针对不同应用场景，进行雷达参数化设置，具有较好的适应性。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步的解释说明。

本发明包括以下步骤：

(1)雷达发射采用宽波束，接收采用同时多个窄波束，以周期T在[θ_a θ_b]之间进行重复扫描；

实施例中，某连续波雷达采用线性调频体制，发射采用宽波束，接收采用同时6个波束，扫描90度扇形区域需要8个波位。周期T＝2.17s，[θ_a θ_b]＝[0° 90°]。

(2)雷达接收目标反射回来的电磁波信号，并从中提取出目标参数，目标参数包括：距离、方位、径向速度、幅度信息和测量时间，分别标记为R、θ、V、A和t；

实施例中，假定在时刻16s时发送发码a，目标距雷达真实距离为7km，运动方向为向雷达靠近，速度为20m/s，方位角为36°；如果不考虑测量误差，波束起扫位置为从左至右(1，2，3，4，5，6，7，8)，起始时间为20s，则20s时刻测量到的目标参数为：(7、36°、20°、37、20)；

(3)将雷达在每个波位上测量的目标信息(R、θ、V、A和t)按波位顺序进行存储标记，供进行旁瓣目标抑制时使用。

实施例中，8个波位上测量得到的目标数据为：

(4)利用测量的目标信息及以下信息进行旁瓣抑制：发射、接收天线综合副瓣值P_{T/R SLL}，目标RCS最大变化幅度ΔRCS，目标最大速度范围V_max，目标速度最大加速度a_max，相邻波位间扫描时间间隔ΔT_S，以及旁瓣目标抑制的最远区域R_C，以一个完整的扫描扇区作为一个基本计算单元进行解算，去除冗余的旁瓣目标；

实施例中，发射/接收天线波束综合旁瓣电平为P_{T/R SLL}＝30dB；目标RCS最大变化幅度ΔRCS＝12dB；目标最大速度范围V_max＝80m/s，目标速度最大加速度a_max＝10m/s2，相邻波位间扫描时间间隔ΔT_S＝2.17s，以及一个旁瓣目标抑制的区域R_C＝8km。

在需要进行旁瓣抑制操作的区域ΔR内，寻找幅度最大的目标；将需要判断的目标设为当前目标；

(5)寻找一个旁瓣目标抑制的区域内幅度最大的目标；

实施例中，找到的目标幅度最大值为55dB，对应的参数为

(6)目标的判断：利用雷达在第m个扫描周期、时刻为t_m，雷达探测获得的目标位置、径向速度、径向速度方向的参数，预测在该个扫描周期(扇区)内同一目标在不同波位上的位置、速度、方向；利用时间、位置、径向速度、方向的波门关系及幅度信息，对多个波位上目标点迹属性进行判断，确定是否属于同一目标回波数据及其关联关系；

实施例中，首先计算位置相关。

1)目标数据的位置相关判断：若满足位置相关条件，继续进行下一步骤的相关判断；

距离相关条件为：

R_n-R_k≤|(k-n)·v_max·ΔT|；

其中：R_n为真实目标(幅度最大值的目标对应的波位目标距离)距离测量值，k为当前波位、R_k为当前目标距离、ΔT为相邻波位间扫描时间间隔、v_max为目标最大速度，n为目标幅度最大的波位数；

实施例中，根据上述参数计算得到目标在各波位的距离测量差值与相关门限矩阵(该例中n＝3)：

可见，各波位上目标的距离信息满足进行旁瓣抑制的条件。

2)目标数据的方位相关判断：若满足方位相关条件，继续进行下一步骤的相关判断；

先计算出方位门限：

方位门限：

其中v_max、r_pk、v_rp分别为目标最大速度、当前目标在k个波位上的径向距离、当前目标在k个波位上的径向速度，σ_α为方位角度误差，k_α为方位门限系数；

方位相关条件为：

其中α_n、α_k、分别为幅度最大的目标第n个波位的方位数据和当前目标第k个波位的方位数据和波位跃度；

实施例中，令α_n＝1°，k_α＝3，得到方位误差矩阵：

可见，满足方位相关的条件。

3)目标数据的径向速度相关判断：若满足径向速度相关条件，则认为是同一目标；

径向速度相关条件：

V_n×V_k＞0 (1)

同时|V_k-V_n|≤φ(a_max,ΔT) (2)

式中：V_k、V_n分别为当前目标在第k个波位和幅度最大的目标在第n个波位上的径向速度，φ(a_max,ΔT)为径向速度相关门限，是加速度和时间的函数；当径向速度同时满足(1)、(2)式，则认为V_k、V_n径向速度相关。

