CN116528172B - 融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法 - Google Patents

融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及民航通信技术领域，公开了一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，包括：利用DOA技术预估移动目标的首次的当前位置信息；基于移动目标的当前位置信息，结合二次雷达提供的移动目标的航向、速度实时计算移动目标的下一时刻的目标位置信息，以二次雷达为原点建立第一极坐标系，将移动目标在第一极坐标系中的第一极坐标转换为在阵列天线坐标系下的第二极坐标；将同一时刻的目标位置信息和实时位置信息进行融合，得到移动目标的最终位置信息；将最终位置信息结合自适应波束成形技术，达到移动目标信号增强和抗干扰的目的。本发明大幅提高了民航甚高频地空通信抗干扰过程中移动目标位置估计的实时性和精度。

Description

融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法
技术领域
本发明涉及民航通信技术领域，具体涉及一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法。
背景技术
民航甚高频地空通信是民航甚高频地面塔台和飞机之间重要的通信手段。民航甚高频地空通信***以地面台站为中心，覆盖一定区域，若采用全向天线，使***通信覆盖任意方向，接收信号时无选择的接收覆盖空间所有信号，会包括目标信号和干扰信号，且信号强度分散，发射信号时会全向辐射，目标方向辐射效率不高，且会对附近电磁环境造成污染；采用智能天线可以实现无线信号的定向辐射和接收，不但可以有效增强目标信号，降低发射功率，减小电磁环境污染，而且可以有效抑制非目标信号，达到抗干扰的目的。
智能天线主要是采用阵列天线，通过信号到达角估计技术（Direction ofarrive，DOA）、波束成形技术（Beam Forming，BF）达到目标信号增强和抗干扰的目的，其中，DOA是利用传输信号到已知天线阵元的时间、频率或空间信息来估计信源位置的技术，属于谱估计技术的一种；自适应波束成形技术是利用自适应算法对阵元上的每根天线进行自适应加权，使得天线方向图的主瓣对准信号发射方向，减小旁瓣，同时将零点对准干扰方向，从而提高天线增益、降低干扰、提升信噪比、提升通信距离。
智能天线在民航甚高频地空通信***中应用的场景示意图如图5所示，阵列天线接收的信号来自不同方向，包括目标信号和干扰信号，阵列天线首先通过DOA估计得到每个入射信号的位置信息，然后通过自适应波束成形技术增强某个目标信号并削弱其他方向的信号。
由于飞机起飞、降落过程中移动速度依然比较快，阵列天线扫描一圈又需要一定时间，而民航甚高频地空通信又是突发通信，因此，智能天线在民航甚高频地空通信***中应用时，面临两个主要问题：第一个问题是DOA估计的快速移动目标位置实时性不理想，影响波束成形效果，达不到快速移动目标信号增强和抗干扰的目的；第二个问题是突发通信延迟较大，地空通信实时性变差，有可能会影响民航飞行安全。
发明内容
本发明提供一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，可以解决智能天线在民航甚高频地空通信***中应用时，由于飞机移动速度快、阵列天线估计目标位置慢等因素带来的DOA估计的目标位置实时性不理想，影响快速移动目标信号增强和抗干扰效果、以及突发通信延迟较大、有可能影响民航飞行安全的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，包括：
S1、利用DOA技术预估移动目标的首次的当前位置信息；
S2、基于所述移动目标的当前位置信息，结合二次雷达提供的所述移动目标的航向、速度实时计算所述移动目标的下一时刻的目标位置信息，同时，以二次雷达为原点建立第一极坐标系，将所述移动目标在所述第一极坐标系中的第一极坐标转换为在阵列天线坐标系下的第二极坐标，所述移动目标的当前位置信息包括所述移动目标的首次的当前位置信息以及在移动过程中需要计算目标位置信息时该移动目标所处的第一位置的位置信息，所述第一位置的位置信息即为所述移动目标在相对于“需要计算目标位置信息时”的上一时刻计算得到的目标位置信息；
