CN113985401A - 提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，其包括由多个雷达组成的雷达组，每个雷达的发射机输出射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以发射波束的形式向目标定向发射探测信号；每个雷达的天线收集从目标返回的来自雷达组全部探测信号的回波信号，并将来自雷达组全部探测信号的回波信号经双工器传输至接收机，由接收机对此回波信号进行处理；雷达组中的每个雷达的接收机输出的多个视频积分信号通过组合器加以组合，产生合成信号。本发明通过将较低灵敏度且低成本的雷达进行小幅度的技术改进、结合，能够提高雷达的灵敏度及其探测的范围。

Description

提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法
技术领域
本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其是涉及一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法。
背景技术
在雷达系统和信号处理技术领域，始终关注度最高的就是对低雷达散射截面积目标的探测和远距离目标的探测。为满足这一需求，一直是通过研制体积更大、天线更大、发射机更大、接收机灵敏度更高的雷达来实现，然而，这也导致成本更加昂贵，系统结构更加复杂。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，其通过组合多个雷达的信号以实现更大的探测距离、更高的雷达灵敏度和探测角精度。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种雷达组合系统，其包括依次顺序连接的雷达组、组合器和阈值检测器，所述雷达组包括N个雷达，N为大于等于2的正整数，每个雷达包括天线、发射机、接收机和双工器，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机均与双工器连接；所述接收机包括低噪声放大器、至少两个混频器、激励器、至少两个信号处理器和至少两个包络检波器，混频器、信号处理器、包络检波器的数量均与雷达组中雷达的数量一致，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与至少两个混频器的输入端相连，至少两个混频器的输出端分别与至少两个信号处理器的输入端一一对应相连，至少两个信号处理器的输出端分别与至少两个包络检波器的输入端一一对应相连；激励器与发射机、至少两个混频器相连。
一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，其基于上述的雷达组合系统来实现，包括以下步骤：
S1、每个雷达的发射机输出射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以发射波束的形式向目标定向发射探测信号；每个雷达的天线收集从目标返回的来自雷达组全部探测信号的回波信号，并将来自雷达组全部探测信号的回波信号经双工器传输至接收机，由接收机对此回波信号进行处理；
S2、在每个雷达的接收机中，低噪声放大器将从双工器接收的全部回波信号进行放大处理，由至少两个混频器分别对接收到的多路回波信号下变频混频处理，再由至少两个信号处理器分别对处理后的多路回波信号进行脉冲压缩和脉冲多普勒处理，然后由至少两个包络检波器分别对处理后的多路回波信号进行包络检测和视频积分，分别产生多个视频积分信号；
S3、雷达组中的每个雷达的接收机输出的多个视频积分信号通过组合器加以组合，产生合成信号；合成信号传递给阈值检测器进行检测。
一种雷达组合系统，其包括依次顺序连接的雷达组和阈值检测器，所述雷达组包括N个雷达，N为大于等于2的正整数，每个雷达包括天线、发射机、接收机和双工器，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机均与双工器连接；所述接收机包括低噪声放大器、至少两个混频器、激励器、至少两个信号处理器、加法器和包络检波器，混频器、信号处理器的数量均与雷达组中雷达的数量一致，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与至少两个混频器的输入端相连，至少两个混频器的输出端分别与至少两个信号处理器的输入端一一对应相连；至少两个信号处理器中的一个信号处理器、其余雷达的接收机中的一个信号处理器的输出端均与加法器的输入端连接，加法器的输出端与包络检波器的输入端相连，包络检波器的输出端、其余雷达的接收机中的包络检波器的输出端均与第N+1加法器的输入端相连，第N+1加法器的输出端与阈值检测器相连；激励器与发射机、至少两个混频器相连。
