一種分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達【技術(shù)領域】，涉及分布式寬帶相控陣雷達布陣與帶寬選擇，具體地說是公開了一種分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法，其可以通過優(yōu)化基線長度及帶寬，最大程度地降低寬帶合成方向圖的旁瓣，可用于分布式寬帶相控陣雷達布陣及信號帶寬選擇。通過構(gòu)造一個關(guān)于方向圖、基線長度和信號帶寬的優(yōu)化函數(shù)，以主瓣外最高的峰值旁瓣電平最小為目標條件，尋找優(yōu)化的基線長度D及信號帶寬B。本發(fā)明在保持陣列測角精度的前提下，通過優(yōu)化方法，對基線長度和信號帶寬進行搜索，得到最優(yōu)的基線長度與信號帶寬，使得合成方向圖峰值旁瓣電平最低。
【專利說明】一種分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達【技術(shù)領域】，涉及分布式寬帶相控陣雷達布陣與帶寬選擇，具體地說是一種分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法，其可以通過優(yōu)化基線長度及帶寬，最大程度地降低寬帶合成方向圖的旁瓣，可用于分布式寬帶相控陣雷達布陣及信號帶寬選擇。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，雷達在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中起著越來越重要的作用，而寬帶信號由于抗干擾能力強、分辨率高、攜有的信息量大等優(yōu)點在雷達中得到了廣泛的應用。陣列的物理孔徑是與陣列波達方向估計性能密切相關(guān)的重要參數(shù)，陣列的物理孔徑越大，陣列的角分辨率和波達方向估計精度就越高。為了提高陣列的角分辨率和波達方向估計精度，就需要擴展陣列的物理孔徑，最普遍的方法就是增加陣列的陣元數(shù)。然而，增加陣列的陣元數(shù)必然伴隨著陣列機動性的降低和硬件成本提高。另一方面隨著雷達規(guī)模的增加，其生存能力迅速降低，即所謂易損性，作為武器系統(tǒng)其生存能力是十分重要的，如今精確制導武器已普遍使用，一個固定目標的大雷達極易受到攻擊，因此作為武器系統(tǒng)必須是可以機動的。
[0003]為了在不增加系統(tǒng)軟硬件成本的基礎上提高陣列波達方向估計性能，很多學者提出了稀疏布陣，采用稀疏布陣的方式可以有效地解決以上問題，在保持陣列原有孔徑的基礎上，稀疏布陣可以提高陣列的機動性和分辨力，降低硬件成本，分布式陣列便是一種特殊的稀疏布陣方式。美國的下一代彈道導彈防御雷達技術(shù)標準中也提出了分布式相參合成陣列的彈道導彈防御雷達系統(tǒng)，分布式陣列的大孔徑提高了測角精度與分辨率，增強了雷達的威力，也提聞了雷達系統(tǒng)的機動性。
[0004]陣列的布陣方式優(yōu)化是雷達設計中的一個重要方面，各種類型的優(yōu)化方法在近年來得到了大量學者的廣泛研究。如Michael Riibsamen在IEEE Trans.0n SP上發(fā)表的文章《Sparse Array Design for Azimuthal Direction-of-Arrival Estimation》便是一種較好的優(yōu)化布陣方法，陳根華等人2012年在《電子信息學報》上也提出了分布式陣列及其布陣優(yōu)化方式。但是這些優(yōu)化方法都是針對窄帶信號，寬帶信號由于其帶寬大，頻點多，增加了陣列優(yōu)化的難度，如謝锘在其博士論文《寬帶相干源測向算法研究及實現(xiàn)》中也說明了這些問題，這些困難間接地阻礙了寬帶雷達的應用。
[0005]將分布式陣列結(jié)合寬帶信號得到分布式寬帶相控陣雷達，其具有寬帶信號和分布式陣列的共同優(yōu)點，但是，由于寬帶信號與窄帶信號不同，其頻點較多，不同的布陣方式，在不同頻點的效果不一致，這間接地增加了布陣的難度。現(xiàn)有的優(yōu)化布陣方式，已不能適用于分布式寬帶相控陣雷達，隨著雷達系統(tǒng)的發(fā)展，亟需一種新的適用于分布式寬帶相控陣雷達的布陣優(yōu)化方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述方法的不足，提供一種分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法，其從寬帶信號的特點出發(fā)，通過合理的設計優(yōu)化函數(shù)，得到分布式寬帶相控陣雷達的優(yōu)化布陣方式。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明的采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0008]一種分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]步驟1:確定分布式寬帶相控陣雷達包括兩個相同子陣，子陣按照均勻線陣排列，子陣內(nèi)陣元間距為山兩個子陣的陣元總數(shù)為2N，中心頻率為&，中心頻率對應的波長為入=(:/%，c為光速，d= λ /2，兩個子陣間的距離為基線長度D，且D≥d，信號帶寬為B，信號帶寬B分為K個等間距的頻點，第{k|k=l, 2，3，...，K}個頻點的頻率為
[0010]fk= (f0-B/2) +B X (k-1) /K
[0011]其相應的導向矢量為
【權(quán)利要求】
1.一種分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:確定分布式寬帶相控陣雷達包括兩個相同子陣，子陣按照均勻線陣排列，子陣內(nèi)陣元間距為d，兩個子陣的陣元總數(shù)為2N，中心頻率為&，中心頻率對應的波長為λ =C/fQ，c為光速，d=A/2,兩個子陣間的距離為基線長度D，且D 3d，信號帶寬為B，信號帶寬B分為K個等間距的頻點，第{k|k=l，2，3，...，K}個頻點的頻率為fk=(f0-B/2)+BX (k-l)/K其相應的導向矢量為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，步驟3中，當信號帶寬B確定的情況下，信號帶寬分為K個等間距的頻點，第{k|k=l, 2，3，...，K}個頻點的頻率為fk=(f0-B/2)+BX (k_l)/K，代入
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，步驟3中，當基線長度D確定的情況下，信號帶寬分為K個等間距的頻點，第{k|k=l，2，3，...，K}個頻點的頻率為fk=(fQ-B/2)+BX (k_l)/K，代入
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式寬帶相控陣雷達陣列基線長度及帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，步驟3中，當基線長度D、信號帶寬B均不確定的情況下，信號帶寬分為K個等間距的頻點，第{k I k=l，2，3，...，K}個頻點的頻率為fk= (f0-B/2) +B X (k_l) /K，代入
【文檔編號】G01S7/42GK103792525SQ201410030573
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】楊明磊, 陳伯孝, 王毅, 高龍超 申請人:西安電子科技大學