子阵级和差波束形成及测角方法研究

大型面阵采用子阵级波束形成降低了计算量和接收通道数,由于只有一套功分网络,无法有效抑制差波束的副瓣。针对单脉冲相控阵系统,在子阵级采用数字加权抑制差波束的副瓣,使用虚拟子阵差波束的加权系数对子阵级输出进行幅度修正,改善了差波束的副瓣性能。基于对称取反的子阵级差波束形成,提出了改进的基于正弦空间坐标系的和差波束测角误差曲线建立及方法,对不同频率及不同波束指向只需建分别立方位和俯仰各一条误差曲线,降低了查表运算量和数据存储需求。仿真结果验证了本文方法的可行性和有效性。     

主瓣干扰下单脉冲测角技术研究

针对二维数字阵列雷达在主瓣干扰下的测角问题,给出了四通道单脉冲测角方法。相对传统数字阵列雷达的三通道测角方法,增加一个双差通道,应用主瓣干扰对消技术,在方位和俯仰方向上分别形成和差波束,然后利用单脉冲技术测角。形成的和差波束在干扰方向形成零陷,同时保持原来的单脉冲比。仿真结果显示,该技术可以在抑制主瓣干扰的同时保持较高的测角精度,且测角精度与信噪比、目标和干扰方向有关。     

一种改进的两维阵列数字单脉冲测角方法

针对两维阵列数字单脉冲测角,提出一种改进的方法,首先完成一组无等效孔径变化效应的偏差测量,然后通过高阶多项式拟合进一步实现方位和俯仰联合测角,以改善测角误差性能.通过分析无等效孔径变化效应偏差角与方位和俯仰差之间的关系,得到了相应的测角方法;并通过仿真验证了该方法是有效的.     

一种基于u-v空间的相控阵雷达测角方法

现代雷达通常采用接收同时多波束实现大的空域覆盖,减小扫描周期、节省时间资源。此时可采用相邻波束比幅测角的方法进行测角,但相邻波束目标回波幅度比值与角度之间的非线性关系导致需要事先针对不同波位和频点建立多个误差关系曲线表,不仅建表繁琐,同时会带来存储负担。针对该现象本文提出了一种基于u-v空间的相邻波束比幅测角方法,该方法只需要事先建立方位俯仰各一条误差曲线,适用于不同波位和不同频点的角度测量,通过仿真实验验证,该方法有效简化了测角流程、降低了测角运算复杂度。     

一种基于共形阵的自适应单脉冲测角方法

针对主瓣干扰背景下,当共形阵采用常规自适应单脉冲方法测角时,其单脉冲比曲线严重失真,导致测角精度严重下降的问题,提出了一种基于共形阵的自适应单脉冲测角方法。该方法首先对阵列进行常规自适应和波束形成,得到阵列和波束输出;然后通过施加单脉冲比约束求取自适应差波束权矢量,从而形成阵列差波束输出;最后利用输出的和、差波束实现测角。仿真结果表明,和常规方法相比,该方法能在抑制主瓣干扰的同时,较好地保证共形阵对目标方位角、俯仰角的测角精度。     

一种基于共形阵的自适应单脉冲测角方法

针对主瓣干扰背景下,当共形阵采用常规自适应单脉冲方法测角时,其单脉冲比曲线严重失真,导致测角精度严重下降的问题,提出了一种基于共形阵的自适应单脉冲测角方法。该方法首先对阵列进行常规自适应和波束形成,得到阵列和波束输出;然后通过施加单脉冲比约束求取自适应差波束权矢量,从而形成阵列差波束输出;最后利用输出的和、差波束实现测角。仿真结果表明,和常规方法相比,该方法能在抑制主瓣干扰的同时,较好地保证共形阵对目标方位角、俯仰角的测角精度。     

基于幅相线性约束的自适应和差波束形成方法研究

阵列雷达自适应和差波束单脉冲测角面临信号对消、训练样本有限、波束保形及零点约束困难等问题.针对上述问题,本文提出基于幅相线性约束的自适应和差波束形成方法.该方法通过增加对主瓣临近角度的幅相线性约束条件,有效的克服和波束信号对消的现象;通过引入相位约束条件,使得差波束的在主瓣方向逼近静态差波束,具有良好的稳健性.同时通过合理的设计幅相约束条件实现了单脉冲和差波束测角二维解耦合.仿真实验验证了本文方法的有效性.     