一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，其基于上述的雷达组合系统来实现，包括以下步骤：
S1、每个雷达的发射机输出射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以发射波束的形式向目标定向发射探测信号；每个雷达的天线收集从目标返回的来自雷达组全部探测信号的回波信号，并将来自雷达组全部探测信号的回波信号经双工器传输至接收机，由接收机对此回波信号进行处理；
S2、在每个雷达的接收机中，低噪声放大器将从双工器接收的全部回波信号进行放大处理，由至少两个混频器分别对接收到的多路回波信号下变频混频处理，再由至少两个信号处理器分别对处理后的多路回波信号进行脉冲压缩和脉冲多普勒处理；在雷达组中，多个雷达的天线收集的来自于同一雷达的探测信号的回波信号经低噪声放大器、混频器、信号处理器处理后，由同一加法器进行相干叠加，得到合成信号；多路合成信号分别经各自的包络检波器进行包络检测和视频积分后，再通过第N+1加法器将多个包络检测值进行组合，形成最终合成信号；合成信号传递给阈值检测器进行检测。
一种雷达组合系统，其包括依次顺序连接的雷达组、数字信号处理器和阈值检测器，所述雷达组包括N个雷达，N为大于等于2的正整数，每个雷达包括天线、发射机、接收机和双工器，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机均与双工器连接；所述接收机包括低噪声放大器、至少两个混频器、激励器，混频器的数量均与雷达组中雷达的数量一致，激励器与发射机、至少两个混频器相连，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与至少两个混频器的输入端相连；每个雷达的至少两个混频器的输出端均与数字信号处理器的输入端相连，数字信号处理器的输出端与阈值检测器的输入端相连。
一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，其基于上述的雷达组合系统来实现，包括以下步骤：
S1、每个雷达的发射机输出射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以发射波束的形式向目标定向发射探测信号；每个雷达的天线收集从目标返回的来自雷达组全部探测信号的回波信号，并将来自雷达组全部探测信号的回波信号经双工器传输至接收机，由接收机对此回波信号进行处理；
S2、数字信号处理器用于接收来自N个雷达的全部混频器的回波信号，数字信号处理器以数字方式执行脉冲压缩和脉冲多普勒处理、包络检测和视频积分、组合功能，数字信号处理器的输出，即合成信号，提供给阈值检测器。
进一步地，上述的雷达组的至少两个雷达中，两个相邻雷达的天线的相位中心之间具有距离D，D略大于天线的宽度W。
进一步地，上述的每个雷达还包括与天线连接的方位伺服系统，方位伺服系统驱动雷达的天线做方位旋转。
进一步地，上述的雷达组中的N个雷达，天线采用旋转天线或固定天线。
进一步地，上述的雷达组合系统，其还包括与阈值检测器依次连接的跟踪器和显示器。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
该提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，其能够增加单个雷达的探测距离，提高雷达系统灵敏度方面，还能够适应有较小雷达散射截面的目标，距离更远的目标，而无需为此建造更大的雷达；通过将较低灵敏度且低成本的雷达进行小幅度的技术改进、结合，能够提高雷达的灵敏度及其探测的范围。
附图说明
图1是本发明雷达组合系统实施例之一的结构框图；
图2是图1中的两个雷达的发射波束和相应的回波信号路径图；
图3是本发明雷达组合系统实施例之二的结构框图；
图4是本发明雷达组合系统实施例之三的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例一