实施例中，取a_max＝5m/s²，根据测量数据可得到如下矩阵：

可见，同时满足(1)、(2)式中的速度相关的条件。

4)目标数据的幅度相关判断：若满足幅度相关条件，则认为是同一目标；

幅度相关条件：

A_n-A_k＞P_T/RSLL-ΔRCS

式中：A_k、A_n、分别为当前目标在第k个波位和幅度最大的目标在第n个波位上的幅度信息，P_T/RSLL为雷达发射、接收天线综合副瓣电平、ΔRCS为目标RCS最大变化幅度，与目标类型及雷达系统采用的波段有关；当幅度信息满足上面公式时，则认为A_k、A_n幅度相关。

实施例中，取P_{T/R SLL}＝30dB，ΔRCS＝10dB，得到如下矩阵：

可见，同时满足幅度相关的条件。

综合以上相关条件，可知在1，2，4，5，6，7，8波位上发现的目标为波位3目标的映像，需要进行抑制。

Claims (2)

1.一种同时多波束雷达的旁瓣目标抑制方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)雷达发射采用宽波束，接收采用同时多个窄波束，以设定的周期在一定角度范围之间进行重复扫描；

(2)雷达接收目标反射回来的电磁波信号，并从中提取出目标参数，目标参数包括：径向距离、方位、径向速度、幅度信息和测量时间；

(3)将雷达在每个波位上测量的目标参数信息按波位顺序进行存储标记；

(4)设定以下信息：发射、接收天线综合副瓣电平，目标RCS最大变化幅度，目标最大速度，目标速度最大加速度，相邻波位间扫描时间间隔，以及一个旁瓣目标抑制的区域；

(5)寻找一个旁瓣目标抑制的区域内幅度最大的目标；

(6)目标的判断：利用雷达在每个扫描周期探测获得的目标参数预测在该个扫描周期内同一目标在不同波位上的目标参数；对不同波位上的目标参数的属性进行判断，确定与幅度最大的目标是否属于同一目标的回波数据及其关联关系，若为同一目标，则保留幅度最大的目标参数进行输出；

完成旁瓣目标抑制。

2.根据权利要求1所述的一种同时多波束雷达的旁瓣目标抑制方法，其特征在于：步骤6中对不同波位上的目标参数的属性进行判断，确定与幅度最大的目标是否属于同一目标的回波数据及其关联关系，则保留幅度最大的目标参数进行输出，具体为：

将需要判断的目标设为当前目标，对需要判断的不同波位上的目标参数进行以下四个条件的判断；

1)目标数据的位置相关判断：

时间相关条件为：

R_n-R_k≤|(k-n)·v_max·ΔT|；

其中：R_n为幅度最大的目标第n个波位的径向距离测量值，R_k为当前目标第k个波位的径向距离、k为当前波位数、ΔT为相邻波位间扫描时间间隔、v_max为目标最大速度，n为目标幅度最大的波位数；

2)目标数据的方位相关判断：

先计算出方位门限G_ak：

方位门限：

其中v_max、r_pk、v_rp分别为目标最大速度、当前目标在k个波位上的径向距离、当前目标在k个波位上的径向速度，σ_α为方位角度误差，k_α为方位门限系数；

方位相关条件为：

其中α_n、α_k分别为幅度最大的目标第n个波位的方位数据和当前目标第k个波位的方位数据，Δφ为波位跃度；

3)目标数据的径向速度相关判断：

径向速度相关条件：

V_n×V_k＞0 (1)

同时|V_k-V_n|≤φ(a_max,ΔT) (2)

式中：V_k、V_n分别为当前目标在第k个波位和幅度最大的目标在第n个波位上的径向速度，a_max为目标速度最大加速度，φ(a_max,ΔT)为径向速度相关门限，是加速度和时间的函数；当径向速度同时满足(1)、(2)式，则认为V_k、V_n径向速度相关；

4)目标数据的幅度相关判断：

幅度相关条件：

A_n-A_k＞P_T/RSLL-ΔRCS

式中：A_k、A_n、分别为当前目标在第k个波位和幅度最大的目标在第n个波位上的幅度信息，P_T/RSLL为雷达发射、接收天线综合副瓣电平、ΔRCS为目标RCS最大变化幅度；当幅度信息满足上面公式时，则认为A_k、A_n幅度相关；

若同时满足以上四个条件关系，则确定幅度最大的目标与在该个扫描周期内不同波位上的目标属于同一目标，保留幅度最大的目标参数进行输出。