一種用于識(shí)別旁瓣穿刺虛警的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于識(shí)別旁瓣穿刺虛警的方法，該方法包括：相位差獲取步驟，根據(jù)預(yù)設(shè)波束調(diào)度模型調(diào)整雷達(dá)波束，使得雷達(dá)波束從目標(biāo)方位掃過，并根據(jù)接收到的回波計(jì)算各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的回波相位差；虛警識(shí)別步驟，根據(jù)回波相位差獲取相位差實(shí)際變化趨勢，將相位差實(shí)際變化趨勢與預(yù)設(shè)相位差變化模型進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果判斷是否存在旁瓣穿刺虛警。本方法能夠夠有效消除旁瓣穿刺造成的虛警問題，簡單易行，不涉及硬件方面的改動(dòng)，能夠廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有的具備和差雙通道的雷達(dá)平臺(tái)。
【專利說明】-種用于識(shí)別旁瓣穿刺虛警的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種用于識(shí)別旁瓣穿刺虛警的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于具有波束調(diào)度靈活、快速便捷等特點(diǎn)，相控陣在二次雷達(dá)系統(tǒng)中具有廣泛的 應(yīng)用。在相控陣體制中，和、差雙通道接收技術(shù)是較常見的信道處理方式，通過對(duì)T/R組件 及和差器的相位控制，形成和波束與差波束，利用差波束對(duì)和波束旁瓣的覆蓋，實(shí)現(xiàn)旁瓣抑 制。
[0003] 然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中，受天線設(shè)計(jì)、制造工藝、安裝位置等諸多因素的影響，與 理論波束相比，實(shí)際的和波束與差波束在方向圖上均會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的凹坑。其中，根據(jù)波束 形成原理，差波束在波束指向關(guān)于陣面軸對(duì)稱位置仍會(huì)出現(xiàn)零深，在和波束不圓度共同作 用下此區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)穿刺現(xiàn)象。例如，圖1示出了極坐標(biāo)下波束指向〇度時(shí)出現(xiàn)的旁瓣穿刺 示意圖，圖2示出了極坐標(biāo)下波束指向30度時(shí)出現(xiàn)的旁瓣穿刺示意圖。
[0004] 根據(jù)單一的二次雷達(dá)回波得到的時(shí)差、幅度、相位差等信息無法判定目標(biāo)來自波 束指向位置還是穿刺位置，若穿刺區(qū)域出現(xiàn)等距離虛假目標(biāo)，將產(chǎn)生虛警，導(dǎo)致目標(biāo)檢測錯(cuò) 誤。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于識(shí)別旁瓣穿刺虛警的方法，所述方法包 括：
[0006] 相位差獲取步驟，根據(jù)預(yù)設(shè)波束調(diào)度模型調(diào)整雷達(dá)波束，使得雷達(dá)波束從目標(biāo)方 位掃過，并根據(jù)接收到的回波計(jì)算各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的回波相位差；
[0007] 虛警識(shí)別步驟，根據(jù)所述回波相位差獲取相位差實(shí)際變化趨勢，將所述相位差實(shí) 際變化趨勢與預(yù)設(shè)相位差變化模型進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果判斷是否存在旁瓣穿刺虛警。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)預(yù)設(shè)波束調(diào)度模型調(diào)整雷達(dá)波束包括：
[0009] 以目標(biāo)方位為中心，以預(yù)設(shè)波束調(diào)整間隔調(diào)整雷達(dá)波束達(dá)到預(yù)設(shè)調(diào)整次數(shù)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)雷達(dá)的波束指向躍度確定所述預(yù)設(shè)波束調(diào)整間 隔。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)雷達(dá)的主瓣寬度確定所述預(yù)設(shè)調(diào)整次數(shù)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述雷達(dá)波束的掃描區(qū)間小于所述主瓣寬度。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)獲取到的回波計(jì)算回波相位差的步驟包括：
[0014] 根據(jù)所述回波分別計(jì)算分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)波束指向的和波束相位及差波束相位；
