CN110221271A - 一种雷达干涉测角解模糊方法、装置及雷达系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种雷达干涉测角解模糊方法,该方法包括:获取雷达前一照射周期的目标信息,目标信息包括目标距离和目标俯仰角;根据目标距离判断雷达目标是否落入雷达天线的主瓣范围内,若落入,则目标信息作为解模糊的基准;之后,获取雷达当前照射周期的目标信息,并计算两照射周期内的俯仰角差值,若俯仰角差值小于预设门限,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角即为雷达当前照射周期的目标俯仰角,若俯仰角差值大于预设门限且介于预设门限与至少一个雷达俯仰角不模糊周期之间,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角为雷达当前照射周期的目标俯仰角与至少一个雷达俯仰角不模糊周期之差。本申请可以实现不模糊测角的扩大,降低了升级成本。
Description
技术领域
本申请属于雷达探测技术领域,特别涉及一种雷达干涉测角解模糊方法及装置。
背景技术
干涉仪测角系统由于载波相位差中包含有整周模糊度,从而使得系统测角不准确,因此为了得到准确的测角结果,需要通过解模糊测角技术来消除整周模糊度的影响。干涉仪解模糊测角技术包括多基线解模糊测角和多频解模糊测角,其中多基线解模糊测角设计了长短基线,长基线用于高精度测角,短基线用于解角度模糊;多频解模糊测角,通过不同的来波波长求解整周模糊度,从而实现较高精度的不模糊测角。
然而现有的解模糊测角技术对雷达系统硬件和架构都有较大的改动,例如,多基线解模糊测角技术需要额外增加系统接收通道,提高了硬件成本,且多基线解模糊测角技术要求短基线的基线长度不超过来波波长的一半,这对天线阵的制作工艺提出了极高的要求,而多频干涉仪测角系统需要系统具有调频功能,且实现过程中系统时序设计和算法较复杂。
发明内容
本申请的目的是提供了一种雷达干涉测角解模糊方法、装置及雷达系统,以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
在第一发明,本申请提供了一种雷达干涉测角解模糊方法,用于处理目标靠近状态下的目标俯仰角模糊,所述方法包括
获取雷达前一照射周期的目标信息,所述目标信息包括目标距离和目标俯仰角;
根据所述目标距离判断雷达目标是否落入雷达天线的主瓣范围内,若落入,则所述目标信息作为解模糊的基准,如不落入,则所述目标信息不作为解模糊的基准;
获取雷达当前照射周期的目标信息,并根据雷达前一照射周期和雷达当前照射周期的目标信息获得雷达目标的俯仰角差值,若所述俯仰角差值小于预设门限,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角即为雷达当前照射周期的目标俯仰角,若所述俯仰角差值大于预设门限且介于预设门限与至少一个雷达俯仰角不模糊周期之间,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角为雷达当前照射周期的目标俯仰角与所述至少一个雷达俯仰角不模糊周期之差。
在本申请的方法一实施方式中,所述预设门限的范围介于一半的雷达俯仰角不模糊周期与雷达俯仰角不模糊周期之间。
在本申请的方法一实施方式中,所述雷达天线的主瓣范围根据如下格式确定:L=H/tanα,
式中,L为雷达天线的主瓣范围,H为雷达探测高度,α为雷达俯仰角不模糊范围。
在第二方面,本申请提供了一种雷达干涉测角解模糊装置,用于处理目标靠近状态下的目标俯仰角模糊,所述装置包括
数据获取模块,用于获取雷达照射周期的目标信息,所述目标信息包括目标距离和目标俯仰角;
数据判断模块,用于根据所述目标距离判断雷达目标是否落入雷达天线的主瓣范围内,若落入,则所述目标信息作为解模糊的基准,如不落入,则所述目标信息不作为解模糊的基准;