如图1所示，一种雷达组合系统，其包括依次顺序连接的雷达组、组合器30、阈值检测器32、跟踪器34和显示器36，雷达组包括雷达12a和雷达12b，以雷达12b作为主雷达，所述雷达12a包括天线16a、发射机14a、接收机20a、双工器22a，发射机14a的输出端与天线16a连接，接收机20a的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机与双工器连接，双工器允许天线以分时为基础进行信号的发射和接收；所述接收机20a包括低噪声放大器(LNA)23a、混频器24a-1、混频器24a-2、激励器25a、信号处理器27a-1、信号处理器27a-2、包络检波器28a-1、包络检波器28a-2，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与混频器24a-1、混频器24a-2的输入端相连，混频器24a-1、混频器24a-2的输出端分别与信号处理器27a-1、信号处理器27a-2的输入端相连，信号处理器27a-1、信号处理器27a-2的输出端分别与包络检波器28a-1、包络检波器28a-2的输入端相连；激励器(REX)25a与发射机14a、混频器24a-1、混频器24a-2相连；所述雷达12b包括天线16b、发射机14b、接收机20b、双工器22b，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机与双工器连接；所述接收机20b包括低噪声放大器(LNA)23b、混频器24b-1、混频器24b-2、激励器25b、信号处理器27b-1、信号处理器27b-2、包络检波器28b-1、包络检波器28b-2，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与混频器24b-1、混频器24b-2的输入端相连，上述两混频器将高频RF信号转换到较低中频IF信号，混频器24b-1、混频器24b-2的输出端分别与信号处理器27b-1、信号处理器27b-2的输入端相连，信号处理器27b-1、信号处理器27b-2的输出端分别与包络检波器28b-1、包络检波器28b-2的输入端相连；激励器(REX)25b与发射机14b、混频器24b-1、混频器24b-2相连；激励器25b向雷达12a和雷达12b提供发射载波频率f1和载波频率f2及其调制，以及本振信号LO1和本振信号LO2。
当雷达12b作为主雷达时，雷达12a上的激励器25a处于“旁路”模式，即，它不作为REX工作，而只是在雷达12a内分配激励器25b产生的信号。
上述的雷达12a、雷达12b靠近放置，天线16a、天线16b的相位中心之间具有距离D，D略大于天线16a或天线16b的宽度W，当使用接收相干组合时会形成较大的干涉仪基线，能够将探测角度精度提高一个数量级。
上述的雷达12a、雷达12b还包括分别与天线16a、天线16b连接的方位伺服系统37a、方位伺服系统37b，天线16a、天线16b的旋转通过由方位伺服系统37b提供给方位伺服系统37a的同步信号来实现同步，使得雷达的波束在波束宽度的一小段内朝着相同的方向发射。雷达12a、雷达12b名义上同时发射相同的信号波束，分别为波束40a、波束40b；然而，这些波束可能存在不同。在使用非相干发射操作和非相干接收机组合的情况下，载波频率f1和载波频率f2是不同的。
当载波频率f1和载波频率f2不同时，它们之间的差异可以使其彼此互不干扰，并且可以在雷达的接收机中彼此分离，但同时它们也可以相互接近以允许接收针对相控阵天线的相同相移命令。此外，它们之间的差异还提供频率分集，即，回波振幅在两个频率上是独立的。此外，使用不同的载波频率有助于避免干扰，这种干扰对搜索过程中是不利的。两个雷达都会接收彼此所发射信号的回波。
如图1、2所示，一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，其基于上述的雷达组合系统来实施，包括以下步骤：
S1、雷达12a的发射机14a、雷达12b的发射机14b输出射频信号功率，通过馈线分别输送至相应的天线16a、天线16b，由天线16a、天线16b以发射波束的形式向目标18进行定向发射，天线16a、天线16b收集从目标返回的雷达12a和雷达12b的回波信号，天线16a收集的两路回波信号经双工器22a传输至接收机20a，由接收机20a对回波信号进行处理，天线16b收集的两路回波信号经双工器22b传输至接收机20b，由接收机20b对回波信号进行处理，以探测目标的存在并确定其在距离范围和角度位置；
S2、雷达12a的天线16a向目标18发射的第一波束回波50a被雷达12a接收，同时第一波束回波50b也被雷达12b接收；同理，雷达12b的天线16b向目标18发射的波束回波52b被雷达12b接收，同时波束回波52a也被雷达12a接收；
在雷达12a的接收机20a中，信号处理器27a-1、信号处理器27a-2分别对第一波束回波50a的回波信号e11和第二波束回波52a的回波信号e21进行脉冲压缩和脉冲多普勒处理，分别产生处理后的回波信号S11、回波信号S21；包络检波器28a-1、包络检波器28a-2分别对上述两个处理后的回波信号S11、回波信号S21进行包络检测和视频积分，分别产生视频积分信号V11、视频积分信号V21；