[0015] 分別計(jì)算各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的和波束相位與差波束相位的差值，得到各個(gè)波束 指向的回波相位差。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)獲取到的回波計(jì)算回波相位差的步驟還包括：
[0017] 分別對(duì)所述各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的和波束相位與差波束相位的差值進(jìn)行歸一化， 將歸一化后的相位差作為回波相位差。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：
[0019] 旁瓣穿刺抑制步驟，利用控制波束對(duì)和波束旁瓣進(jìn)行濾波，以消除所述控制波束 內(nèi)的旁瓣穿刺的影響。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述虛警識(shí)別步驟中，如果所述相位差實(shí)際變化趨 勢與預(yù)設(shè)相位差變化模型匹配，則判斷接收到的回波來自目標(biāo)，當(dāng)前不存在旁瓣穿刺虛警， 否則判斷接收到的回波并不來自目標(biāo)，當(dāng)前存在旁瓣穿刺虛警。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：
[0022] 平滑濾波步驟，對(duì)所述回波相位差進(jìn)行平滑濾波，以濾除得到的回波相位差中的 奇異點(diǎn)。
[0023] 本發(fā)明通過多次調(diào)整雷達(dá)波束指向，根據(jù)回波的相位差變化趨勢來判斷接收到的 回波來自于待測目標(biāo)還是虛假目標(biāo)，從而消除旁瓣穿刺造成的虛警問題。本發(fā)明所提供的 方法簡單易行，不涉及硬件方面的改動(dòng)，現(xiàn)有的具備和差雙通道的雷達(dá)平臺(tái)能夠在不增加 成本、不影響平臺(tái)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，以最小的代價(jià)解決旁瓣穿刺虛警的問題。
[0024] 此外，本發(fā)明提供的方法還可以通過增加控制波束來作為差波束的補(bǔ)充，用于與 差波束共同覆蓋和波束的旁瓣，從而消除控制波束內(nèi)的旁瓣穿刺的影響，進(jìn)一步提高識(shí)別 結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0025] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利 要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡單的介紹：
[0027] 圖1是極坐標(biāo)下波束指向0度時(shí)的穿刺示意圖；
[0028] 圖2是極坐標(biāo)下波束指向30度時(shí)的穿刺示意圖；
[0029] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的識(shí)別旁瓣穿刺虛警的流程圖；
[0030] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的調(diào)整波束指向的示意圖；
[0031] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的極坐標(biāo)下波束指向30度時(shí)有控制波束的旁瓣抑 制示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用 技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明 的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合， 所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0033] 同時(shí)，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明實(shí) 施例的徹底理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以不用這里的具 體細(xì)節(jié)或者所描述的特定方式來實(shí)施。
[0034] 另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處 的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0035] 由雷達(dá)的天線方向圖可知，以差通道零深點(diǎn)為分界線，在波束指向主瓣左半邊的 和、差相位差區(qū)間與波束主瓣右半邊相位差區(qū)間在相位上差別很大，在零深區(qū)域，和、差相 位差將產(chǎn)生180度的相位反轉(zhuǎn)。根據(jù)此特性，也就可判斷出待測目標(biāo)回波相位差位于波束 指向的左側(cè)還是右側(cè)。同理，已知待測目標(biāo)相對(duì)于波束指向的左右位置，根據(jù)方向圖也可得 到相位差值。
