正交波形下mimo雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種正交波形下MIMO雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方法，其思路為：建立雷達在笛卡爾坐標(biāo)系中的幾何模型，并分別確定雷達接收陣元個數(shù)N、雷達接收波束個數(shù)L和雷達威力輻射空域范圍Ω，將Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分成K個檢測子區(qū)域，計算以第i個雷達接收波束中心指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號后進行常規(guī)檢測處理，得到第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Di，依次計算第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm中Mm個目標(biāo)點跡各自的角度測量值、第m個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合和L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合序列D后進行點跡融合，得到一個相干處理時間內(nèi)L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合最終序列
【專利說明】
正交波形下ΜΙΜΟ雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種正交波形下ΜΙΜΟ雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合 測角和點跡融合方法，即正交波形下多輸入多輸出（Mult iple-I叩ut Multiple-Output, ΜΙΜΟ)雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方法，適用于正交波形下集中式ΜΙΜΟ雷達目 標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合。
【背景技術(shù)】
[0002] 雷達在當(dāng)今和未來的電子戰(zhàn)中的作用不可替代，但由于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，使 得現(xiàn)代雷達面臨著電子干擾、超低空突防、福射導(dǎo)彈等威脅，因此必須改進舊的雷達或者發(fā) 展新的雷達體制，進而更好地完成目標(biāo)探測、跟蹤和識別的任務(wù);相控陣?yán)走_是近年來發(fā)展 較為成熟的一種先進雷達體制，具有掃描速度快、波束形狀、波束指向變化快等特點。但相 控陣?yán)走_也存在難W消除的缺點，如雷達目標(biāo)截面積閃爍、容易被地方反福射導(dǎo)彈攻擊、雷 達系統(tǒng)自由度較低等。
[0003] 進入21世紀(jì)W來，在ΜΙΜΟ無線通信理論取得巨大成功的推動下，一種新體制雷 達一一ΜΙΜΟ雷達正逐漸成為雷達界的研究熱點；廣義上講，ΜΙΜΟ雷達定義通過發(fā)射多種信 號（時域分集、頻域分集)探測某一信道（即目標(biāo)），并采用相似的多種方式進行信號接收處 理的任意雷達系統(tǒng)，在此定義之下，相控陣?yán)走_、多基地/組網(wǎng)雷達分別為ΜΙΜΟ雷達的特例； 集中式ΜΙΜΟ雷達是相控陣?yán)走_的發(fā)展，并且集中式ΜΙΜΟ雷達能夠全向發(fā)射信號，也能夠同 時發(fā)射多波束，而非相控陣?yán)走_采用聚焦波束福射能量。相比于傳統(tǒng)雷達，集中式ΜΙΜΟ雷達 具有W下明顯優(yōu)勢：1)工作模式更加靈活;集中式ΜΙΜΟ雷達通過合理控制每個通道的發(fā)射 波形，動態(tài)管理雷達電磁能量，綜合各種期望發(fā)射方向圖，從而使雷達工作模式更加靈活。 例如，執(zhí)行目標(biāo)捜索任務(wù)時采用全空域或?qū)挷ㄊＩ淠芰縒增大空域覆蓋范圍，進行目標(biāo) 精確跟蹤時則改用同時發(fā)射多波束指向不同目標(biāo)W增強回波信號能量，提高雷達發(fā)射機能 量利用率;2)提高雷達的角度分辨力和參數(shù)估計精度；由于雷達發(fā)射波形的多樣性，且相比 相控陣?yán)走_，集中式ΜΙΜΟ雷達擁有更多的信號處理自由度，綜合利用發(fā)射和接收陣列孔徑 提高雷達的角度分辨力和參數(shù)估計精度，用W增大雷達可探測目標(biāo)的數(shù)量;3)改善雷達對 多徑雜波的抑制性能;實際雷達環(huán)境中，地面或海面雷達回波的多次散射將導(dǎo)致雜波信號 的多徑傳播，在極端情況下，雜波信號經(jīng)多徑反射后到達雷達接收陣列的方向可能與目標(biāo) 的波達方向一致，此時雷達必須進行發(fā)射自適應(yīng)波束形成才能有效抑制雜波;此外，傳統(tǒng)相 控陣?yán)走_發(fā)射端不具備自適應(yīng)處理的能力，然而集中式ΜΙΜΟ雷達能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射一接收聯(lián)合 自適應(yīng)波束形成，為抑制多徑雜波提供了一條有效途徑。
[0004] 集中式ΜΙΜΟ雷達發(fā)射全正交波形，形成全方位功率福射方向圖，即雷達福射威力 范圍內(nèi)的各個方位福射能量近似相等，在正交波形下，集中式ΜΙΜΟ雷達通常采用泛探檢測 方式，即寬發(fā)多收，實現(xiàn)全方位內(nèi)的目標(biāo)同時檢測，用于實現(xiàn)快速目標(biāo)捜索，增強雷達工作 的靈活性，提高目標(biāo)檢測的實時性;另外，正交波形下的雷達各個陣元發(fā)射相互正交波形， 并在目標(biāo)位置進行線性加權(quán)組合進而形成后向散射回波，然后將該后向散射回波福射至雷 達各個接收陣元并分別進行脈沖壓縮處理和其他常規(guī)目標(biāo)檢測處理。不同于機械掃描雷 達，集中式ΜΙΜΟ雷達隨著天線旋轉(zhuǎn)即可確定目標(biāo)的位置和點跡方位，因而在全正交波形下， 需要通過角度測量確定各個目標(biāo)點跡的具體位置。