S3、通过二次雷达获取所述移动目标的第一极坐标，并将该第一极坐标通过S2的方式转换为相对所述阵列天线的第二极坐标，以得到所述移动目标相对所述阵列天线的实时位置信息；
S4、将属于同一时刻的所述目标位置信息和实时位置信息进行融合，得到所述移动目标的最终位置信息；
S5、将所述移动目标的最终位置信息结合自适应波束成形技术，使阵列天线方向图的主瓣始终对准所述移动目标，同时，零点始终对准干扰信号方向，从而达到移动目标信号增强和抗干扰的目的。
作为优化，所述二次雷达和阵列天线属于同一个空管***。
作为优化，S2中，基于所述移动目标的当前位置信息，结合二次雷达提供的所述移动目标的航向、速度实时计算所述移动目标的下一时刻的目标位置信息的具体过程为：
在所述阵列天线坐标系中，将所述移动目标的当前位置信息作为起点，根据所述二次雷达获得的所述移动目标的速度结合到达下一时刻的时间长度得到所述移动目标的移动距离，所述起点的坐标结合所述移动目标的航向、移动距离得到所述移动目标在所述阵列天线坐标系中的终点，该终点即为所述移动目标的下一时刻的目标位置信息。
作为优化，以二次雷达为原点建立第一极坐标系，将所述移动目标在所述第一极坐标系中的第一极坐标转换为在阵列天线坐标系下的第二极坐标的具体过程为：
S2.1、以所述二次雷达为极点，建立第一极坐标系，同时，以所述阵列天线的中间天线单元为极点，建立阵列天线极坐标系，所述第一极坐标系和阵列天线坐标系的x轴、y轴、z轴均与球坐标系一致；
S2.2、在已知所述阵列天线和二次雷达的球心坐标的前提下，将所述移动目标在二次雷达下已知的第一极坐标 转换为以二次雷达所在位置为原点建立的第一空间直角坐标系的第一直角坐标，然后根据所述移动目标的第一直角坐标以及所述二次雷达在球坐标系中的球心坐标得到所述移动目标的球心坐标；
S2.3、以阵列天线的中心所在位置为原点，建立一个方向与第一空间直角坐标系相同的第二空间直角坐标系，基于所述移动目标的球心坐标求取所述移动目标在该第二空间直角坐标系中的第二直角坐标，然后将所述移动目标的第二直角坐标转换为以所述阵列天线的中心所在位置为极点的阵列天线极坐标系中的第二极坐标，所述第二极坐标即为所述移动目标相对所述阵列天线的实时位置信息。
作为优化，以二次雷达为原点的第一空间直角坐标系的所述移动目标的第一直角坐标具体公式为：
；
其中，所述移动目标的第一极坐标为，/>，h表示在球坐标系中所述移动目标到地面的垂直距离，/>，/>为以二次雷达所在点的卯酉圆的第一曲率半径；/>为地球椭圆的第一偏心率，a为地球长轴半径，b为地球短轴半径，/>为二次雷达纬度，/>表示在第一极坐标系下移动目标的极角，/>表示在第一极坐标系下移动目标的极径。
作为优化，所述移动目标的球心坐标具体公式为：
；
其中，为所述移动目标的球心坐标，/>为所述二次雷达的球心坐标，/>为以二次雷达为原点的第一空间直角坐标系的所述移动目标的第一直角坐标，A表示移动目标，P表示二次雷达。
作为优化，以阵列天线的中心为原点的第二空间直角坐标系的所述移动目标的第二直角坐标表示为：
；
其中，为所述移动目标的球心坐标，/>为所述阵列天线的中心点的球心坐标，/>表示阵列天线的中心点，/>，，/>表示阵列天线的中心点处的卯酉圆的第二曲率半径，/>为Q点的纬度，/>为地球椭圆的第一偏心率，a为地球长轴半径，b为地球短轴半径。
作为优化，所述移动目标在所述阵列天线极坐标系的极径的具体表达式为：
。
作为优化，所述移动目标在所述阵列天线极坐标系的极角的表达式为：
。
作为优化，S4中，将所述目标位置信息对应的相对于阵列天线的坐标与所述实时位置信息对应的第二极坐标对应进行算术平均计算，计算得到的平均坐标即为相对于阵列天线的最终坐标，即所述移动目标的最终位置信息。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明利用首次DOA估计的位置信息，结合二次雷达提供的航向、速度，实时计算出下一时刻目标的位置信息，而不需要每次都进行DOA估计，大幅提高了目标位置估计速度，大幅提高了民航甚高频地空通信抗干扰过程中目标位置估计的实时性和精度；