[0036] 從雷達(dá)的不同波位的和、差方向圖可知，天線正向（即主波束實(shí)際指向）的零深與 旁瓣穿刺的零深關(guān)于天線陣面軸對(duì)稱（如圖1、圖2所示）。由于正向零深隨波束指向同向 移動(dòng)，因此波束指向與穿刺零深也關(guān)于天線陣面軸對(duì)稱。
[0037] 雷達(dá)的主波束順時(shí)針掃過待測目標(biāo)，等效于目標(biāo)相對(duì)于波束指向反向移動(dòng)（即逆 時(shí)針移動(dòng)）。根據(jù)目標(biāo)相對(duì)于波束指向的動(dòng)態(tài)位置變化（即從指向右側(cè)移動(dòng)到左側(cè)），可以 得多個(gè)相位差值，通過濾波平滑處理從而得到相位差變化趨勢。如果在待測目標(biāo)關(guān)于天線 陣面軸對(duì)稱的穿刺區(qū)域存在虛假目標(biāo)，那么當(dāng)主波束順時(shí)針掃過待測目標(biāo)時(shí)，穿刺零深將 逆時(shí)針掃過虛假目標(biāo)，等效于虛假目標(biāo)相對(duì)于穿刺零深反向移動(dòng)。根據(jù)虛假目標(biāo)相對(duì)于穿 刺零深的動(dòng)態(tài)位置變化（即從穿刺零深左側(cè)移動(dòng)到右側(cè)），通過濾波平滑處理可以得到虛 假目標(biāo)相位差變化趨勢。
[0038] 由于正向零深與穿刺零深區(qū)域相位差產(chǎn)生180度反轉(zhuǎn)的正負(fù)方向一致，而待測目 標(biāo)與虛假目標(biāo)相對(duì)各自零深位置的動(dòng)態(tài)變化方向相反，即得到的相位差跳變趨勢正好相 反。若事先定義好波束正向（即波束實(shí)際指向）目標(biāo)相位差的跳變趨勢，通過對(duì)檢測到的 相位差跳變趨勢進(jìn)行模式匹配，即可判定目標(biāo)是否來自正向（實(shí)際波束指向）區(qū)域。
[0039] 基于上述原理，本發(fā)明提供了一種新的用于識(shí)別旁瓣穿刺虛警的方法。圖3示出 了本實(shí)施例中該方法的流程圖。
[0040] 如圖3所示，首先在步驟S301中根據(jù)預(yù)設(shè)波束調(diào)度模型調(diào)整雷達(dá)波束，使得雷達(dá) 波束從目標(biāo)方位掃過。本實(shí)施例中，以目標(biāo)位置為中心，以預(yù)設(shè)波束調(diào)整間隔調(diào)整雷達(dá)波束 預(yù)設(shè)調(diào)整次數(shù)，使得雷達(dá)波束從目標(biāo)方位掃過。
[0041] 具體地，根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的性能參數(shù)來確定預(yù)設(shè)波束調(diào)度模型。其中，根據(jù)雷達(dá)的波 束指向躍度來確定預(yù)設(shè)波束調(diào)整間隔，根據(jù)雷達(dá)的主瓣寬度來確定預(yù)設(shè)調(diào)整次數(shù)。本實(shí)施 例中所采用的雷達(dá)系統(tǒng)的波束指向精度S為1度，波束指向躍度0為5度，主瓣寬度（本 實(shí)施例中為3dB主瓣寬度）P為20度，零深相位差反轉(zhuǎn)區(qū)域?qū)挾萗為3度。
[0042] 在調(diào)整雷達(dá)波束時(shí)，預(yù)設(shè)波束調(diào)整間隔需要為雷達(dá)系統(tǒng)的波束指向躍度的整數(shù) 倍，即預(yù)設(shè)波束調(diào)整間隔A =k0，其中，k為正整數(shù)。同時(shí)，雷達(dá)波束的調(diào)整次數(shù)（即預(yù)設(shè) 調(diào)整次數(shù)）N為大于或等于2的正整數(shù)，預(yù)設(shè)調(diào)整次數(shù)的取值越大，相位差樣本值也就越多， 這樣也就越有助于奇異點(diǎn)的檢測與過濾以及平滑處理。由于雷達(dá)波束的掃描區(qū)間要小于主 瓣寬度0，所以本實(shí)施例中，將預(yù)設(shè)波束調(diào)整間隔△設(shè)為5度，預(yù)設(shè)調(diào)整次數(shù)設(shè)為4次。
[0043] 本實(shí)施例中，如圖4所示，假設(shè)現(xiàn)有目標(biāo)A和目標(biāo)B，其中目標(biāo)A為待測目標(biāo)（即 正向目標(biāo)），其在極坐標(biāo)中位于28度方位，目標(biāo)B為虛假目標(biāo)，其在極坐標(biāo)中位于152度方 位，目標(biāo)A與目標(biāo)B關(guān)于天線面軸近似對(duì)稱。當(dāng)雷達(dá)波束指向目標(biāo)A時(shí)，由于目標(biāo)A與目標(biāo) B距離天線面軸的距離相等，所以也就無法判別此時(shí)接收到的回波來自目標(biāo)A還是來自目 標(biāo)B。
[0044] 所以本實(shí)施例中進(jìn)行雷達(dá)波束調(diào)整時(shí)，通過4次調(diào)整雷達(dá)波束，使得雷達(dá)波束以 目標(biāo)A所在的方位（即28度方位）為中心，掃過20度的區(qū)間。