[0005] 但由于正交波形下集中式ΜΙΜΟ雷達包含的陣元的發(fā)射波形各不相同，需要進行脈 沖綜合，使得集中式ΜΙΜΟ雷達各個方位回波的脈壓系數(shù)均不相同；并且在實際處理中，由于 目標(biāo)方位未知，使得正交波形接收處理中存在脈沖綜合損失，致使傳統(tǒng)相控陣?yán)走_上的單 脈沖測角技術(shù)將難W適用。另外，泛探處理模式下，不同波束有可能接收來自同一目標(biāo)的反 射能量，尤其在接收副瓣較高且接收增益存在波動的情況下，該現(xiàn)象會頻繁發(fā)生，直接造成 雷達目標(biāo)檢測時的虛警概率提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述正交波形下集中式ΜΙΜΟ雷達目標(biāo)檢測存在的問題，本發(fā)明的目的在于提 出一種正交波形下ΜΙΜΟ雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方法，W提高雷達目標(biāo)的角 度測量精度，降低雷達目標(biāo)檢測的虛警概率。
[0007] 為達到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予W實現(xiàn)。
[0008] 一種正交波形下ΜΙΜΟ雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方法，包括W下步 驟：
[0009] 步驟1，建立雷達在笛卡爾坐標(biāo)系中的幾何模型，并分別確定笛卡爾坐標(biāo)系中雷達 接收陣元個數(shù)Ν、雷達接收波束個數(shù)L和雷達威力福射空域范圍Ω，W及將第η個雷達接收陣 元的發(fā)射信號記為Sn，然后依次計算得到第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢 量Ρη、第i個雷達接收波束的中屯、指向01、第i個雷達接收波束的3地空域范圍Ωι和第i個雷 達接收波束的脈沖壓縮處理系數(shù)ci;其中，ie{l，2，…，L}，ne{l，2，…，N}，N表示笛卡爾坐 標(biāo)系中的雷達接收陣元個數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)；
[0010] 步驟2,將雷達威力福射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分成K個檢測子區(qū)域， 計算得到第i個雷達接收波束的第k個檢測子區(qū)域增益gi化），進而計算得到W第i個雷達接 收波束中屯、指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號*·/(/);其中，ke{l，2，一，K}，K 表示雷達威力福射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)；
[0011] 步驟3,對W第i個雷達接收波束中屯、指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成 信號if擬進行檢測處理，得到第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合化，所述目標(biāo)檢測結(jié) 果集合Di由Ml個目標(biāo)點跡組成，每一個目標(biāo)點跡包含目標(biāo)距離、目標(biāo)多普勒頻率和目標(biāo)強 度，Ml表示第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合化包含的目標(biāo)點跡總數(shù)；
[001^ 步驟4,初始化:111居{1，2，一心^，111表示笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)心1個雷達接收波束中的 第m個雷達接收波束，且m初始值為1;
[001引步驟5，計算得到第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm中Mm個目標(biāo)點跡各自 的角度測量值，然后提取目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm中Mm個目標(biāo)點跡各自的角度測量值中存在角 度測量值的目標(biāo)點跡，并按照第m個雷達接收波束的原始排列方式進行排列，得到第m個雷 達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合6,,;其中，me {1，2，…，L-1}，Mm表示第m個雷達 接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm包含的目標(biāo)點跡總數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收 波束個數(shù)；
[0014] 步驟6,令m加1，重復(fù)步驟5,直到得到第個雷達接收波束的含角度測量值的目 標(biāo)點跡集合，，并根據(jù)第レl個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合A 獲取 第L個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合0/ .進而得到L個雷達接收波束含角 度測量值的目標(biāo)點跡集合序列D;
[0015] 步驟7,對L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合序列D進行點跡融合，得 到一個相干處理時間內(nèi)L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合最終序列β。
[0016] 本發(fā)明的有益效果：
[0017] 第一，靈活性:本發(fā)明方法能夠根據(jù)實際信號處理能力，靈活增加或減少接收波位 個數(shù)，并在滿足相鄰波位3地空域覆蓋范圍相鄰接的情況下，減少所需接收波束個數(shù)，進而 降低硬件復(fù)雜度；
[0018] 第二，可靠性:本發(fā)明方法通過和差比和角度區(qū)間雙重條件，保證了測角結(jié)果的準(zhǔn) 確性，并使用了多波束聯(lián)合點跡融合，降低了雷達的虛警概率；
[0019] 第Ξ，實時性強:本發(fā)明方法能夠離線設(shè)計角度查找表，并根據(jù)確定的接收波位提 前進行脈沖綜合增益損失補償，還能夠采用查表的方式實現(xiàn)角度測量，相比于其他計算實 現(xiàn)方式的實時性更強。
【附圖說明】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0021] 圖1是本發(fā)明的一種正交波形下ΜΙΜΟ雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方法 流程圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明使用的雷達在笛卡爾坐標(biāo)系中的幾何模型示意圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明的角度測量流程圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明點跡融合子流程圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明仿真時使用的一維等距線性陣列模型示意圖；
