CN109375172A

CN109375172A - 一种相控阵雷达解耦方法

Info

Publication number: CN109375172A
Application number: CN201811101887.8A
Authority: CN
Inventors: 刘琳; 常立超; 张永杰; 马路
Original assignee: Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Current assignee: Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2019-02-22
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: CN109375172B

Abstract

本发明公开了一种相控阵雷达解耦方法包括步骤：实时获取包含偏航角ψ_n、俯仰角滚转角γ_n的雷达姿态信息；获取目标在惯性直角坐标系下的坐标值；对所述目标在惯性直角坐标系下的坐标值进行坐标转换，得到目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值；根据所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值，得到天线波控离轴角θ、偏航角本发明利用相控阵天线波束指向可控的特点，将外界干扰信息转换到相控阵天线阵面坐标系下进行开环补偿，并用补偿后的波束指向角度更新相控阵天线波束指向角度。

Description

一种相控阵雷达解耦方法

技术领域

本发明涉及雷达解耦方法，尤其涉及相控阵雷达解耦方法。

背景技术

对雷达目标测量得到的目标测量值是在天线坐标系下进行的，由于天线坐标系是运动的坐标系，因此天线辐射的波束的位置会随着天线坐标系的运动而变化，天线辐射的雷达波束位置的变化相对于目标位置的变化是一个快变信息，导致天线波束不能对准目标而使目标丢失，因此需要对天线坐标系运动带来的干扰进行解耦。现有解耦算法的研究主要针对单脉冲天线与伺服结构结合的雷达体系，伺服利用单脉冲天线测量得到的角误差信号进行比例导引，从而隔离外部干扰带来的天线坐标系的运动干扰，现有解耦算法无法解决相控阵天线坐标系运动导致的波束不稳定的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种相控阵雷达解耦方法，解决现有解耦方法无法实现相控阵天线运动导致的波束不稳定的问题。

一种相控阵雷达解耦方法包括步骤：

S101、实时获取包含偏航角ψ_n、俯仰角滚转角γ_n的雷达姿态信息；

S102、获取目标在惯性直角坐标系下的坐标值；

S103、对所述目标在惯性直角坐标系下的坐标值进行坐标转换，得到目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值为：

其中，x_i、y_i、z_i分别为所述目标在惯性直角坐标系下的x轴、y轴、z轴坐标值，x_A、y_A、z_A分别为所述目标在天线阵面直角坐标系下的x轴、y轴、z轴坐标值；

S104、根据所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值，得到天线波控离轴角θ、偏航角为

进一步地，在步骤S104中，所述波控离轴角θ、偏航角为相控阵天线的指令角，所述相控阵天线根据所述波控离轴角θ、偏航角定义波束指向，改变所述波控离轴角θ、偏航角可以改变所述相控阵天线的波束指向。

进一步地，所述方法还包括：

S105、获取目标在天线阵面球坐标系下的角误差信息，所述角误差信息包括方位角误差、俯仰角误差；

S106、将所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值转换为目标在天线阵面球坐标系下的坐标值；

S107、将所述目标在天线阵面球坐标系下的坐标值中的方位角、俯仰角分别与所述方位角误差、俯仰角误差求和，得到目标在天线阵面球坐标系下更新的坐标值；

S108、对所述目标在天线阵面球坐标系下更新的坐标值进行坐标变换，得到目标在天线阵面直角坐标系下更新的坐标值。

进一步地，所述步骤S105中的所述方位角误差、俯仰角误差由雷达测量得到。

进一步地，方法还包括步骤：

S109、对所述目标在天线阵面直角坐标系下更新的坐标值进行坐标变换，得到目标在惯性直角坐标系下更新的坐标值为，

其中，x_i’、y_i’、z_i’分别为所述目标在惯性直角坐标系下更新的x轴、y轴、z轴坐标值，x_A’、y_A’、z_A’分别为所述目标在天线阵面直角坐标系下更新的坐标值x轴、y轴、z轴坐标值；

S110、用所述目标在惯性直角坐标系下更新的坐标值取代所述目标在惯性直角坐标系下的坐标值。

进一步地，方法还包括，

S109’、对所述目标在天线阵面直角坐标系下更新的坐标值进行坐标变换，得到目标在弹体直角坐标系下更新的坐标值为，

其中，x_A’、y_A’、z_A’分别为所述目标在天线阵面直角坐标系下更新的坐标值x轴、y轴、z轴坐标值，x_B’、y_B’、z_B’分别为所述目标在弹体直角坐标系下更新的坐标值x轴、y轴、z轴坐标值，T_a2b为天线阵面直角坐标系到弹体直角坐标系的坐标转换矩阵。