本发明以二次雷达为圆心，建立一个极坐标系，在已知阵列天线位置和二次雷达位置的前提下，目标在二次雷达下的极坐标可以先转换为球心坐标，再转换为在阵列天线下的极坐标，从而，可以实时计算得到目标相对阵列天线的实时位置信息，然后，为了进一步提高快速移动目标位置估计的精度，将上述两方面获得的实时位置信息进行数据融合，即平均处理，得到更加精确的目标位置信息，达到对快速移动目标实时跟踪的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为本发明所述的一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法的实现流程图；
图2为使用本发明的方法得到的信号增强效果图；
图3为使用本发明的方法的抗干扰效果图；
图4为移动目标位置转换示意图；
图5为智能天线在民航甚高频地空通信***中应用的场景示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
二次雷达和甚高频地空通信都是民航空管***重要的组成部分，二次雷达获得的飞机航向、速度、位置等信息可以借助空管***，通过高速通信接口传递给甚高频地空通信分***，这里的二次雷达和甚高频地空通信分***同属于同一个空管***，这样二次雷达和甚高频地空通信分***（即智能天线）达到时间同步。在此基础上，针对上述两个问题，实施例的一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，如图1所示，首先，智能天线融合二次雷达信息对快速移动目标进行实时位置估计，然后，结合高精度高实时性的快速移动目标位置信息，通过自适应波束成形技术增强快速移动目标信号并削弱干扰（即其他方向的信号），从而达到快速移动目标信号增强和抗干扰的目的，提高民航飞行安全水平。其中，智能天线融合二次雷达信息对快速移动的目标进行实时的位置估计方法（S1-S4）是本发明的重点，也是本方案重点介绍的内容，而自适应波束成形技术是常规方法（下面步骤的S5），本发明就不再详细介绍。
S1、利用DOA技术预估移动目标的首次的当前位置信息；本发明所指的移动目标就是在天上飞行的装置，例如飞机。
S2、基于所述移动目标的当前位置信息，结合二次雷达提供的所述移动目标的航向、速度实时计算所述移动目标的下一时刻的目标位置信息，所述移动目标的当前位置信息包括所述移动目标的首次的当前位置信息以及在移动过程中需要计算目标位置信息时该移动目标所处的第一位置的位置信息，所述第一位置的位置信息即为所述移动目标在相对于“需要计算目标位置信息时”的上一时刻计算得到的目标位置信息，计算过程具体为：在所述阵列天线坐标系中，将所述移动目标的当前位置信息作为起点，根据所述二次雷达获得的所述移动目标的速度结合到达下一时刻的时间长度得到所述移动目标的移动距离，所述起点的坐标结合所述移动目标的航向、移动距离得到所述移动目标在所述阵列天线坐标系中的终点，该终点即为所述移动目标的下一时刻的目标位置信息。在进行某一次计算时，将相对于该次的上一次计算得到的目标位置信息看做该次计算目标位置信息的当前位置信息，例如第A次，A为不小于2的正整数，将（A-1）次得到的目标位置信息看做是A次计算的当前位置信息。
同时，以二次雷达为原点建立第一极坐标系，将所述移动目标在所述第一极坐标系中的第一极坐标转换为在阵列天线坐标系下的第二极坐标；
具体过程如下：
S2.1、以所述二次雷达为极点，建立第一极坐标系，同时，以所述阵列天线的中间天线单元为极点，建立阵列天线极坐标系，所述第一极坐标系和阵列天线坐标系的x轴、y轴、z轴均与球坐标系一致；
S2.2、在已知所述阵列天线的位置和二次雷达的位置的前提下，将所述移动目标在第一极坐标系的第一极坐标转换为球心坐标；
S2.3、将所述球心坐标转换为在所述阵列天线坐标系下的第二极坐标，所述第二极坐标即为所述移动目标相对所述阵列天线的实时位置信息。
智能天线在民航甚高频地空通信***中应用时，移动目标相对二次雷达的位置信息变换到相对阵列天线的位置信息是通过以下过程进行转换的。
