基于pd雷达单脉冲测角方法的目标运动影响和补偿的研究(修复的)

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1、扌商要-单脉冲测角的脉冲多普勒（PD）雷达系统结合了相干积累和单脉冲技术的优点，因此它可以有效地获取微弱廿标的位置信息。但是，实现相干积累需要耗费一些吋间，目标运动会导致积累效率的下降，因此影响角度测量的精度。木文研究了PD雷达单脉冲测角原理和目标运动对角度测量的影响。当目标有切向运动时，需要有修正的角度测量值，这个角度可以理解为门标运动轨迹屮心点的角度。此外，目标径向运动可以在已知速度信息的情况下通过包络插值法在吋域进行补偿，或者在未知速度信息的情况下通过Keystone变换法在频域进行补偿。最后，我们可通过仿真来证明修正和补偿的

2、可行性。关键词：单脉冲测角；脉冲多普勒；相干积累；运动补偿I•引言单脉冲测角方法通过比较接收到的两束或多束同步天线波束的冋波来获取一个目标的角度位置。它具有速率更高、角度测量的更精准、抗干扰能力强的优点，因此被广泛应用于雷达系统。随着现代隐身技术的发展，目标的雷达散射截面积（RCS）缩小，这导致了雷达性能的降低。如何精确的获得微弱目标的位置信息成为了单脉冲技术的一大挑战。具有单脉冲测角功能的脉冲多普勒（PD）雷达系统结合了相干积累和单脉冲技术的优点，因此它能够冇效地解决这个问题。PD雷达通过相干积累产生距离-多普勒图像，然后从图像中

3、发现廿标并测量角度。因实现相干积累需耍耗费时间，目标的高速运动可能导致积累效率降低，这样就影响了角度测量的精度。因此，我们应该对目标运动进行补偿。可行的补偿方法包括峰值法，相关法，频域法，最小爛法等等［1-8］o这些理论-般可以分为两类：第一类理论是时域内获得包络对齐，通常需要先估计冃标的运动信息。这类理论适合于高回波信噪比的情况，比如包络插值补偿理论［6］。第二类理论利用了口标运动会引起距离-多普勒耦合的特点，通过一些变换获得解耦合。这类理论通常比较复朵却可以在未知运动信息的情况下运用，比如Keystone变换理论[7,8]。本文

4、利用数学推导分析了PD雷达屮的单脉冲测角。目标速度可以分解为互相垂直的两个分量，我们可研究每个分量对角度测量的影响。当目标具有切向运动分量时,角度测量值需要一个修正的表述；此外，我们应分别在时域和频域内采用包络插值法和Keystone变换法对目标切向运动进行补偿。最后，上述处理的效果可通过蒙特卡罗模仿真来验证。IIPD雷达单脉冲测角方法PD雷达发送相干脉冲串，第n个脉冲经过下述变换可以表示为公式(F,/?)=5(r-r)expC-y^.r,,),0

5、延迟忽略不计，那么经过脉冲压缩后信号频谱可表示为公式Smgn)=(2),=4

6、S(Q)『exp一血0+0)^^~exp+压缩信号的吋域表示为公式S”子(加)=A(£)exp「j0(f)]exp(J%4)(3),条件为公式4(7)exp［〃(：)］二,sinc-r)]exp(-jcoc—(4)。假设由目标径向运动造成的分辨率单元的距离迁移可以忽略不计，即在同一个距离单元，公式(4)nJ认为是一个常量。因此，单脉冲测角法中第n个回波的和信号与差信号表示为公式工吋('，〃)=鸟％(加)=AM(f)exp[j0(C]exp(购严7；)(5)

7、A吩d)=4#%广('，〃)=A^A(f)exp[j0(f)]exp%d/77；)(6)。做(5)、(6)的离散傅甲叶变换，我们可以得到和信号与弟信号相干积累的结果公式Xaccil„,(r,k)=AzA(t)exp[•::需身尸®(7)(从)二4®(f)exp[j0(f)]•第需?卅⑻。用和信号来标准化差信号以提高目标角度的准确度："生幻](9)4L—从)」在单脉冲测角方法屮，测量精度与天线波束宽度、和信号的信噪比冇关。当指向目标方向与等信号方向相一致时，文献[9]中角度测量误差可被表述为公式皿J后齐(10)。在PD雷达屮，理论上N

8、个脉冲的相干积累可以提高回波信噪比N倍，因此它可以冇效提高角度测量的精度。III目标切向运动的影响等式(8)成立的前提是在积累时间内目标角度为常量。如果目标相对雷达有切向运动，假设原始角度为％,口标切向运动角速度为筋，那么当第〃个发射脉冲到达时，目标偏离等信号方向角度可表示为公式=(11),那么公式(8)A可以修正为公式，aea.m(从)=exp[)0(?)]•罵;2(PX(12)•NN—1FN因此，修正耳标测量值经过差信号标准化表示为公式炜Rey^acaun=仇+丄5&(N—1)7；(13)o2这一表述具冇实际物理含义，如图・1所

9、示，即在积累时间内切向运动轨迹中点偏离等信号方向的角度。IV口标径向运动的影响和补偿从公式（4）,我们可知信号峰值落在i=rn=2（R｛）-vnTr）/c,即不同回波具有不同的信号峰值的大小，位置随慢吋间变化。根据PD雷达的设计原则，