S110’、对所述目标在弹体直角坐标系下更新的坐标值进行坐标变换，得到目标在惯性直角坐标系下更新的坐标值为，

其中，x_i’、y_i’、z_i’分别为所述目标在惯性直角坐标系下更新的x轴、y轴、z轴坐标值，x_B’、y_B’、z_B’分别为所述目标在天线阵面直角坐标系下更新的坐标值x轴、y轴、z轴坐标值；ψ_n、γ_n分别为所述雷达姿态信息的偏航角、俯仰角、滚转角。

S111’、用所述目标在惯性直角坐标系下更新的坐标值取代所述目标在惯性直角坐标系下的坐标值。

本发明还提供包含惯性系坐标转换的相控阵雷达解耦方法，包括步骤：

S201、实时获取包含偏航角、俯仰角、滚转角的雷达姿态信息；

S202、获取目标在惯性球坐标系下的角度坐标值；

S203，将所述目标在惯性球坐标系下的角度坐标值转换为目标在惯性直角坐标系下的坐标值；

S204、根据所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值，得到天线波控离轴角θ、偏航角为

进一步地，在步骤S204中，所述波控离轴角θ、偏航角为相控阵天线的指令角，所述相控阵天线根据所述波控离轴角θ、偏航角定义波束指向，改变所述波控离轴角θ、偏航角可以改变所述相控阵天线的波束指向。

本发明还提供一种包含天线系坐标转换的相控阵雷达解耦方法，包括步骤：

S301、实时获取包含偏航角ψ_n、俯仰角滚转角γ_n的雷达姿态信息；

S302、获取目标在惯性直角坐标系下的坐标值；

S303、对所述目标在惯性直角坐标系下的坐标值进行坐标转换，得到目标在弹体直角坐标系下的坐标值：

其中，x_B、y_B、z_B分别为所述目标在弹体直角坐标系下的x轴、y轴、z轴坐标值,x_i、y_i、z_i分别为所述目标在惯性直角坐标系下的x轴、y轴、z轴坐标值；

S304、对所述目标在弹体直角坐标系下的坐标值进行坐标转换，得到所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值：

其中，x_A、y_A、z_A分别为所述目标在天线阵面直角坐标系下的x轴、y轴、z轴坐标值，T_b2a为弹体直角坐标系到天线阵面直角坐标系的坐标转换矩阵；

S305、根据所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值，得到天线波控离轴角θ、偏航角为

进一步地，在步骤S305中，所述波控离轴角θ、偏航角为相控阵天线的指令角，所述相控阵天线根据所述波控离轴角θ、偏航角定义波束指向，改变所述波控离轴角θ、偏航角可以改变所述相控阵天线的波束指向。

本发明提供一种相控阵雷达解耦算法，利用相控阵天线波束指向可控的特点，将外界干扰信息转换到相控阵天线阵面坐标系下进行开环补偿，并用补偿后的波束指向角度更新相控阵天线波束指向角度。本发明针对捷联安装方式的相控阵天线，可以隔离外界信息对相控阵天线波束指向的干扰，应用在地面相控阵雷达或弹上相控阵雷达，使天线波束指向保持稳定可控，能够提高雷达检测的积累效率，提高雷达系统检测灵敏度。

附图说明

图1为本发明相控阵雷达解耦方法流程图；

图2为本发明包含角误差信息使用的相控阵雷达解耦方法流程图；

图3为本发明包含坐标更新的相控阵雷达解耦方法流程图；

图4为本发明包含惯性系坐标转换的相控阵雷达解耦方法；

图5为本发明包含天线系坐标转换的相控阵雷达解耦方法。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式1：

本发明的一种相控阵雷达解耦方法，如图1所示，包括步骤：

所述雷达姿态信息包含雷达的偏航角、俯仰角、滚转角，所述雷达姿态信息可以由惯导得到，也可以由其它测量设备得到，这里不做特别限定，所述雷达姿态信息的实时性由通信数据率决定。

所述偏航角、俯仰角、滚转角的单位可以是度，也可以是弧度，这里不做特别限定。

S102、获取目标在惯性直角坐标系下的坐标值；

在所述目标在惯性直角坐标系下的坐标值进行坐标转换，得到目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值的转换过程中，雷达在惯性坐标系下按照先绕oy_i轴旋转、再绕oz_i轴旋转、绕ox_i轴旋转的顺序，也可以其他顺序进行旋转，这里不做特别限定。