在雷达12b的接收机20b中，信号处理器27b-1、信号处理器27b-2分别对第一波束回波50b的回波信号e12和第二波束回波52b的回波信号e22进行脉冲压缩和脉冲多普勒处理，分别产生处理后的回波信号S12、回波信号S22；包络检波器28b-1、包络检波器28b-2分别对上述两个处理后的回波信号S12、回波信号S22进行包络检测和视频积分，分别产生视频积分信号V12、视频积分信号V22；
将上述四个视频积分信号，视频积分信号V11、视频积分信号V21、视频积分信号V12、视频积分信号V22，通过组合器30进行相加(视频信号叠加)，产生合成信号59；合成信号59传递给阈值检测器32进行检测。阈值检测器32同现有技术中的常规雷达系统的其它元件相连，例如，跟踪器34和显示器36，并向其提供检测信息。
在图1中，第一波束回波50a的回波信号e11、第二波束回波52a的回波信号e21、第一波束回波50b的回波信号e12、第二波束回波52b的回波信号e22在雷达接收机中进行非相干组合。
实施例二
图3中，本发明雷达组合系统，与图1中的相同部分技术特征，省略未画出。
一种雷达组合系统，其包括依次顺序连接的雷达组和阈值检测器32，雷达组包括雷达12a和雷达12b，以雷达12b作为主雷达，所述雷达12a包括天线16a、发射机14a、接收机20a、双工器22a，发射机14a的输出端与天线16a连接，接收机20a的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机与双工器连接；所述接收机20a包括低噪声放大器(LNA)23a、混频器24a-1、混频器24a-2、激励器25a、信号处理器27a-1、信号处理器27a-2、第一加法器60a、包络检波器62a，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与混频器24a-1、混频器24a-2的输入端相连，混频器24a-1、混频器24a-2的输出端分别与信号处理器27a-1、信号处理器27a-2的输入端相连；激励器(REX)25a与发射机14a、混频器24a-1、混频器24a-2相连；所述雷达12b包括天线16b、发射机14b、接收机20b、双工器22b，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机与双工器连接；所述接收机20b包括低噪声放大器(LNA)23b、混频器24b-1、混频器24b-2、激励器25b、信号处理器27b-1、信号处理器27b-2、第二加法器60b、包络检波器62b，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与混频器24b-1、混频器24b-2的输入端相连，混频器24b-1、混频器24b-2的输出端分别与信号处理器27b-1、信号处理器27b-2的输入端相连；激励器(REX)25b与发射机14b、混频器24b-1、混频器24b-2相连；信号处理器27a-1、信号处理器27b-1的输出端均与第一加法器60a的输入端连接，第一加法器60a的输出端与包络检波器62a的输入端连接；信号处理器27a-2、信号处理器27b-2的输出端均与第二加法器60b的输入端连接，第二加法器60b的输出端与包络检波器62b的输入端连接；包络检波器62a、包络检波器62b的输出端均与第二加法器60c的输入端连接，第三加法器的输出端与阈值检测器32相连；激励器25b向雷达12a和雷达12b提供发射载波频率f1和载波频率f2及其调制，以及本振信号LO1和本振信号LO2。
在图3中，通过对本发明雷达组合系统的组合器30进行适当配置，以允许相干地累加具有相同载波频率的处理信号，例如回波信号S11、回波信号S12。
回波信号S11、回波信号S12通过第一加法器60a进行相干叠加，得到合成信号S1；同时回波信号S21、回波信号S22通过第二加法器60b进行相干叠加，得到合成信号S2；上述的合成信号S1、合成信号S2分别为各自的包络检波器62a、包络检波器62b所检测到的包络；第三加法器60c将包络检测信号V1、包络检测信号V2进行组合，形成最终合成信号59。
对于搜索模式，图3中的相干叠加方式与图1中的视频积分(即非相干叠加方式)相比在可检测性方面没有提供任何显著的改进。这是因为处理后的回波信号S11、回波信号S12、回波信号S21、回波信号S22的相位是未知的，因此必须使用具有不同相对相移的加法器组来添加这些信号。