[0026] 圖6是本發(fā)明仿真時設(shè)計的全正交基帶信號時域波形示意圖；
[0027] 圖7是本發(fā)明仿真時設(shè)計的全正交波形合成的全空域功率福射方向圖；
[0028] 圖8是本發(fā)明仿真時設(shè)計的全正交波形的時域自相關(guān)特性示意圖；
[0029] 圖9是本發(fā)明仿真時設(shè)計的全正交波形的時域互相關(guān)特性示意圖；
[0030] 圖10是本發(fā)明仿真時設(shè)計的目標(biāo)回波脈沖壓縮結(jié)果示意圖；
[0031] 圖11是本發(fā)明仿真時某相干處理時間的多普勒處理結(jié)果示意圖；
[0032] 圖12是本發(fā)明仿真時利用本發(fā)明方法最終上報的點跡的距離-方位分布示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 參照圖1，為本發(fā)明的一種正交波形下ΜΙΜΟ雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融 合方法流程圖；所述多波束聯(lián)合目標(biāo)角度測量和點跡融合方法，包括W下步驟：
[0034] 步驟1，建立雷達在笛卡爾坐標(biāo)系中的幾何模型，并分別確定笛卡爾坐標(biāo)系中雷達 接收陣元個數(shù)Ν、雷達接收波束個數(shù)L和雷達威力福射空域范圍Ω，W及將第η個雷達接收陣 元的發(fā)射信號記為Sn，然后依次計算得到第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢 量Ρη、第i個雷達接收波束的中屯、指向01、第i個雷達接收波束的3地空域范圍Ωι和第i個雷 達接收波束的脈沖壓縮處理系數(shù)ci;其中，ie{l，2，…，L}，ne{l，2，…，N}，N表示笛卡爾坐 標(biāo)系中的雷達接收陣元個數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)。
[0035] 步驟1的子步驟為：
[0036] (1.1)建立雷達在笛卡爾坐標(biāo)系中的幾何模型，并分別確定笛卡爾坐標(biāo)系中雷達 接收陣元個數(shù)N、雷達接收波束個數(shù)L和雷達威力福射空域范圍Ω，W及第η個雷達接收陣元 的發(fā)射信號記為Sn，然后依次計算得到第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量 Ρη，進而分別獲得第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中水平方位軸的投影Ρηχ和第η個雷達 接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰方位軸的投影Ρηζ，然后分別計算得到笛卡爾坐標(biāo)系中雷達 水平天線孔徑長度Β和笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維天線孔徑長度C。
[0037] 具體地，參照圖2,為本發(fā)明使用的雷達在笛卡爾坐標(biāo)系中的幾何模型示意圖；在 Ξ維坐標(biāo)系Χ0ΥΖ中，Ρη表示第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量，dn表示第η個 雷達接收陣元回波信號的傳播矢量，η表示笛卡爾坐標(biāo)系中第η個雷達接收陣元，S表示笛卡 爾坐標(biāo)系中的雷達回波信號矢量;所述第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量 Ρη，其表達式為：
[003引 Ρη= (Xn，yn，Zn)
[0039] 其中，Xn表示位置矢量pn在笛卡爾坐標(biāo)系中X軸上的投影長度，yn表示位置矢量pn 在笛卡爾坐標(biāo)系中y軸上的投影長度，Zn表示位置矢量Pn在笛卡爾坐標(biāo)系中Z軸上的投影長 度，ne{l，2，…，N}，N表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收陣元個數(shù)。
[0040] 所述笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平天線孔徑長度B和所述笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維 天線孔徑長度C，其表達式分別為：
[0041]
[0042] 其中，ρηχ表示第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中水平方位軸的投影，p(n-l)x表 示第n-1個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中水平方位軸的投影，Pnz表示第η個雷達接收陣元 在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰方位軸的投影，ρ(η-?)ζ表示第η-1個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中 俯仰方位軸的投影。
[0043] 如果僅考慮一維等距線陣，且僅考慮方位維時，笛卡爾坐標(biāo)系中雷達只在方位維 具有角度分辨能力;如果僅考慮一維等距線陣，且僅考慮俯仰維時，笛卡爾坐標(biāo)系中雷達只 在俯仰維具有角度分辨能力。
[0044] (1.2)根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平天線孔徑長度Β和笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰 維天線孔徑長度C，分別計算得到笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平維的3地波束寬度丫和笛卡爾坐 標(biāo)系中雷達俯仰維的3地波束寬度r。
[0045] 具體地，所述笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平維的3地波束寬度丫和所述笛卡爾坐標(biāo)系 中雷達俯仰維的3地波束寬度其表達式分別為：
