CN109031232B - 一种自适应匿影系数高度线杂波抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自适应匿影系数高度线杂波抑制方法，所述自适应匿影系数高度线杂波抑制方法包括：S1：获取实测的天线方位图中，主天线旁瓣增益高于保护天线增益时，天线对应的天线参数A；S2：根据飞机惯导传递的参数信息获取当前高度线杂波入射角度对应的天线参数C；S3：对比当前高度线杂波入射角度对应的天线参数C数值与实测的天线参数A数值，如前者落入后者范围内，则使用新的匿影系数，反之则匿影系数保持不变。本发明的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法可以最大限度抑制高度线杂波对目标检测的影响，降低雷达的虚警率，提高雷达的检测性能。

Description

一种自适应匿影系数高度线杂波抑制方法
技术领域
本发明属于雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种自适应匿影系数高度线杂波抑制方法。
背景技术
从强杂波环境中检测出目标信号是现代机载脉冲多普勒雷达(简称PD雷达)基本功能，为实现这一基本功能，雷达一般发射多种形式的波形。根据波形的脉冲重复频率不同可以划分为高脉冲重复频率(High pulse repetition Frequency，HPRF)、中脉冲重复频率(Medium Pulse Repetition Frequency，MPRF)、低脉冲重复频率(Low Pulse RepetitionFrequency，LPRF)。高重波形主要用于前半球回波信号，此时目标和载机相对速度较大，回波多普勒频率较高，高重频发射信号速度不会模糊；低重波形主要用于远距离目标，此时回波多普勒频率是模糊的，但是距离检测不模糊；中重信号波形检测时一般速度和距离都会模糊。但是可以通过改变中重频信号的周期(Pulse Repetition Interval，PRI)从而解出速度和距离的模糊程度。
三种形式的检测波形中MPRF因为具有全方位检测、良好的测距和测速性能从而成为现代机载PD雷达的首选波形。但是使用中重频波形工作，雷达需要对抗的杂波较复杂，有地面的主瓣回波，地面旁瓣回波以及模糊后的地杂波。PD雷达一般通过载机运动补偿使主杂波频率归零并设置低速运动目标检测保护区域来消除主瓣杂波影响，而旁瓣杂波一般通过保护天线匿影来解决。
副瓣杂波对雷达性能影响有两点：第一是增加雷达检测虚警，杂波本身会被当做目标信号错误检测出来；第二是提高真实目标所在距离-速度单元的噪声门限，降低了目标检测概率；副旁瓣杂波中又以高度线杂波对雷达性能的影响最为突出，高度线杂波是从载机雷达正下方接收到的地面旁瓣回波，由于特殊的入射角度、相对较近的入射距离以及大范围的照射面积，高度线杂波有时会被检测出来当做目标，严重影响雷达的性能。因此，最大限度的抑制高度线杂波在目标检测中的影响对提高机载PD雷达性能有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种自适应匿影系数高度线杂波抑制方法，用于解决上述问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自适应匿影系数高度线杂波抑制方法，所述自适应匿影系数高度线杂波抑制方法包括：
S1：获取实测的天线方位图中，主天线旁瓣增益高于保护天线增益时，天线对应的天线参数A；
S2：根据飞机惯导传递的参数信息获取当前高度线杂波入射角度对应的天线参数C；
S3：对比当前高度线杂波入射角度对应的天线参数C数值与实测的天线参数A数值，如前者落入后者范围内，则使用新的匿影系数，反之则匿影系数保持不变。
进一步的，所述天线参数包括天线方位角、俯仰角、波束指向角及工作频率。
进一步的，所述惯导的参数信息包括爬升角度及横滚角。
进一步的，步骤S3中，还包括所述爬升横滚角的机体坐标系转化为天线坐标系。
进一步的，步骤S3中，当前高度线杂波射入角度基于天线坐标系下。
进一步的，新的匿影系数大于原匿影系数。
本发明的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法可以最大限度抑制高度线杂波对目标检测的影响，其与现有技术相比具有如下优点：
(1)旁瓣匿影系数的自适应变化能够去除天线固有误差导致的高度线杂波虚警；
(2)在雷达出厂时便已经收集相关频点和波束指向角，在雷达正常工作时仅需要查表来修改匿影系数，而省略了复杂的运算，大大节省了计算资源并提高了效率；
(3)不需要检测时扣除高度线杂波在频谱中位置，所以不会导致真实目标在高度线杂波附近时漏检；
(4)可应用于机载雷达在飞行过程中最大限度抑制高度线杂波，降低雷达的虚警率，提高雷达的检测性能。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法流程图。
图2为本发明一实施例的实测天线方向图；
图3为与图2中对应的实际飞行时的雷达三维频谱图；
图4为改变匿影系数之后的三维频谱图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
雷达天线是雷达中用来辐射和接收电磁波并决定其探测方向的设备。实际使用过程中，雷达天线由于不同波束中心、频点以及加工误差等因素会改变方向图性能，在某些情况下导致主天线实际旁瓣增益高于保护天线。为了最大限度减小其影响，通过软件内改变匿影系数来间接保证不会将旁瓣回波当做目标。由于旁瓣回波中影响最严重的就是高度线导致，因此本发明的发方法只针对高度线改变其匿影系数。