对于跟踪模式，图3中的相干叠加方式能够提供更好的信噪比。
当载波频率f1和载波频率f2相等时，可以使用不同的技术来对处理后的回波信号进行组合。上述四个处理后的回波信号，即回波信号S11、回波信号S12、回波信号S21、回波信号S22，可以相干地组合(跟踪模式)，或者使用相干和非相干积分组合(也可用于跟踪或搜索模式)。当载波频率f1＝载波频率f2时，每个雷达只需要一个混频器。在图1中，对于载波频率f1＝载波频率f2的情况，仅需要使用一对混频器，即混频器24a-l和混频器24b-l，或者混频器24a-2和混频器24b-2。
载波频率f1设置通常仅在轨道模式下与载波频率f2相同。
使用相干积分的潜在优势是能够为跟踪模式提供更高的灵敏度，大约3dB～9dB，这种灵敏度的提升是由于当来自雷达12a和雷达12b的信号同时发射时，相干叠加能够使来自雷达12a和雷达12b的波束在目标18处实现载波频率f1＝载波频率f2。发射信号波束时将产生干涉图样。
如果在一小段波长上，两个雷达的相位中心不为所知，则来自雷达12a和雷达12b的信号将需要进行多次的同时发射，且每次发射的信号之间应具有不同的相对相移，以确保在目标处的相干叠加，即以确保目标接近发射干涉波峰的峰值；具体操作为：首先，尝试一个0°的相对相移，如果没有探测到目标(或者信噪比没有预期的大)，那么再使用一个180°的相对相移；如果目标仍然没有被探测到(或者信噪比不够大)，则可以使用一个90°的相对相移，最后使用一个270°的相对相移。
在接收时，由于不确定来自雷达12a和雷达12b回波信号的相位，因此将使用一组并行信道来执行相干合成，每个信道将两个具有不同相对相移的信号进行累加。例如，在0°～315°的相移范围内，先进行粗移相，即每次45°步进，进行八次移相；在八个可能的相移中确定了信号接收的最佳相对相移之后，再进行细微移相，即采用较小的相位移动对信号进行微调处理，以确定哪一个相移给出了最佳信噪比，从而相比在跟踪模式下获得的雷达信噪比，最终使信噪比提高9dB。
如果在一小段波长上，两个雷达的相位中心为已知，则不必使用具有不同相移的多次信号波发射来获得两台雷达的信号，以便在目标处进行相干累加，即在目标上施加一个发射干涉。相反，在目标上施加一个信号发射和接收干涉所需的相移，根据一小段波束宽度上的目标位置加以确定。目标角度的确定通过雷达操作载波频率f1≠载波频率f2时正常的单脉冲测角信号获得。
在这种情况下，对于组合信号输出，将按照前述的相同方式，参见图3，对雷达12a和雷达12b的标准单脉冲输出进行处理。在本发明中，用作目标角度的估计。如果通过使用单脉冲测量获得用于信号发射和接收的初始相移，然后再找出用于信号发射和接收的更好相移加以限定，则可进一步改善信号发射和接收上的相干叠加。
在载波频率f1＝载波频率f 2的情况下，通过在雷达12和雷达12b上按照时间顺序发射信号，从而使信号的发射或接收不在时间上重叠，能够避免在发射时出现干涉条纹图；然后，在接收时进行适当延迟，能够不相干地添加回波信号。雷达采用顺序发射之后，可无需配备两个接收机。采用了这种技术的雷达，其灵敏度提高了大约6dB。
一旦检测到目标，就能够非常精确地估计目标的方位角或仰角。在载波频率f1≠载波频率f2的情况下，能够在接收干涉宽度的一小段内确定目标的位置角度。通过测量回波信号S12相对于回波信号S11的相位以及回波信号S21相对于回波信号S22的相位来进行该测定。了解这些相位，能够非常准确地估计目标角度，特别是在接收干涉宽度的一小段内，该干涉宽度要比每个雷达的波束宽度窄得多。如上所述，通过在载波频率f1≠载波频率f2的情况下获得的正常单脉冲测量值来消除目标在哪个干涉上的模糊性。
在载波频率f1＝载波频率f2情况下，通过测量来自接收机20a和接收机20b的信号之间的相位(与信号是同时、还是顺序地从雷达12a和雷达12b发射无关)来准确地估计目标角度。
如图4所示，一种雷达组合系统，其包括依次顺序连接的雷达组、数字信号处理器70、阈值检测器32、跟踪器34和显示器36，雷达组包括雷达12a和雷达12b，以雷达12b作为主雷达，所述雷达12a包括天线16a、发射机14a、接收机20a、双工器22a，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机与双工器连接，双工器允许天线以分时为基础进行信号的发射和接收；所述接收机20a包括低噪声放大器(LNA)23a、混频器24a-1、混频器24a-2、激励器25a，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与混频器24a-1、混频器24a-2的输入端相连，上述两混频器将高频RF信号转换到较低