[0046]
V表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達波長，且= 表示電磁波傳播速度， fc表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達的發(fā)射頻率，是常規(guī)雷達參數(shù);其中，3dB波束寬度是指笛卡爾 坐標(biāo)系中雷達接收增益下降至最大值的;^時對應(yīng)的雷達接收角度區(qū)間寬度。
[0047] (1.3)根據(jù)雷達威力福射空域范圍Ω，分別將雷達威力福射空域范圍Ω在笛卡爾 坐標(biāo)系中方位維的投影記為Ω γ，將雷達威力福射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰維的 投影記為Ω,，然后分別計算得到笛卡爾坐標(biāo)系中方位維所需雷達接收波束個數(shù)Νγ和笛卡 爾坐標(biāo)系中俯仰維所需雷達接收波束個數(shù)。
[0048] 具體地，為了利用同時多接收波束實現(xiàn)全檢測空間的覆蓋，根據(jù)雷達威力福射空 域范圍Ω，獲得雷達分別在方位維和俯仰維各自的檢測角度區(qū)間，并分別將雷達威力福射 空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中方位維的投影記為Ω γ，將雷達威力福射空域范圍Ω在笛卡 爾坐標(biāo)系中俯仰維的投影記為然后分別計算得到笛卡爾坐標(biāo)系中方位維所需雷達接 收波束個數(shù)Νγ和笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰維所需雷達接收波束個數(shù)馬，其表達式分別為：
[0049]
[0化0]其中，「·!表示取不小于?的最小整數(shù)，丫表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平維的3地 波束寬度，r表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維的3地波束寬度，Ωγ表示雷達威力福射空域 范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中方位維的投影，Ω:0表示雷達威力福射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo) 系中俯仰維的投影。
[0051] (1.4)根據(jù)雷達威力福射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中方位維的投影Ωγ和雷達 威力福射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰維的投影;Ω:0，Κ及笛卡爾坐標(biāo)系中方位維所 需雷達接收波束個數(shù)Νγ和笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰維所需雷達接收波束個數(shù)^0，計算得到第i 個雷達接收波束的中屯、指向曰1。
[0化2]具體地，所述第i個雷達接收波束的中屯、指向θι表達式為：

丫 1表示第i個雷達接收波束的中屯、指向在方位維的投影，巧表示第i個雷達接收 波束的中屯、指向在俯仰維的投影，i表示笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)L個雷達接收波束個數(shù)中的第i個 雷達接收波束，i e {1，2，…，L}，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)。
[0053] (1.5)根據(jù)第i個雷達接收波束的中屯、指向θι、笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平維的3地 波束寬度γ和笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維的3地波束寬度0，計算得到第i個雷達接收波束 的3地空域范圍Ωι。
[0054] 具體地，所述第i個雷達接收波束的3地空域范圍Ωι為第i個雷達接收波束的3地 水平角度集合和第i個雷達接收波束的3地俯仰角度集合的并集，其表達式為：、
[0化5]
[0化6]
[0化7]其中，Ω 1Y表示第i個雷達接收波束的3地空域范圍Ω 1在方位維的投影，Ω,:ρ表示第 i個雷達接收波束的3地空域范圍Ω 1在俯仰維的投影，丫 1表示第i個雷達接收波束的中屯、指 向在方位維的投影，巧表示第i個雷達接收波束的中屯、指向在俯仰維的投影，γ表示笛卡爾 坐標(biāo)系中雷達水平維的3地波束寬度，取表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維的3地波束寬度。 [005引（1.6)根據(jù)第i個雷達接收波束中屯、指向θι和第η個雷達接收陣元的發(fā)射信號為sn， 計算得到第i個雷達接收波束的脈沖壓縮系數(shù)Cl，其表達式為：
[0化9]
[0060] 其中，flipl;r( ·)表示序列反序操作，ne {1,2，···，N}，N表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷 達接收陣元個數(shù)，i e {1，2，…，U，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)，pn表示第η 個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量，di表示第i個雷達接收波束的傳播矢量， cl,. =(cos巧cos片cos巧.sin片sin巧），丫康示第i個雷達接收波束的中屯、指向在方位維的投 影，巧表示第i個雷達接收波束的中屯、指向在俯仰維的投影，λ表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達波 長，?表示點積運算，上標(biāo)*表示共輛。
[0061] 步驟2,將雷達威力福射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分成Κ個檢測子區(qū)域， 計算得到第i個雷達接收波束的第k個檢測子區(qū)域增益gi化），進而計算得到W第i個雷達接 收波束中屯、指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號I·/托)；其中，i e {1，2，…，U，m e {1，2，…，}，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)。