已知二次雷达和阵列天线的位置，那么以二次雷达为原点，建立一个极坐标系，假设飞机A为移动目标，如图4所示，在已知阵列天线位置（其中/>、/>和/>为的球心坐标）和二次雷达位置/>（其中/>、/>和/>为P的球心坐标）的前提下，飞机A在二次雷达下的极坐标/>可以先转换为球心坐标/>，再转换为在阵列天线下的极坐标A/>。/>表示在第一极坐标系下移动目标的极角，即移动目标在球坐标系的xy平面的投影点与二次雷达在球坐标系的xy平面的投影点之间的连线与以投影点为起点且平行于y轴方向的射线之间的夹角；/>表示在第一极坐标系下移动目标的极径，即所述移动目标到二次雷达的距离长度，h表示在球坐标系中所述移动目标到地面的垂直距离。
假设地球长轴半径为a，短轴半径为b，二次雷达纬度为，那么卯酉圆的第一曲率半径可表示为：
；
其中，为地球椭圆第一偏心率。
S2.2中，先将飞机A在二次雷达下已知的第一极坐标转换为以二次雷达P所在位置为原点建立的第一空间直角坐标系的第一直角坐标/>；以二次雷达P所在位置为原点，经过P点的纬线方向为x轴，经线方向为y轴，天顶方向为z轴，建立第一空间直角坐标系，则飞机A在该第一空间直角坐标系的坐标可表示为：
；
其中，；
那么飞机A的球心坐标可表示为：
；
S2.3中，在得到了移动目标A的球心坐标以后，先以阵列天线的中心Q所在位置为原点，建立一个方向与第一空间直角坐标系相同的第二空间直角坐标系，以求取移动目标A在该第二空间直角坐标系中的第二直角坐标，具体的，同理，以阵列天线中心Q所在位置为原点，经过Q点的纬线方向为x轴，经线方向为y轴，天顶方向为z轴，建立第二空间直角坐标系，则飞机A的该第二空间直角坐标系的第二直角坐标可表示为：
；
其中，；/>表示在阵列天线极坐标系下移动目标的极角，即移动目标在球坐标系的xy平面的投影点与阵列天线的中心在球坐标系的xy平面的投影点之间的连线与以投影点为起点且平行于y轴方向的射线之间的夹角；/>表示在阵列天线极坐标系下移动目标的极径，即所述移动目标到阵列天线的中心的距离长度，h表示在球坐标系中所述移动目标到地面的垂直距离;/> 为点处的卯酉圆的第二曲率半径；
Q点处的卯酉圆的第二曲率半径可表示为：
；其中，/>为Q点的纬度。
3个方程3个未知数，可以解得：
；
从而得到飞机A在阵列天线下极坐标系下的第二极坐标，将飞机A在空管二次雷达下的位置信息转换为了在阵列天线下的实时位置信息。
S3、通过二次雷达获取所述移动目标的第一极坐标，并将该第一极坐标通过S2的方式转换为相对所述阵列天线的第二极坐标，以得到所述移动目标相对所述阵列天线的实时位置信息；
在某一时刻，二次雷达获取了移动目标的第一极坐标，并转换为阵列天线的第二极坐标，得到该时刻移动目标相对与阵列天线的实时位置信息。
S4、将属于同一时刻的所述目标位置信息和实时位置信息进行融合，得到所述移动目标的最终位置信息；
将某一时刻的上一个时刻计算得到的该时刻的目标位置信息与该时刻二次雷达得到的实时位置信息进行算术平均值计算，得到最终位置信息。例如，某一时刻定义为，上一时刻定义为/>，通过在/>时刻移动目标的当前位置结合二次雷达获得的移动目标的航向、速度得到/>时刻的移动目标相对于阵列天线的目标位置信息，这里需要说明的是，首次获得移动目标的当前位置是通过DOA技术，即若/>是初始时刻，那么，/>时刻的移动目标的当前位置是通过DOA技术得到的；后续每次计算移动目标下一个时刻的目标位置时所需要的当前位置信息均为结合二次雷达获得的移动目标的航向、速度计算得到，若/>不是初始时刻，则/>时刻的移动目标的当前位置是通过移动目标在上一时刻/>相对于阵列天线的位置结合二次雷达获得的移动目标的航向、速度计算得到的。