中频IF信号；激励器(REX)25a与发射机14a、混频器24a-1、混频器24a-2相连；所述雷达12b包括天线16b、发射机14b、接收机20b、双工器22b，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机与双工器连接；所述接收机20b包括低噪声放大器(LNA)23b、混频器24b-1、混频器24b-2、激励器25b，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与混频器24b-1、混频器24b-2的输入端相连，上述混频器将高频RF信号转换到较低中频IF信号，混频器24a-1、混频器24a-2、混频器24b-1、混频器24b-2的输出端均与数字信号处理器70的输入端相连，数字信号处理器的输出端与阈值检测器32的输入端相连；激励器(REX)25b与发射机14b、混频器24b-1、混频器24b-2相连；激励器25b向雷达12a和雷达12b提供发射载波频率f1和载波频率f2及其调制，以及本振信号LO1和本振信号LO2。
数字信号处理器70用于接收来自混频器24a-1、混频器24a-2、混频器24b-1、混频器24b-2的回波信号。在图4中，信号对应于同相I和正交Q信道。数字信号处理器70以数字方式执行脉冲压缩和脉冲多普勒处理、包络检测和视频积分、组合功能，数字信号处理器70的输出，即合成信号59，提供给阈值检测器32。
尽管数字信号处理器70，可以与雷达12a、雷达12b分开，但是该处理器可以驻留在其中一个或者两个雷达之中。如果数字信号处理器包含在两个雷达之中，则在操作期间仅使用其中一个雷达(作为主机工作)上的数字信号处理器70。同样的，阈值检测32、跟踪器34和显示器36也是如此。为了简化，图4中省略了雷达12a中可能具备的任何数字信号处理、阈值检测、跟踪和显示功能。
雷达12a、雷达12b的天线为旋转天线，本发明的雷达组合系统也适用于使用非旋转相控阵列的雷达。
表1给出了雷达12a、雷达12b组合的不同技术所实现的信噪比(SNR)灵敏度改进(以dB为单位)。对于非波动目标，无论使用相干或非相干积分(发射和/或接收时)，组合雷达(相对于单个雷达)的搜索灵敏度增益大约为6dB。
在跟踪模式的情况下，当在发射时使用相干积分且两台雷达的频率相同(即f1＝f2)时，目标上的信号强度可增加3dB。因此，在总增益为9dB的情况下，相比使用单台雷达探测的目标，其信噪比要高出3dB。
对于波动目标(Swerling II型)的情况，假设上述组合的两个雷达使用的载波频率差异足以提供频率分集。因此，对于90％的Pd雷达，灵敏度增加比不使用频率分集的单个雷达要高出8.7dB。
表1
Figure BDA0003329623370000131
以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雷达组合系统，其特征是：其包括依次顺序连接的雷达组、组合器和阈值检测器，所述雷达组包括N个雷达，N为大于等于2的正整数，每个雷达包括天线、发射机、接收机和双工器，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机均与双工器连接；所述接收机包括低噪声放大器、至少两个混频器、激励器、至少两个信号处理器和至少两个包络检波器，混频器、信号处理器、包络检波器的数量均与雷达组中雷达的数量一致，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与至少两个混频器的输入端相连，至少两个混频器的输出端分别与至少两个信号处理器的输入端一一对应相连，至少两个信号处理器的输出端分别与至少两个包络检波器的输入端一一对应相连；激励器与发射机、至少两个混频器相连。
2.一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，基于权利要求1所述的雷达组合系统来实现，其特征是：其包括以下步骤：
S1、每个雷达的发射机输出射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以发射波束的形式向目标定向发射探测信号；每个雷达的天线收集从目标返回的来自雷达组全部探测信号的回波信号，并将来自雷达组全部探测信号的回波信号经双工器传输至接收机，由接收机对此回波信号进行处理；
S2、在每个雷达的接收机中，低噪声放大器将从双工器接收的全部回波信号进行放大处理，由至少两个混频器分别对接收到的多路回波信号下变频混频处理，再由至少两个信号处理器分别对处理后的多路回波信号进行脉冲压缩和脉冲多普勒处理，然后由至少两个包络检波器分别对处理后的多路回波信号进行包络检测和视频积分，分别产生多个视频积分信号；