[0062] 具體地，將雷達威力福射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分成K個檢測子區(qū)域， 計算得到第i個雷達接收波束的第k個檢測子區(qū)域增益gi化），進而計算得到W第i個雷達接 收波束中屯、指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號if巧;其中，?ε{1，2，···，υ，1 表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù);k表示第k個檢測子區(qū)域，ke {1，2，…，Κ}，Κ表示 雷達威力福射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)。
[0063] 具體地，確定第i個雷達接收波束的加權(quán)矢量為wi，并將雷達威力福射空域范圍Ω 對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分成K個檢測子區(qū)域，計算得到第i個雷達接收波束的第k個檢測子 區(qū)域增益gi化），其表達式為：
[0064]
[00化]其中，.表示點積運算，ne{l，2，...，N}，ie{l，2，...，U，ke{l，2，...，K}，N 表示笛 卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收陣元個數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)，K表示雷 達威力福射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)，pn表示第η個 雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量，di表示第i個雷達接收波束的傳播矢量，dk表 示雷達威力福射空域范圍Ω中第k個檢測子區(qū)域的傳播矢量，=(sin巧cos?vsin巧sin7A.,co.s巧.)， 病表示雷達威力福射空域范圍Ω中第k個檢測子區(qū)域的中屯、方位在俯仰維的投影分量，丫 k 表示雷達威力福射空域范圍Ω中第k個檢測子區(qū)域的中屯、方位在方位維的投影分量，Win表 示第i個雷達接收波束的加權(quán)矢量中第η個元素，λ表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達波長。
[0066] 根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)系中第η個雷達接收陣元的發(fā)射信號sn，將笛卡爾坐標(biāo)系中第η個 雷達接收陣元的發(fā)射信號向量記為Sn(t)，Sn(t)是關(guān)于時間t的向量序列，則計算得到W第i 個雷達接收波束中屯、指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的方位合成信號Ck(t)，其表達式為：
[0067]
[006引其中，ne{l，2，...，N}，ie{l，2，...，L}，ke{l，2，...，K}，N表示笛卡爾坐標(biāo)系中的 雷達接收陣元個數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)，K表示雷達威力福射空域 范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)，pn表示第η個雷達接收陣元在 笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量，di表示第i個雷達接收波束的傳播矢量，dk表示雷達威力福射 空域范圍Ω中第k個檢測子區(qū)域的傳播矢量，?表示點積運算，λ表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達 波長。
[0069] 所述第k個檢測子區(qū)域的方位合成信號為Ck(t)經(jīng)過后向散射后再使用第k個檢測 子區(qū)域增益gi化)進行陣列加權(quán)，計算得到W第i個雷達接收波束中屯、指向為基準(zhǔn)的第k個 檢測子區(qū)域的接收合成信號if約=(：,,(7值.(化其中，1￡{1，2，。'，化111￡{1，2，。'心^，1^表 示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù);k表示第k個檢測子區(qū)域，4￡{1，2，一，"，1(表示雷 達威力福射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)。
[0070] 根據(jù)W第i個雷達接收波束中屯、指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號 計算第m個雷達接收波束的角度測量查找表中的最大值maxm和第m個雷達接收波束的 角度測量查找表中的最小值minm，其得到過程為；
[0071] (2.1)初始化:巧{1，2，。'，14，111￡{1，2，。'，心1}，1^表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接 收波束個數(shù);k表示第k個檢測子區(qū)域，且k的初值為1古￡{1，2，-，，"，1(表示雷達威力福射 空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)。
[0072] (2.2)采用第i個雷達接收波束的脈沖壓縮系數(shù)Cl對W第i個雷達接收波束中屯、指 向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的方位向合成信號r/'(〇進行脈沖壓縮處理，得到第k個檢測子 區(qū)域脈壓信號yk。
[0073] (2.3)令k加1，重復(fù)子步驟(2.2)，直到得到第K個檢測子區(qū)域脈壓信號yK，并分別 計算K個檢測子區(qū)域各自脈壓信號模值，然后選取K個檢測子區(qū)域各自脈壓信號模值中的最 大值，作為第i個雷達接收波束的脈沖綜合損失加權(quán)向量li，其表達式為：
[0074] li= [max{ I yi I ,…，I yk I ,…，I γκ I }]
[0075] 其中，max表示求取最大值操作，yk表示第k個檢測子區(qū)域脈壓信號，Κ表示雷達威 力福射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)，ie{l，2，-，，U，L 表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)。