S5、将定位到的所述移动目标的最终位置信息结合自适应波束成形技术，使阵列天线方向图的主瓣始终对准所述移动目标，同时，零点始终对准干扰信号方向，从而达到移动目标信号增强和抗干扰的目的。总的来说，本发明的重点是智能天线融合二次雷达信息对快速移动目标进行实时位置估计的方法，一方面，利用首次DOA估计的位置信息，结合二次雷达提供的航向、速度，实时计算出下一时刻目标的位置信息，而不需要每次都进行DOA估计，大幅提高了目标位置估计速度；另一方面，智能天线在民航甚高频地空通信***中应用时，二次雷达和阵列天线的位置是已知的，那么以二次雷达为圆心，建立一个极坐标系，在已知阵列天线位置和二次雷达位置的前提下，目标在二次雷达下的极坐标可以先转换为球心坐标，再转换为在阵列天线下的极坐标，从而，可以实时计算得到目标相对阵列天线的实时位置信息。然后，为了进一步提高快速移动目标位置估计的精度，将上述两方面获得的实时位置信息进行数据融合，即平均处理，得到更加精确的目标位置信息，达到对快速移动目标实时跟踪的效果。最后，结合高精度高实时性的快速移动目标位置信息，通过自适应波束成形技术增强快速移动目标信号并削弱干扰（即其他方向的信号），从而达到快速移动目标信号增强和抗干扰的目的，提高民航飞行安全水平。由于两个方面估计的目标位置信息都是通过实时计算得到，通过高速处理器处理，延迟非常小，因此，数据融合后的快速移动目标位置信息不但精度高，而且实时性高，在此基础上，再通过波束成形技术，使得天线方向图的主瓣始终对准移动的目标，减小旁瓣，同时将零点对准干扰，从而，解决了上述两个问题，对于期望的快速移动目标信号，输出信噪比随着输入信噪比的增大而增大，如图2所示，达到了快速移动目标信号增强的目的；对于干扰信号，干扰抑制比也是随着输入信噪比的增大而增大，达到了抗干扰的目的，如图3所示。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进、任何与本发明有着相同形式或基于该形式的方法均在本专利的保护范围内。

Claims (7)

1.一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，其特征在于，包括：
S1、利用DOA技术预估移动目标的首次的当前位置信息；
S2、基于所述移动目标的当前位置信息，结合二次雷达提供的所述移动目标的航向、速度实时计算所述移动目标的下一时刻的目标位置信息，具体过程为：
在阵列天线坐标系中，将所述移动目标的当前位置信息作为起点，根据所述二次雷达获得的所述移动目标的速度结合到达下一时刻的时间长度得到所述移动目标的移动距离，所述起点的坐标结合所述移动目标的航向、移动距离得到所述移动目标在所述阵列天线坐标系中的终点，该终点即为所述移动目标的下一时刻的目标位置信息；
同时，以二次雷达为原点建立第一极坐标系，将所述移动目标在所述第一极坐标系中的第一极坐标转换为在阵列天线坐标系下的第二极坐标，具体过程为：
S2.1、以所述二次雷达为极点，建立第一极坐标系，同时，以所述阵列天线的中间天线单元为极点，建立阵列天线极坐标系，所述第一极坐标系和阵列天线坐标系的x轴、y轴、z轴均与球坐标系一致；
S2.2、在已知所述阵列天线和二次雷达的球心坐标的前提下，将所述移动目标在二次雷达下已知的第一极坐标转换为以二次雷达所在位置为原点建立的第一空间直角坐标系的第一直角坐标，然后根据所述移动目标的第一直角坐标以及所述二次雷达在球坐标系中的球心坐标得到所述移动目标的球心坐标；
S2.3、以阵列天线的中心所在位置为原点，建立一个方向与第一空间直角坐标系相同的第二空间直角坐标系，基于所述移动目标的球心坐标求取所述移动目标在该第二空间直角坐标系中的第二直角坐标，然后将所述移动目标的第二直角坐标转换为以所述阵列天线的中心所在位置为极点的阵列天线极坐标系中的第二极坐标，所述第二极坐标即为所述移动目标相对所述阵列天线的实时位置信息；
所述移动目标的当前位置信息包括所述移动目标的首次的当前位置信息以及在移动过程中需要计算目标位置信息时该移动目标所处的第一位置的位置信息，所述第一位置的位置信息即为所述移动目标在相对于“需要计算目标位置信息时”的上一时刻计算得到的目标位置信息；
S3、通过二次雷达获取所述移动目标的第一极坐标，并将该第一极坐标通过S2的方式转换为相对所述阵列天线的第二极坐标，以得到所述移动目标相对所述阵列天线的实时位置信息；
S4、将属于同一时刻的所述目标位置信息和实时位置信息进行融合，得到所述移动目标的最终位置信息，具体过程为：将所述目标位置信息对应的相对于阵列天线的坐标与所述实时位置信息对应的第二极坐标对应进行算术平均计算，计算得到的平均坐标即为相对于阵列天线的最终坐标，即所述移动目标的最终位置信息；