一种改进子空间投影自适应单脉冲算法

自适应单脉冲技术由于能有效地抑制干扰,同时比较准确地估计出信号源的方位,因而被广泛的用于跟踪、制导雷达。经典自适应单脉冲算法都采用一阶线性逼近方法,忽略了高次项对角度估计的影响,从而导致角度估计在单脉冲比非线性区域具有大的估计误差。针对这个问题,该文提出令高次项为零的约束条件,并结合干扰信号子空间计算自适应差波束权重,最后将自适应和、差波束权重代入经典的自适应单脉冲算法,在简化角度估计公式的同时,给出信号源方位。同时,该文给出了约束点位置选取的基本规则。通过上述方法,高次项的被忽略变得更加合理,自适应单脉冲的有效测角范围进一步变大,同时角度估计误差进一步降低。计算机仿真结果验证了算法的正确性和有效性。     

一种基于GSC的自适应和差测角方法

在阵列信号处理中,通常利用和差波束估计目标角度,存在干扰时自适应波束形成在干扰方向形成零陷、和差波束的主瓣方向图产生畸变、和差波束比与普通波束形成存在偏差、角度估计结果误差较大等问题。为解决上述问题,开展了无需校正的自适应和差波束测角研究,提出一种基于广义旁瓣相消器的和差波束双通道结构,该结构可以在抑制干扰的同时保持主瓣波束方向图,角度估计结果精度高。仿真结果表明,提出的方法在有效抑制干扰的同时,保持了良好的单脉冲特性。     

二维相控阵单脉冲跟踪测角方法的研究与应用

介绍了一种单脉冲跟踪新方法。该方法利用正弦空间变换，将单脉冲角敏函数在天线阵面坐标系中随扫描角的非线性变化特征转变为正弦空间中简单平移的线性变化特征，使得二维相扫测角系统在装订角敏函数时，方位和仰角仅需各装订一条曲线，不仅节约了大量存储空间，而且消除了分区装订和波控机量化引入的误差，极大地提高了雷达跟踪精度。     

基于对角差信号的单脉冲雷达二维角估计新方法

传统单脉冲雷达具有方位、俯仰二维角度的测量能力,其角度分辨率取决于天线波束宽度,对主波束宽度内的双/多目标不具备分辨能力。为了提高传统单脉冲雷达测角分辨能力,提出一种新的单脉冲雷达系统结构,巧妙地提取和利用了雷达对角线差通道的接收信号,通过建立新的雷达观测方程,提出了四通道单脉冲联合测角新方法,一次脉冲测量即可同时获得两个目标的角度信息,推导了二维单脉冲角估计的解析表达式。新方法计算量少,工程易实现,可使单脉冲雷达的角度分辨率至少达到波束宽度的三分之一,显著提高了单脉冲雷达的角度分辨能力。在不同信噪比和两目标回波功率比条件下,对新方法进行了仿真分析,验证了方法的有效性。     

基于单脉冲测角理论的相位中心计算方法

对于不规则阵元分布的相控阵天线,其相位中心计算问题一直是一个工程难题。目前常用的相位中心计算方法有移动参考点法、相位梯度法、最小二乘法等。这些方法都是从相控阵天线的方向图远场的电磁特性来分析的,没有充分利用天线阵元分布的对称特性,运算时多次使用近似导致累计误差较大。目前大型相控阵雷达天线的阵元排布大多呈现对称分布特点,如铺路爪雷达和丹麦眼镜蛇雷达等。针对这些具有子阵对称特性的天线阵列,提出一种基于相位和差测角的相位中心计算方法。该方法从阵列信号处理的角度出发,先求出和波束输出值,再求出俯仰差波束输出值和方位差波束输出值;然后在波束指向角和目标来向角相差不大的条件下,用和波束值分别与俯仰差波束值...     

可控测角精度和范围的数字阵列单脉冲和差波束优化

针对大角度覆盖范围目标快速定位以及机动目标精确角度跟踪的需要,该文提出一种基于可控测角精度和范围的数字阵列单脉冲和差波束迭代快速优化算法。算法可以根据期望的测角精度或期望测角区间,以函数形式给出修正的期望和差波束方向图主瓣区域,然后采用所提出的快速区域加权方向图综合算法闭式优化得到和差波束方向图。该算法通过迭代优化可以在给定输入信噪比和测角精度需求的前提下,最大化单脉冲角度估计的有效测角区间,或者在给定的测角范围内,最优化测角精度。     

主/旁瓣干扰对单脉冲测角的影响分析

存在干扰的情况下,采用自适应阵列信号处理可以有效地抑制干扰.在对单脉冲特性曲线的影响因素进行分析的基础上,研究了基于单脉冲比的最大似然法角度估计算法及干扰情况下的单脉冲测角技术,对线性约束最小方差单脉冲算法进行了仿真分析,仿真过程中采用泰勒加权以降低和波束旁瓣.结果表明,将主瓣内的干扰置零,会导致和差波束的畸变.和差波束的畸变导致在单脉冲特性曲线中出现奇异值,奇异值将导致在一个检测单元内的角度估计模糊.     