[0076] (2.4)根據(jù)第i個雷達接收波束的第k個檢測子區(qū)域增益gi化)和第i個雷達接收波 束的脈沖綜合損失加權(quán)向量li，計算得到第i個雷達接收波束的實際接收波束增益穿， 客,=g,〇l,，Θ表示化damard乘積，gi表示第i個雷達接收波束的第k個檢測子區(qū)域增益gi 化)。
[0077] (2.5)根據(jù)第i個雷達接收波束的實際接收波束增益致，分別計算得到第m個雷達接 收波束與第m+1個雷達接收波束之間的和波束及第m個雷達接收波束與第m+1個雷達 接收波束之間的差波束A m，其表達式分別為：
[007引
[00巧]其中，g,"表示第m個雷達接收波束的實際接收波束增益，襄表示第m+1個雷達接收 波束的實際接收波束增益，111￡{1，2，'''，心1}，1^表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)。 [0080] (2.6)根據(jù)第m個雷達接收波束的和波束及第m個雷達接收波束的差波束 Δ m，計算得到第m個雷達接收波束的角度測量查找表rm( Θm)，其表達式為：
[0081 ] rm(0m)= Am(0m)./Xm(0m)
[0082] 其中，./表示向量點除運算，Δ m( 0m)表示空域覆蓋范圍0m內(nèi)第m個雷達接收波束 與第m+1個雷達接收波束之間的差波束，Sm( 0m)表示空域覆蓋范圍0m內(nèi)第m個雷達接收波 束與第m+1個雷達接收波束之間的和波束，0m表示第m個雷達接收波束所能測角的空域覆 蓋范圍，Θ 0m+l，Θ。表示第m個雷達接收波束中屯、指向，表示第m+1個雷達接收波束 中屯、指向
Ω 丫表不雷達威力福射至域化圍Ω在 笛卡爾坐標(biāo)系中方位維的投影，表示雷達威力福射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰 維的投影，Νγ表示笛卡爾坐標(biāo)系中方位維所需雷達陣元個數(shù)，Λ'0表示笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰 維所需雷達陣元個數(shù)，即表明第m個雷達接收波束與第m+1個雷達接收波束所能測角的空域 覆蓋范圍0m是位于兩個相鄰雷達接收波束中屯、指向之間的可檢測空域范圍。
[0083] 然后根據(jù)第m個雷達接收波束的角度測量查找表rm( 0m)，計算得到第m個雷達接收 波束的角度測量查找表中的最大值maxm和第m個雷達接收波束的角度測量查找表中的最小 值minm，其表達式分別為：
[0084] maxm=max{;rm( @m)}，minm=min{;rm( @m)}。
[0085] 步驟3,對W第i個雷達接收波束中屯、指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成 信號if腳進行檢測處理，得到第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合化，所述目標(biāo)檢測結(jié) 果集合Di由Ml個目標(biāo)點跡組成，每一個目標(biāo)點跡包含目標(biāo)距離、目標(biāo)多普勒頻率和目標(biāo)強 度，Ml表示第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Di包含的目標(biāo)點跡總數(shù)，i e {1，2，…， U，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù);ke {1，2，···，Κ}，Κ表示雷達威力福射空域 范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)，第k個檢測子區(qū)域?qū)?yīng)的中屯、 指向與第i個雷達接收波束中屯、指向相同。
[0086] 具體地，對W第i個雷達接收波束中屯、指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成 信號r/'(0進行檢測處理，所述檢測處理由實際應(yīng)用中的具體雷達體制決定，其中雷達為相 參雷達或非相參雷達。
[0087] 當(dāng)雷達為相參雷達時，所述檢測處理為:對W第i個雷達接收波束中屯、指向為基準(zhǔn) 的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號r;'(〇依次進行脈沖壓縮處理、相參積累和恒虛警處理， 得到第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合化;所述相參積累是對脈沖壓縮處理后第i個 雷達接收波束的相鄰多個雷達接收波束的幅相同時進行加權(quán)處理。
[0088] 當(dāng)雷達為非相參雷達時，所述檢測處理為:對W第i個雷達接收波束中屯、指向為基 準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號護巧依次進行脈沖壓縮處理、非相參積累和恒虛警 處理，得到第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合化;所述非相參積累是將脈沖壓縮處理 后第i個雷達接收波束的相鄰多個雷達接收波束的幅度值相加。
[0089] 步驟4,初始化:111￡{1，2，'''，心1}，111表示笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)心1個雷達接收波束個數(shù) 中的第m個雷達接收波束，m也表示迭代次數(shù)，且m初始值為1。
[0090] 步驟5，計算得到第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm中Mm個目標(biāo)點跡各自 的角度測量值，然后提取目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm中Mm個目標(biāo)點跡各自的角度測量值中存在角 度測量值的目標(biāo)點跡，并按照第m個雷達接收波束的原始排列方式進行排列，得到第m個雷 達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合馬^;其中，me {1，2，···，kl}，Mm表示第m個雷達 接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm包含的目標(biāo)點跡總數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收 波束個數(shù)。