S5、将所述移动目标的最终位置信息结合自适应波束成形技术，使阵列天线方向图的主瓣始终对准所述移动目标，同时，零点始终对准干扰信号方向，从而达到移动目标信号增强和抗干扰的目的。
2.根据权利要求1所述的一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，其特征在于，所述二次雷达和阵列天线属于同一个空管***。
3.根据权利要求1所述的一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，其特征在于，以二次雷达为原点的第一空间直角坐标系的所述移动目标的第一直角坐标具体公式为：
；
其中，所述移动目标的第一极坐标为，/>，h表示在球坐标系中所述移动目标到地面的垂直距离，/>，为以二次雷达所在点的卯酉圆的第一曲率半径；/>为地球椭圆的第一偏心率，a为地球长轴半径，b为地球短轴半径，/>为二次雷达纬度，/>表示在第一极坐标系下移动目标的极角，/>表示在第一极坐标系下移动目标的极径。
4.根据权利要求3所述的一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，其特征在于，所述移动目标的球心坐标具体公式为：
；
其中，为所述移动目标的球心坐标，/>为所述二次雷达的球心坐标，为以二次雷达为原点的第一空间直角坐标系的所述移动目标的第一直角坐标，A表示移动目标，P表示二次雷达。
5.根据权利要求4所述的一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，其特征在于，以阵列天线的中心为原点的第二空间直角坐标系的所述移动目标的第二直角坐标表示为：
；
其中，为所述移动目标的球心坐标，/>为所述阵列天线的中心点的球心坐标，/>表示阵列天线的中心点，/>，；/>表示阵列天线的中心点处的卯酉圆的第二曲率半径，/>为Q点的纬度，/>为地球椭圆的第一偏心率，a为地球长轴半径，b为地球短轴半径，/>为所述移动目标在所述阵列天线极坐标系的极径，/>为所述移动目标在所述阵列天线极坐标系的极角。
6.根据权利要求5所述的一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，其特征在于，所述移动目标在所述阵列天线极坐标系的极径的具体表达式为：
。
7.根据权利要求6所述的一种融合二次雷达信息的民航甚高频地空通信抗干扰方法，其特征在于，所述移动目标在所述阵列天线极坐标系的极角的表达式为：
。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117741238B (zh) * 2024-02-20 2024-05-28 成都工业学院 一种信号数字成形方法及***

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101206260A (zh) * 2007-12-20 2008-06-25 四川川大智胜软件股份有限公司 航管自动化***中雷达目标信息的处理方法
CN201892743U (zh) * 2010-11-09 2011-07-06 上海移为通信技术有限公司 智能雷达侦测装置
CN103413463A (zh) * 2013-08-07 2013-11-27 四川九洲空管科技有限责任公司 一种ads-b目标和雷达目标的数据容融合实现方法
CN104101875A (zh) * 2014-07-11 2014-10-15 西北工业大学 一种空管雷达多目标跟踪方法
CN107251586A (zh) * 2015-02-27 2017-10-13 高通股份有限公司 用于位置确定操作的天线信息的分布和利用
CN110596653A (zh) * 2019-09-24 2019-12-20 江苏集萃智能传感技术研究所有限公司 一种多雷达数据融合方法及装置
CN110927765A (zh) * 2019-11-19 2020-03-27 博康智能信息技术有限公司 激光雷达与卫星导航融合的目标在线定位方法
CN111929655A (zh) * 2020-09-08 2020-11-13 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种汽车毫米波雷达道路目标跟踪方法及***