数据处理模块,用于根据雷达前一照射周期和雷达当前照射周期的目标信息获得雷达目标的俯仰角差值,若所述俯仰角差值小于预设门限,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角即为雷达当前照射周期的目标俯仰角,若所述俯仰角差值大于预设门限且介于预设门限与至少一个雷达俯仰角不模糊周期之间,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角为雷达当前照射周期的目标俯仰角与所述至少一个雷达俯仰角不模糊周期之差。
在本申请的装置一实施方式中,所述预设门限的范围介于一半的雷达俯仰角不模糊周期与雷达俯仰角不模糊周期之间。
在本申请的装置一实施方式中,所述数据判断模块中,所述雷达天线的主瓣范围根据如下格式确定:L=H/tanα,
式中,L为雷达天线的主瓣范围,H为雷达探测高度,α为雷达俯仰角不模糊范围。
在最后一方面,本申请提供了一种雷达系统,所述雷达系统包括:
一个或多个处理装置;
存储装置,其上存储有一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理装置执行,使得所述一个或多个处理器实现如上任一所述的方法。
本申请的基于典型航迹的雷达干涉角不模糊解模糊方法、装置及雷达系统具备测角精度高、探测范围广的优点,且通过优化软件便可实现,大大节约了系统研制成本,降低了系统实现的难度和复杂度,解决了雷达近距离时空域覆盖小的问题,增强了雷达对低空慢速目标的探测和跟踪能力,极大提升了低空监视雷达的作战效能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案,下面将对附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的雷达干涉测角解模糊方法流程示意图。
图2为本申请一实施例的旁瓣测角解模糊示意图。
图3为本申请一实施例的俯仰角完全不模糊的距离判断计算示意图。
图4为本申请的雷达干涉测角解模糊装置框架图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
针对传统的干涉仪解模糊测角技术存在的不足,本申请提出了一种基于典型航迹的雷达干涉角解模糊方法及装置,在一发双收雷达体制下,利用旁瓣检测技术和跟踪算法优化设计,可实现雷达系统的解模糊测角,拓展雷达干涉测角范围,使其具备高精度测角能力的同时,具有超宽的探测空域,提高雷达近距离对低空慢速目标的有效探测范围,能够大幅提升雷达作战效能。
本申请的雷达干涉角解模糊方法及装置针对低空慢速的由远及近的典型航迹目标,利用航迹先验信息,充分利用旁瓣的宽度,对雷达旁瓣探测区域的目标进行测角解模糊处理,实现对雷达有效探测空域的拓展。
远距离时,由于雷达主瓣覆盖区域广,低空目标基本在雷达主瓣范围内,雷达测角不模糊;当目标慢慢靠近时,渐渐飞出雷达主瓣,进入雷达旁瓣区域,此时雷达干涉测角结果是模糊的,由于测量误差较大,将无法与主瓣目标量测值进行航迹关联。由于低速目标无法在一个雷达天线扫描周期完成大角度的偏移(不超过雷达不模糊角度范围),因此可通过比较相邻两帧目标俯仰角是否大于设定阈值门限,判断目标角度是否模糊以及模糊的周期数,进而对目标俯仰角角度进行解模糊处理。
如图1所示,本申请的雷达干涉角解模糊方法具体步骤如下:
S10、首先,获取雷达前一照射周期的目标信息,目标信息至少包括目标距离和目标俯仰角。
S20、之后,根据前一周期的目标距离判断前一周期的雷达目标是否满足满足主瓣充分覆盖的条件,即是否落入雷达天线的主瓣范围内,若落入,则前一周期的雷达目标信息可以作为解模糊的基准,如不落入,则前一周期的雷达目标信息不能作为解模糊的基准。
其中,雷达天线的主瓣范围根据如下格式确定:L=H/tanα
式中,L为雷达天线的主瓣范围,H为雷达探测高度,α为雷达俯仰角不模糊范围。
S30、然后,获取雷达当前照射周期的目标信息,将当前周期的雷达目标信息中的目标俯仰角与前一周期的目标俯仰角进行差分计算得到俯仰角差值,若俯仰角差值大于某个设定的阈值门限,则可判断当前雷达照射周期的目标信息中目标俯仰角在哪个模糊区间,对当前目标俯仰角量进行相应的解模糊处理。