[0091] 參照圖3,為本發(fā)明的角度測量流程圖；計算得到第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測 結(jié)果集合Dm中Mm個目標(biāo)點跡各自的角度測量值，其過程為：
[0092] (5.1)初始化:Mm表示第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm包含的目標(biāo)點跡 總數(shù)，m' e {1,2，···，Mi}，m'表示目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡，m'也表示迭代次數(shù)，且 m'初始值為1; Θ表示角度測量值，f表示目標(biāo)標(biāo)志位，并且目標(biāo)角度測量值Θ和目標(biāo)標(biāo)志位f 的初始值均為0;對第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm中的目標(biāo)點跡進行信息擴 充，除了第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm中包含的目標(biāo)距離、目標(biāo)多普勒頻率和 目標(biāo)強度之外，進一步增加目標(biāo)角度測量值Θ和目標(biāo)標(biāo)志位f，并且目標(biāo)角度測量值Θ和目標(biāo) 標(biāo)志位f的初始值均為0。
[0093] (5.2)如果第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm不為空集，統(tǒng)計第m個雷達 接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm包含的目標(biāo)點跡總數(shù)Mm，并判斷目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中包含的 目標(biāo)點跡是否在第m個雷達接收波束相鄰的下一個雷達接收波束中同樣存在，即在第m+1個 雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+沖尋找與目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'具有 相同距離和速度的目標(biāo)點跡式,,；
[0094] 如果第m+1個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+沖存在與目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中 第m'個目標(biāo)點跡dm'具有相同距離和速度的目標(biāo)點跡，表明目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo) 點跡dm'和第m' + l個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合中的目標(biāo)點跡4,來自同一目標(biāo)的后 向散射，然后判斷目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'的目標(biāo)標(biāo)志位fV :如果目標(biāo)標(biāo)志位 fm' = 2或者fV = 1，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'已經(jīng)與第m個雷達接收波束 相鄰的前一個雷達接收波束相關(guān)聯(lián)，并將第m+1個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+1中 第m'個目標(biāo)點跡4,的目標(biāo)標(biāo)志位/m,置為2，執(zhí)行子步驟(5.4);
[009引如果目標(biāo)標(biāo)志位fm' = 0，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m '個目標(biāo)點跡dm'是新出現(xiàn)的 目標(biāo)點跡，并將第m+1個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+沖與目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m' 個目標(biāo)點跡dm'表示的同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡氣，的目標(biāo)標(biāo)志位見，置為1，進行子步驟巧.3);
[0096] 如果第m+1個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+i中不存在與目標(biāo)點跡總數(shù)Mm 中第m'個目標(biāo)點跡dm'具有相同距離和速度的目標(biāo)點跡^,，則進一步判斷目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中 第m'個目標(biāo)點跡dm'的目標(biāo)標(biāo)志位fm' ：如果目標(biāo)標(biāo)志位fm' =2或者fm' = 1，則表明目標(biāo)點跡總 數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'已經(jīng)與第m個雷達接收波束相鄰的前一個雷達接收波束相關(guān)聯(lián)， 并直接舍棄目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm' ；如果目標(biāo)標(biāo)志位fm' =0，表明目標(biāo)點跡總 數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'是新出現(xiàn)的目標(biāo)點跡，由于目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm' 存在于第m個雷達接收波束內(nèi)，因此將第m個雷達接收波束的中屯、指向作為目標(biāo)點跡總數(shù)Mm 中第m '個目標(biāo)點跡dm'的目標(biāo)角度測量值，即0m'= ，進行子步驟巧.4 )。
[0097] (5.3)計算目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'和第m+1個雷達接收波束的目標(biāo) 檢測結(jié)果集合Dm+1中第m'個目標(biāo)點跡??。,的和差比IV，如果和差比IV在區(qū)間[minm'，maxm' ] 內(nèi)，即minm'《IV《maxm'，則計算得到目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'的角度測量值 白m ;