S3、雷达组中的每个雷达的接收机输出的多个视频积分信号通过组合器加以组合，产生合成信号；合成信号传递给阈值检测器进行检测。
3.一种雷达组合系统，其特征是：其包括依次顺序连接的雷达组和阈值检测器，所述雷达组包括N个雷达，N为大于等于2的正整数，每个雷达包括天线、发射机、接收机和双工器，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机均与双工器连接；所述接收机包括低噪声放大器、至少两个混频器、激励器、至少两个信号处理器、加法器和包络检波器，混频器、信号处理器的数量均与雷达组中雷达的数量一致，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与至少两个混频器的输入端相连，至少两个混频器的输出端分别与至少两个信号处理器的输入端一一对应相连；至少两个信号处理器中的一个信号处理器、其余雷达的接收机中的一个信号处理器的输出端均与加法器的输入端连接，加法器的输出端与包络检波器的输入端相连，包络检波器的输出端、其余雷达的接收机中的包络检波器的输出端均与第N+1加法器的输入端相连，第N+1加法器的输出端与阈值检测器相连；激励器与发射机、至少两个混频器相连。
4.一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，基于权利要求3所述的雷达组合系统来实现，其特征是：其包括以下步骤：
S1、每个雷达的发射机输出射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以发射波束的形式向目标定向发射探测信号；每个雷达的天线收集从目标返回的来自雷达组全部探测信号的回波信号，并将来自雷达组全部探测信号的回波信号经双工器传输至接收机，由接收机对此回波信号进行处理；
S2、在每个雷达的接收机中，低噪声放大器将从双工器接收的全部回波信号进行放大处理，由至少两个混频器分别对接收到的多路回波信号下变频混频处理，再由至少两个信号处理器分别对处理后的多路回波信号进行脉冲压缩和脉冲多普勒处理；在雷达组中，多个雷达的天线收集的来自于同一雷达的探测信号的回波信号经低噪声放大器、混频器、信号处理器处理后，由同一加法器进行相干叠加，得到合成信号；多路合成信号分别经各自的包络检波器进行包络检测和视频积分后，再通过第N+1加法器将多个包络检测值进行组合，形成最终合成信号；合成信号传递给阈值检测器进行检测。
5.一种雷达组合系统，其特征是：其包括依次顺序连接的雷达组、数字信号处理器和阈值检测器，所述雷达组包括N个雷达，N为大于等于2的正整数，每个雷达包括天线、发射机、接收机和双工器，发射机的输出端与天线连接，接收机的输入端与天线连接，天线、发射机、接收机均与双工器连接；所述接收机包括低噪声放大器、至少两个混频器、激励器，混频器的数量均与雷达组中雷达的数量一致，激励器与发射机、至少两个混频器相连，低噪声放大器的输入端与双工器的输出端连接，输出端与至少两个混频器的输入端相连；每个雷达的至少两个混频器的输出端均与数字信号处理器的输入端相连，数字信号处理器的输出端与阈值检测器的输入端相连。
6.一种提高作用距离、灵敏度和角跟踪精度的雷达组合探测方法，基于权利要求5所述的雷达组合系统来实现，其特征是：其包括以下步骤：
S1、每个雷达的发射机输出射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以发射波束的形式向目标定向发射探测信号；每个雷达的天线收集从目标返回的来自雷达组全部探测信号的回波信号，并将来自雷达组全部探测信号的回波信号经双工器传输至接收机，由接收机对此回波信号进行处理；
S2、数字信号处理器用于接收来自N个雷达的全部混频器的回波信号，数字信号处理器以数字方式执行脉冲压缩和脉冲多普勒处理、包络检测和视频积分、组合功能，数字信号处理器的输出，即合成信号，提供给阈值检测器。
7.根据权利要求1、3或5所述的雷达组合系统，其特征是：其雷达组的至少两个雷达中，两个相邻雷达的天线的相位中心之间具有距离D，D略大于天线的宽度W。
8.根据权利要求1、3或5所述的雷达组合系统，其特征是：其每个雷达还包括与天线连接的方位伺服系统，方位伺服系统驱动雷达的天线做方位旋转。
9.根据权利要求1、3或5所述的雷达组合系统，其特征是：其雷达组中的N个雷达，天线采用旋转天线或固定天线。
10.根据权利要求1、3或5所述的雷达组合系统，其特征是：其还包括与阈值检测器依次连接的跟踪器和显示器。
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