参见图1，本发明中的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法流程为：
将出厂时实测主天线旁瓣增益高于保护天线对应的旁瓣角度以及频点和波束指向方位俯仰角存储起来放入集合A，记作集合A(f0，θ0，φ0，θ1，φ1)，其中f0是工作频点，θ0是波束指向方位角，φ0是波束指向俯仰角，θ1是主通道天线旁瓣增益超过保护通道的方位角，φ1是俯仰角。
雷达正常工作时，接收惯导传来的载机爬升角以及横滚角信息，经过机体坐标系转成天线系，计算出高度线杂波入射角度对应的天线坐标系方位角和俯仰角放入集合C(f1，θ4，φ4，θ3，φ3)，其中f1是工作频点，θ4是波束指向方位角，φ4是波束指向俯仰角，θ3是高度线杂波在天线坐标系的方位角，φ3是俯仰角。
若C的取值在集合A中，雷达则使用新的匿影系数值，该值反比于主通道功率值和保护通道功率之差，使得匿影系数乘以主天线回波后功率小于保护天线，从而匿影成功。
需要说明的是，通常情况下，匿影系数的取值为增加，即新的匿影系数大于原匿影系数。
若C取值不在集合A中，雷达匿影系数保持不变。
为了对本发明的内容更加理解，参见图2所示为实测的天线方向图。
图2a为波束方位指向角为0度、工作频率为8GHz时，实线是雷达主天线实测方向图，虚线是保护天线实测方向图，可以看出，所有主天线方向图中的所有旁瓣增益均低于保护天线增益，集合A为空；
图2b为波束俯仰指向角为-15度、工作频率为9.7GHz时，实线是雷达主天线实测方向图，虚线是保护天线实测方向图，在-70度附近主天线增益高于保护天线增益，此时集合A(9.7GHZ，θ0，-15°，θ1，-100°～-65°)；
图2c为波束俯仰指向角为-30度、工作频率为9.7GHz时，实线是雷达主天线实测方向图，虚线是保护天线实测方向图，在-50度附近主天线增益高于保护天线增益，此时集合A(9.7GHz，θ0，-30，θ1，-48°～-41°)
图2d为波束俯仰指向角为0度、工作频率为9.7GHz时，实线是雷达主天线实测方向图，虚线是保护天线实测方向图，可以看出所有主天线方向图中的所有旁瓣增益均低于保护天线增益，集合A为空。
参见图3所示与图2相对应的空空回波频谱图，由于主杂波(主瓣发射到地面的回波)占据了所有距离门，高度线杂波位于频率门零附近，可以看到有些情况下，高度线杂波会被当做真实目标，造成虚警。
与图3a和图3d相对应的图2a和图2d中，匿影系数设置合理，保护天线具有保护作用，因此高度线杂波未被检测出来，未造成虚警。
而与图3b和图3c对应的图2b和图2c中，匿影系数设置不合理，保护天线未起到保护的作用，因此高度线杂波被检测出来，造成虚警。以图3b中的空空回波频谱图为例，通过飞机惯导获得当前高度线杂波入射角度对应的天线俯仰角为-90°～-80°，此时落如集合A中，因此将原匿影系数1提高到了1.1。通过上述过程之后，在后续检测中，高度线杂波被过滤，如图4所示。
经过上述步骤，本发明方法可以最大限度的抑制高度线杂波，降低载机在实际试飞过程中虚警率，提高雷达的检测系能。
本发明的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法可以最大限度抑制高度线杂波对目标检测的影响，其与现有技术相比具有如下优点：
(1)旁瓣匿影系数的自适应变化能够去除天线固有误差导致的高度线杂波虚警；
(2)在雷达出厂时便已经收集相关频点和波束指向角，在雷达正常工作时仅需要查表来修改匿影系数，而省略了复杂的运算，大大节省了计算资源并提高了效率；
(3)不需要检测时扣除高度线杂波在频谱中位置，所以不会导致真实目标在高度线杂波附近时漏检；
(4)可应用于机载雷达在飞行过程中最大限度抑制高度线杂波，降低雷达的虚警率，提高雷达的检测性能。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种自适应匿影系数高度线杂波抑制方法，其特征在于，所述自适应匿影系数高度线杂波抑制方法包括：
S1：获取实测的天线方位图中，主天线旁瓣增益高于保护天线增益时，天线对应的天线参数A；
S2：根据飞机惯导传递的参数信息获取当前高度线杂波入射角度对应的天线参数C；
S3：对比当前高度线杂波入射角度对应的天线参数C数值与实测的天线参数A数值，如前者落入后者范围内，则使用新的匿影系数，反之则匿影系数保持不变。
2.根据权利要求1所述的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法，其特征在于，所述天线参数包括天线方位角、俯仰角、波束指向角及工作频率。
3.根据权利要求1所述的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法，其特征在于，所述惯导的参数信息包括爬升角度及横滚角。
4.根据权利要求1所述的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法，其特征在于，步骤S3中，还包括将爬升横滚角的机体坐标系转化为天线坐标系。
5.根据权利要求3所述的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法，其特征在于，步骤S3中，当前高度线杂波射入角度基于天线坐标系下。
6.根据权利要求1所述的自适应匿影系数高度线杂波抑制方法，其特征在于，新的匿影系数大于原匿影系数。
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