平面相控阵天线和差分布馈电网络设计

大型单脉冲相控天线馈电网络的接收波束存在"和差矛盾"问题,传统的解决方案需要相当复杂的馈电网络和硬件成本。因此提出一种馈电网络设计方法,在获得接收和波束、方位差波束以及俯仰差波束低副瓣电平的同时,降低大型单脉冲相控阵天线馈电网络的复杂性。用该方法设计的3 000单元二维相扫平面阵列天线馈电网络,仿真结果为:接收和波束副瓣电平<-28 d B,俯仰差波束副瓣电平<-22 d B,方位差波束副瓣电平<-22 d B,仿真结果验证了该设计方法的有效性。     

一维有源相扫搜索雷达角度修正

本文对俯仰一维有源相扫串馈形式阵列雷达测角误差来源进行了分析。由于色散角、雷达倾斜角的存在,如果处理不当就会给雷达方位、俯仰测角带来一定误差。本文对不同色散角、不同倾斜角情况下的雷达方位、俯仰进行了推导,得出了雷达方位、雷达俯仰随色散角、倾斜角的变化公式。并对雷达旋转90度垂直安装在转台上的测试方法进行了分析,给出了转台方位转动角度和目标俯仰角度的关系。推导出的角度修正算法在雷达产品上进行了验证,达到了理想的效果。     

稀布阵综合脉冲孔径雷达基于单脉冲测角方法的研究

研究了稀布阵综合脉冲孔径雷达（ＳＩＡＲ）基于单脉冲测角的原理、方法及其工程实现，推导了测角误差函数，讨论了距离、方位和仰角之间的耦合影响，提出了一种消去比相法测角时方位和仰角之间耦合效应的简便方法。最后通过计算机仿真证明了ＳＩＡＲ采用这种方法进行角度测量与目标跟踪的可行性。     

一维相控阵振幅-相位单脉冲测角特性分析

研究了一维相控阵天线系统幅度加权、和差波束形成机理,分析了和差波束形成器前高频幅相不平衡、和差波束形成器后中频幅相不平衡对振幅-相位和差单脉冲测角特性的影响,给出了数字接收机角误差提取方法。仿真结果表明,高频幅度不平衡使测角灵敏度下降,瞄准轴偏移;高频相位不平衡使瞄准轴有显著偏移;中频幅度不平衡使定向斜率曲线偏离理想斜率; 中频相位不平衡对测量结果影响不大。     

一种二维数字阵列雷达的和差波束测角方法

研究了基于窗函数的二维数字阵列雷达和差波束测角方法。该方法在较大幅相噪声条件下能保证测角误差信号基本不变,且使用和波束与差波束共轭乘积虚部的正负号来确定目标角度相对于主波束的偏向,简化了确定目标偏向的计算过程,给出了数字阵列雷达中数字和差波束测角的详细过程。计算机仿真和实测结果表明,该方法具有良好的测角性能,适合于工程实际应用。     

单脉冲寻向天线和目标的一体化仿真及测角误差分析

本文通过矩量法及其高效数值方法（MLFMA）对近距离目标--单脉冲收发天线的电磁互作用进行一体化数值仿真,定量研究了单脉冲天线的近场角度测量特性.在该近场模型中,目标散射近场的幅、相分布和同轴探针激励的喇叭单脉冲天线的辐射场（对应远场和波束）、接收端响应（对应远场差波束）均采用全波数值模拟获得.首先,计算单脉冲天线的辐射场并将其作为对目标照射的激励条件;接着,计算目标散射近场的空间分布;并计算出单脉冲天线所接收到的目标散射场;最后,使用幅值法和相位法计算出单脉冲天线近场测角角度,并在此基础上对近距离测角误差进行研究.在导弹目标算例中,将天线--目标一体化建模和天线口径面上散射近场的幅、相分布计算结果用于近距离条件下单脉冲天线测角误差的研究,并通过频率、距离的变化对测角精度做了对比分析;发现目标近场散射幅、相分布的非均匀性,是导致单脉冲天线近距离角度测量产生较显著的测角误差的主要原因;而频率较低时,测角误差较小.文中给出了物理解释,并提出近距离测向时借助于较低频信号的校正以降低测角误差的建议.