WO2021129619A1 (zh) * 2019-12-27 2021-07-01 中兴通讯股份有限公司 基于激光雷达的检测方法、装置及计算机可读存储介质
EP3872523A1 (en) * 2020-02-25 2021-09-01 Elta Systems Ltd. System and method for constructing fused tracks from radar detections
CN114859349A (zh) * 2021-07-31 2022-08-05 西安电子科技大学 基于空间极坐标斜距模型的极坐标成像方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8594003B2 (en) * 2011-01-05 2013-11-26 Visoft Ltd. Method of estimating location of mobile device in transportation using WiFi
US20230104047A1 (en) * 2022-01-18 2023-04-06 Zhoushan Institute Of Calibration And Testing For Quality And Technology Supervision Track fusion method and device for unmanned surface vehicle

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101206260A (zh) * 2007-12-20 2008-06-25 四川川大智胜软件股份有限公司 航管自动化***中雷达目标信息的处理方法
CN201892743U (zh) * 2010-11-09 2011-07-06 上海移为通信技术有限公司 智能雷达侦测装置
CN103413463A (zh) * 2013-08-07 2013-11-27 四川九洲空管科技有限责任公司 一种ads-b目标和雷达目标的数据容融合实现方法
CN104101875A (zh) * 2014-07-11 2014-10-15 西北工业大学 一种空管雷达多目标跟踪方法
CN107251586A (zh) * 2015-02-27 2017-10-13 高通股份有限公司 用于位置确定操作的天线信息的分布和利用
CN110596653A (zh) * 2019-09-24 2019-12-20 江苏集萃智能传感技术研究所有限公司 一种多雷达数据融合方法及装置
CN110927765A (zh) * 2019-11-19 2020-03-27 博康智能信息技术有限公司 激光雷达与卫星导航融合的目标在线定位方法
WO2021129619A1 (zh) * 2019-12-27 2021-07-01 中兴通讯股份有限公司 基于激光雷达的检测方法、装置及计算机可读存储介质
EP3872523A1 (en) * 2020-02-25 2021-09-01 Elta Systems Ltd. System and method for constructing fused tracks from radar detections
CN111929655A (zh) * 2020-09-08 2020-11-13 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种汽车毫米波雷达道路目标跟踪方法及***
CN114859349A (zh) * 2021-07-31 2022-08-05 西安电子科技大学 基于空间极坐标斜距模型的极坐标成像方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
民航地空通信自适应抗干扰***设计与性能分析;姚元飞;《电讯技术》;全文 *

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