具体的,若俯仰角差值小于阈值门限,则当前照射周期的目标俯仰角即为当前照射周期的目标俯仰角测量值;由于雷达照射具有周期性,因此若俯仰角差值大于阈值门限,且小于至少一个的雷达俯仰角不模糊周期,则当前照射周期的目标俯仰角为当前照射周期的目标俯仰角测量值与至少一个雷达俯仰角不模糊周期的差值。
上述内容提供公式表示为:
若Δ<ElThr,则Eln+1=El’n+1;
若Δ∈(ElThr,ElThr+N·ElT),则Eln+1=El’n+1-K·ElT
式中,Δ为俯仰角差值;
ElThr为阈值门限;
Eln+1为当前照射周期的目标俯仰角;
El’n+1为当前照射周期的目标俯仰角测量值;
ElT为雷达俯仰角不模糊周期,K为正整数。
本申请中,阈值门限大于雷达不模糊角度范围的一半且小于雷达不模糊角度范围,即ElThr∈(ElT/2,ElT)。
S40、最后,将解角度模糊后的目标信息测量值与前一周期的目标信息进行距离、速度、方位和俯仰角的关联。
S50、重复步骤二、三,直至无新的目标信息测量值。
下面以一具体实施例对本申请的方法做进一步说明。
已知低空慢速目标探测雷达系统的工作频段为15~16GHz,俯仰波束宽度为16°,两个接收天线相位中心距离为D=75mm,则该雷达的俯仰角不模糊范围为(-7.6°,7.6°),雷达探测速度范围不大于30m/s,探测高度不大于200m。
如图2所示,首先通过雷达的扫描获取到了前一扫描周期的雷达目标A,其目标具有初始测量值A(Vn、Rn、Azn、Eln),其中Vn为第n个量测的目标速度,Rn为第n个量测的目标距离,Azn为第n个量测的目标方位角,Eln为第n个量测的目标俯仰。
之后,判断雷达目标A是否落如了雷达主瓣范围内。
如图3所示,雷达目标的最大探测高度H=200m,若雷达天线俯仰相位为7.6°(即雷达俯仰角不模糊范围为15.2°),则根据200m的高度覆盖要求,以及15.2°的雷达俯仰角不模糊范围,可解算出雷达俯仰角完全不模糊的距离条件为R=736m。
当雷达目标A的初始测量值中目标距离Rn小于R时,其可以作为解模糊的基准。
雷达继续扫描,获得了当前扫描周期内的雷达目标在B点的量测值为B(Vn+1、Rn+1、Azn+1、Eln+1)。
设定阈值门限ElThr为12°,俯仰角模糊周期数为K,当K=0时,表示不模糊。
若Eln+1-Eln≤T,则判断Eln+1量测值不模糊,即Eln+1=Eln+1;
若T≤Eln+1-Eln≤T+K·15.2°,则判断Eln+1量测值已模糊,即Eln+1=Eln+1-K·15.2°;
在上述的图2至图3过程中,目标先从不模糊的角度进入雷达视线,此时K=0,图中A(Vn,Rn,Azn,Eln)点即为不模糊角度,由于目标速度不大,俯仰角模糊的周期数是逐步变化的;随着目标的靠近,目标下一个量测值B(Vn+1,Rn+1,Azn+1,Eln+1)在第一个模糊角度范围,此时K=1,通过解模糊后,雷达俯仰不模糊探测范围由15.2°提升到30.4°;依次类推,随着目标进入第二个、第三个模糊角度范围,按照同样的方式完成解模糊处理,最终实现雷达俯仰不模糊测角范围的大幅提升。
另外如图4所示,本申请还提供了一种雷达干涉测角解模糊装置60,用于处理目标靠近状态下的目标俯仰角模糊,所述装置60包括:数据获取模块61,用于获取雷达照射周期的目标信息,目标信息包括目标距离和目标俯仰角;数据判断模块62,用于根据目标距离判断雷达目标是否落入雷达天线的主瓣范围内,若落入,则目标信息作为解模糊的基准,如不落入,则目标信息不作为解模糊的基准;数据处理模块63,用于根据雷达前一照射周期和雷达当前照射周期的目标信息获得雷达目标的俯仰角差值,若俯仰角差值小于预设门限,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角即为雷达当前照射周期的目标俯仰角,若俯仰角差值大于预设门限且介于预设门限与至少一个雷达俯仰角不模糊周期之间,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角为雷达当前照射周期的目标俯仰角与至少一个雷达俯仰角不模糊周期之差。
在本申请的装置一实施方式中,预设门限/阈值门限的范围介于一半的雷达俯仰角不模糊周期与雷达俯仰角不模糊周期之间。