[0045] 再次如圖3所示，在步驟S302中，根據(jù)雷達(dá)波束掃過上述區(qū)間時(shí)獲取到的回波來 計(jì)算各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的回波相位差。具體地，首先根據(jù)回波分別計(jì)算分別對(duì)應(yīng)于各個(gè) 波束指向的和波束相位及差波束相位，隨后分別計(jì)算各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的和波束相位與 差波束相位的差值，從而得到各個(gè)波束指向的回波相位差。為了更準(zhǔn)確地獲取回波相位差 的變化趨勢，本實(shí)施例中，還分別對(duì)各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的和波束相位與差波束相位的差 值進(jìn)行歸一化，將歸一化后的相位差作為回波相位差。
[0046] 如果約定方位值以陣面法線右側(cè)為" + "，相位差值以目標(biāo)位于主瓣指向左側(cè)圍 " + "，將相位差的跳變臨界值歸一化為+90度和-90度，那么當(dāng)目標(biāo)從主瓣指向右側(cè)移動(dòng)到 左側(cè)時(shí)，其相位差則會(huì)從-90度變?yōu)?90度。
[0047] 表1示出了本實(shí)施例中的波速掃描結(jié)果。
[0048] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種用于識(shí)別旁瓣穿刺虛警的方法，其特征在于，所述方法包括： 相位差獲取步驟，根據(jù)預(yù)設(shè)波束調(diào)度模型調(diào)整雷達(dá)波束，使得雷達(dá)波束從目標(biāo)方位掃 過，并根據(jù)接收到的回波計(jì)算各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的回波相位差； 虛警識(shí)別步驟，根據(jù)所述回波相位差獲取相位差實(shí)際變化趨勢，將所述相位差實(shí)際變 化趨勢與預(yù)設(shè)相位差變化模型進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果判斷是否存在旁瓣穿刺虛警。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)設(shè)波束調(diào)度模型調(diào)整雷達(dá)波束包括： 以目標(biāo)方位為中心，以預(yù)設(shè)波束調(diào)整間隔調(diào)整雷達(dá)波束達(dá)到預(yù)設(shè)調(diào)整次數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)雷達(dá)的波束指向躍度確定所述預(yù)設(shè)波 束調(diào)整間隔。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，根據(jù)雷達(dá)的主瓣寬度確定所述預(yù)設(shè)調(diào)整 次數(shù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述雷達(dá)波束的掃描區(qū)間小于所述主瓣寬 度。
6. 如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)獲取到的回波計(jì)算回波相 位差的步驟包括： 根據(jù)所述回波分別計(jì)算分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)波束指向的和波束相位及差波束相位； 分別計(jì)算各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的和波束相位與差波束相位的差值，得到各個(gè)波束指向 的回波相位差。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)獲取到的回波計(jì)算回波相位差的步驟 還包括： 分別對(duì)所述各個(gè)波束指向所對(duì)應(yīng)的和波束相位與差波束相位的差值進(jìn)行歸一化，將歸 一化后的相位差作為回波相位差。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 旁瓣穿刺抑制步驟，利用控制波束對(duì)和波束旁瓣進(jìn)行濾波，以消除所述控制波束內(nèi)的 旁瓣穿刺的影響。
9. 如權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述虛警識(shí)別步驟中，如果 所述相位差實(shí)際變化趨勢與預(yù)設(shè)相位差變化模型匹配，則判斷接收到的回波來自目標(biāo)，當(dāng) 前不存在旁瓣穿刺虛警，否則判斷接收到的回波并不來自目標(biāo)，當(dāng)前存在旁瓣穿刺虛警。
10. 如權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 平滑濾波步驟，對(duì)所述回波相位差進(jìn)行平滑濾波，以濾除得到的回波相位差中的奇異 點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK104391289SQ201410654341
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】劉軒, 黃衛(wèi) 申請(qǐng)人:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司