【摘要】：傳統(tǒng)單脈沖雷達(dá)具有方位、俯仰二維角度的測(cè)量能力,其角度分辨率取決于天線波束寬度,對(duì)主波束寬度內(nèi)的雙/多目標(biāo)不具備分辨能力。為了提高傳統(tǒng)單脈沖雷達(dá)測(cè)角分辨能力,提出一種新的單脈沖雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),巧妙地提取和利用了雷達(dá)對(duì)角線差通道的接收信號(hào),通過(guò)建立新的雷達(dá)觀測(cè)方程,提出了四通道單脈沖聯(lián)合測(cè)角新方法,一次脈沖測(cè)量即可同時(shí)獲得兩個(gè)目標(biāo)的角度信息,推導(dǎo)了二維單脈沖角估計(jì)的解析表達(dá)式。新方法計(jì)算量少,工程易實(shí)現(xiàn),可使單脈沖雷達(dá)的角度分辨率至少達(dá)到波束寬度的三分之一,顯著提高了單脈沖雷達(dá)的角度分辨能力。在不同信噪比和兩目標(biāo)回波功率比條件下,對(duì)新方法進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了方法的有效性。
【圖文】：

深入分析。本文在深入研究常規(guī)三通道單脈沖雷達(dá)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)單脈沖雷達(dá)的對(duì)角線信號(hào)具有極大挖掘和利用的空間，提出了四通道單脈沖雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)的方法，去掉負(fù)載增加一路接收機(jī)后，建立了和信號(hào)、方位差信號(hào)、俯仰差信號(hào)、對(duì)角差信號(hào)數(shù)學(xué)模型;提出了四通道單脈沖聯(lián)合測(cè)角新方法，并從兩個(gè)角度給出了數(shù)學(xué)原理;推導(dǎo)給出了二維單脈沖角估計(jì)的解析表達(dá)式。1提取對(duì)角差信號(hào)的單脈沖雷達(dá)接收機(jī)改進(jìn)常規(guī)三通道單脈沖雷達(dá)如圖1所示，天線接收信號(hào)經(jīng)過(guò)混合器后得到和通道、方位差通道、俯仰差通道三個(gè)通道，只能得到一個(gè)目標(biāo)的方位角和俯仰角。根據(jù)常規(guī)的單脈沖雷達(dá)處理過(guò)程，當(dāng)只存在一個(gè)目標(biāo)時(shí)ΔA=TxΣΔE=TyΣ{(1)式中:Σ、ΔA、ΔE為雷達(dá)經(jīng)過(guò)和差處理得到的已知量;Tx和Ty是未知量，分別為目標(biāo)的方位誤差信號(hào)和俯仰誤差信號(hào)。通過(guò)求解方程可以得到Tx和Ty，進(jìn)而查表得到目標(biāo)的角度信息。當(dāng)存在兩個(gè)目標(biāo)時(shí)Σ=Σ1+Σ2ΔA=Tx1Σ1+Tx2Σ2ΔE=Ty1Σ1+Ty2Σ2{(2)式中:Σ1、Tx1、Ty1為第一個(gè)目標(biāo)的信號(hào)幅度、方位誤差信號(hào)、俯仰誤差信號(hào);Σ2、Tx2、Ty2為另一個(gè)目標(biāo)的信號(hào)幅度、方位誤差信號(hào)、俯仰誤差信號(hào)，均為未知數(shù)。三個(gè)方程的通過(guò)分解實(shí)部和虛部得到六個(gè)方程，然而卻存在八個(gè)未知數(shù)(信號(hào)幅度包含絕對(duì)值和相位兩個(gè)參數(shù))，顯然是無(wú)法求解的，導(dǎo)致常規(guī)的單脈沖雷達(dá)無(wú)法分辨波束內(nèi)的兩個(gè)目標(biāo)。為了求解未知量，需要增加方程的數(shù)量。圖1常規(guī)單脈沖雷達(dá)結(jié)構(gòu)圖通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)目標(biāo)處于不同角度時(shí)，被匹配負(fù)載吸收的對(duì)角差信號(hào)ΔΔ具有不同的響應(yīng)，這意味著ΔΔ中含有目標(biāo)的角度信息。因此，在常?

導(dǎo)致常規(guī)的單脈沖雷達(dá)無(wú)法分辨波束內(nèi)的兩個(gè)目標(biāo)。為了求解未知量，，需要增加方程的數(shù)量。圖1常規(guī)單脈沖雷達(dá)結(jié)構(gòu)圖通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)目標(biāo)處于不同角度時(shí)，被匹配負(fù)載吸收的對(duì)角差信號(hào)ΔΔ具有不同的響應(yīng)，這意味著ΔΔ中含有目標(biāo)的角度信息。因此，在常規(guī)單脈沖雷達(dá)的基礎(chǔ)上，引入輔助差通道，能夠得到額外信息，增加方程的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)波束內(nèi)兩個(gè)目標(biāo)的分辨。具體實(shí)現(xiàn)中，在常規(guī)三通道單脈沖雷達(dá)的基礎(chǔ)上，將圖1中接入匹配負(fù)載的ΔΔ信號(hào)引出作為輔助通道，得到一種具有四個(gè)接收通道的單脈沖雷達(dá)，如圖2所示。圖2包含對(duì)角差通道的單脈沖雷達(dá)結(jié)構(gòu)圖2基于對(duì)角差的單脈沖聯(lián)合測(cè)角新方法和數(shù)學(xué)原理對(duì)于單個(gè)目標(biāo)，對(duì)角差通道響應(yīng)滿足以下條件ΣΔΔ=ΔAΔE(3)進(jìn)一步化簡(jiǎn)，可以得到ΔΔ=ΔAΣΔEΣΣ=TxTyΣ(4)當(dāng)存在兩個(gè)目標(biāo)時(shí)，可以得到以下方程組Σ=Σ1+Σ2ΔA=Tx1Σ1+Tx2Σ2ΔE=Ty1Σ1+Ty2Σ2ΔΔ=Tx1Ty1Σ1+Tx2Ty2Σ2(5)求解可得Tx，n=(A－D)±(A－D)2－4i酔B2BTy，n=BTx，n－AC(6)其中n=1，2，A=Im(ΔAΔ*E)B=Im(ΣΔ*E)C=Im(ΣΔ*A)D=－Im(ΣΔ*Δ)E=Im(ΔAΔ*Δ)F=Im(ΔEΔ*Δ)(7)從式(7)可以看出，對(duì)波束內(nèi)兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行角分辨時(shí)，直接利用四個(gè)通道的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，不需要兩個(gè)目標(biāo)的回波功率比、回波幅度概率分布等先驗(yàn)信—23—·信號(hào)處理·戴幻堯，等:基于對(duì)角差信號(hào)的單脈沖雷達(dá)二維角估計(jì)新方法2017，39(1)

【參考文獻(xiàn)】

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