在本申请的装置一实施方式中,数据判断模块中,雷达天线的主瓣范围根据如下格式确定:L=H/tanα,式中,L为雷达天线的主瓣范围,H为雷达探测高度,α为雷达俯仰角不模糊范围。
最后,本申请提供了一种雷达系统,雷达系统包括:一个或多个处理装置;存储装置,其上存储有一个或多个程序;当一个或多个程序被一个或多个处理装置执行,使得一个或多个处理器实现如上任一的方法。
其中通常情况下,上述雷达干涉测角解模糊装置可由雷达系统中的处理机实现完成,当然也可以另外增加处理装置。
本申请的基于典型航迹的雷达干涉角不模糊解模糊方法、装置及雷达系统具备测角精度高、探测范围广的优点,且通过优化软件便可实现,大大节约了系统研制成本,降低了系统实现的难度和复杂度,解决了雷达近距离时空域覆盖小的问题,增强了雷达对低空慢速目标的探测和跟踪能力,极大提升了低空监视雷达的作战效能。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种雷达干涉测角解模糊方法,用于处理目标靠近状态下的目标俯仰角模糊,其特征在于,所述方法包括
获取雷达前一照射周期的目标信息,所述目标信息包括目标距离和目标俯仰角;
根据所述目标距离判断雷达目标是否落入雷达天线的主瓣范围内,若落入,则所述目标信息作为解模糊的基准,如不落入,则所述目标信息不作为解模糊的基准;
获取雷达当前照射周期的目标信息,并根据雷达前一照射周期和雷达当前照射周期的目标信息获得雷达目标的俯仰角差值,若所述俯仰角差值小于预设门限,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角即为雷达当前照射周期的目标俯仰角,若所述俯仰角差值大于预设门限且介于预设门限与至少一个雷达俯仰角不模糊周期之间,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角为雷达当前照射周期的目标俯仰角与所述至少一个雷达俯仰角不模糊周期之差。
2.如权利要求1所述的雷达干涉测角解模糊方法,其特征在于,所述预设门限的范围介于一半的雷达俯仰角不模糊周期与雷达俯仰角不模糊周期之间。
3.如权利要求1所述的雷达干涉测角解模糊方法,其特征在于,所述雷达天线的主瓣范围根据如下格式确定:
L=H/tanα
式中,L为雷达天线的主瓣范围,H为雷达探测高度,α为雷达俯仰角不模糊范围。
4.一种雷达干涉测角解模糊装置,用于处理目标靠近状态下的目标俯仰角模糊,其特征在于,所述装置包括
数据获取模块,用于获取雷达照射周期的目标信息,所述目标信息包括目标距离和目标俯仰角;
数据判断模块,用于根据所述目标距离判断雷达目标是否落入雷达天线的主瓣范围内,若落入,则所述目标信息作为解模糊的基准,如不落入,则所述目标信息不作为解模糊的基准;
数据处理模块,用于根据雷达前一照射周期和雷达当前照射周期的目标信息获得雷达目标的俯仰角差值,若所述俯仰角差值小于预设门限,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角即为雷达当前照射周期的目标俯仰角,若所述俯仰角差值大于预设门限且介于预设门限与至少一个雷达俯仰角不模糊周期之间,则雷达目标当前照射周期的不模糊俯仰角为雷达当前照射周期的目标俯仰角与所述至少一个雷达俯仰角不模糊周期之差。
5.如权利要求4所述的雷达干涉测角解模糊装置,其特征在于,所述预设门限的范围介于一半的雷达俯仰角不模糊周期与雷达俯仰角不模糊周期之间。
6.如权利要求1所述的雷达干涉测角解模糊装置,其特征在于,所述数据判断模块中,所述雷达天线的主瓣范围根据如下格式确定:
L=H/tanα
式中,L为雷达天线的主瓣范围,H为雷达探测高度,α为雷达俯仰角不模糊范围。
7.一种雷达系统,其特征在于,所述雷达系统包括:
一个或多个处理装置;
存储装置,其上存储有一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理装置执行,使得所述一个或多个处理装置实现如权利要求1至3中任一所述的方法。
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