所述偏航角、俯仰角、滚转角按照逆时针方向为正的方式定义，也可以按照其他方式定义正负号，这里不做特别限定。

波控离轴角θ、偏航角为相控阵天线的指令角，所述相控阵天线根据所述波控离轴角θ、偏航角定义波束指向，改变所述波控离轴角θ、偏航角可以改变所述相控阵天线的波束指向。

实施方式2：

本发明还提供一种包含角误差信息使用的相控阵雷达解耦方法，其中步骤S101～S104与实施方式1相同，还包括步骤：

S105、获取目标在天线阵面球坐标系下的角误差信息，所述角误差信息包括方位角误差、俯仰角误差；所述角误差信息由雷达测量得到。

S106、将所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值转换为目标在天线阵面球坐标系下的坐标值。

其中，x_i’、y_i’、z_i’分别为所述目标在惯性直角坐标系下更新的x轴、y轴、z轴坐标值，x_A’、y_A’、z_A’分别为所述目标在天线阵面直角坐标系下更新的坐标值x轴、y轴、z轴坐标值，ψ_n、γ_n分别为所述雷达姿态信息的偏航角、俯仰角、滚转角。

实施方式3：

本发明还提供一种包含坐标更新的相控阵雷达解耦方法，流程图如图3所示，其中步骤S101～S104与实施方式1相同，

实施方式4：

本发明还提供一种包含惯性系坐标转换的相控阵雷达解耦方法，流程图如图4所示，包括步骤：

S202、获取目标在惯性球坐标系下的角度坐标值；

实施方式5：

本发明还提供一种包含天线系坐标转换的相控阵雷达解耦方法，流程图如图5所示，包括步骤：

S302、获取目标在惯性直角坐标系下的坐标值；

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种相控阵雷达解耦方法，其特征在于，包括步骤：

S102、获取目标在惯性直角坐标系下的坐标值；

S104、根据所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值，得到天线波控离轴角θ、偏航角为：

2.如权利要求1所述的相控阵雷达解耦方法，其特征在于，在步骤S104中，所述波控离轴角θ、偏航角为相控阵天线的指令角，所述相控阵天线根据所述波控离轴角θ、偏航角定义波束指向，改变所述波控离轴角θ、偏航角可以改变所述相控阵天线的波束指向。

3.如权利要求1所述的相控阵雷达解耦方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.如权利要求3所述的所述的相控阵雷达解耦方法，其特征在于，所述步骤S105中的所述方位角误差、俯仰角误差由雷达测量得到。

5.如权利要求3所述的所述的相控阵雷达解耦方法，其特征在于，方法还包括步骤：

6.如权利要求3所述的相控阵雷达解耦方法，其特征在于，还包括，

其中，x_A’、y_A’、z_A’分别为所述目标在天线阵面直角坐标系下更新的坐标值x轴、y轴、z轴坐标值，x_B’、y_B’、z_B’分别为所述目标在弹体直角坐标系下更新的坐标值x轴、y轴、z轴坐标值，T_a2b为天线阵面直角坐标系到弹体直角坐标系的坐标转换矩阵；

其中，x_i’、y_i’、z_i’分别为所述目标在惯性直角坐标系下更新的x轴、y轴、z轴坐标值，x_B’、y_B’、z_B’分别为所述目标在天线阵面直角坐标系下更新的坐标值x轴、y轴、z轴坐标值；

7.一种包含惯性系坐标转换的相控阵雷达解耦方法，其特征在于，包括步骤：

S202、获取目标在惯性球坐标系下的角度坐标值；

S204、根据所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值，得到天线波控离轴角θ、偏航角为：

8.如权利要求7所述的相控阵雷达解耦方法，其特征在于，在步骤S204中，所述波控离轴角θ、偏航角为相控阵天线的指令角，所述相控阵天线根据所述波控离轴角θ、偏航角定义波束指向，改变所述波控离轴角θ、偏航角可以改变所述相控阵天线的波束指向。

9.一种包含天线系坐标转换的相控阵雷达解耦方法，其特征在于，包括步骤：

S302、获取目标在惯性直角坐标系下的坐标值；

S305、根据所述目标在天线阵面直角坐标系下的坐标值，得到天线波控离轴角θ、偏航角为：

10.如权利要求9所述的相控阵雷达解耦方法，其特征在于，在步骤S305中，所述波控离轴角θ、偏航角为相控阵天线的指令角，所述相控阵天线根据所述波控离轴角θ、偏航角定义波束指向，改变所述波控离轴角θ、偏航角可以改变所述相控阵天线的波束指向。