[009引如果和差比rm'不在區(qū)間[minm'，maxm']內(nèi)，則直接舍棄目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目 標(biāo)點跡dm'，執(zhí)行子步驟巧.4);
[0099] 其中，maxm'表示第m'個雷達接收波束的角度測量查找表中的最大值，mirw表示第 m'個雷達接收波束的角度測量查找表中的最小值。
[0100] 具體地，所述目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'和第m+1個雷達接收波束的目 標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+沖第m'個目標(biāo)點跡4的和差比rm'，其表達式為：
[0101]
[0102] 其中，gm'表示目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'的強度，客表示第m+1個雷達 接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+i中第m'個目標(biāo)點跡4,的強度。
[0103] 所述計算得到目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'的角度測量值0m'，其過程為：
[0104] 首先獲取第m個雷達接收波束的角度測量查找表rm( 0m)，并利用和差比rm'分別減 去第m個雷達接收波束的角度測量查找表rm(0m)中的每一項，得到目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m' 個目標(biāo)點跡dm'的角度差值向量Δ。
[0105] 然后獲取目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'的角度差值向量A r的模值最小值 rmin，:rmin=min{ Δγ}，并得到與模值最小值rmin對應(yīng)的索引indexm'，進而得到與索引indexm' 對應(yīng)的角度測量值，即得到目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm'的角度測量值0m'。
[0106] (5.4)令m'加1，依次重復(fù)執(zhí)行子步驟(5.2)和子步驟(5.3)，直到得到目標(biāo)點跡總 數(shù)Mm中第Mm個點跡馬《:"的角度測量值馬/,"，此時得到目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm中Mm個目標(biāo)點跡各 自的角度測量值。
[0107] 然后提取目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm中Mm個目標(biāo)點跡各自的角度測量值中存在角度測量 值的目標(biāo)點跡，并按照第m個雷達接收波束的原始排列方式進行排列，得到第m個雷達接收 波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合馬Μ;其中，me {1，2，…，L-1}，Mm表示第m個雷達接收波 束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm包含的目標(biāo)點跡總數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個 數(shù)。
[0108] 步驟6,令m加1，重復(fù)步驟5,直到得到第個雷達接收波束的含角度測量值的目 標(biāo)點跡集合4_1，并根據(jù)第L-1個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合4_,，獲取 第L個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合A，進而得到L個雷達接收波束各自 含角度測量值的目標(biāo)點跡集合序列D。
[0109] 具體地，根據(jù)第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Di獲取第L個雷達接收波束 的目標(biāo)檢測結(jié)果集合化時，首先判斷第L個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合化是否為空:如果 為空，則將第1個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合A到第個雷達接收波束 的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合A_i，作為L個雷達接收波束各自含角度測量值的目標(biāo)點 跡集合序列D，執(zhí)行步驟7;如果不為空，則參照圖3對第L個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合化 包含的化個目標(biāo)點跡分別進行角度測量，包括W下子步驟：
[0110] (6.1)初始化:9￡{1，2，-，，化}，化表示第1個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合化包含 的目標(biāo)點跡個數(shù)，P表示第L個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合化包含的化個目標(biāo)點跡中第P個 目標(biāo)點跡，P也表示迭代次數(shù)，且P初始值為1。
[0111] 在計算第心1個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合Dl-1包含的化-1個目標(biāo)點跡每一個目 標(biāo)點跡的角度測量值過程中，已經(jīng)得到第L個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合化包含的化個目 標(biāo)點跡中每一個目標(biāo)點跡的目標(biāo)標(biāo)志位。
[0112] (6.2)如果目標(biāo)點跡總數(shù)化中第P個目標(biāo)點跡dp的標(biāo)志位fP = 2或者fP = 1，表明目 標(biāo)點跡總數(shù)化中第P個目標(biāo)點跡dp已經(jīng)與第心1個雷達接收波束中的第P個目標(biāo)點跡dp相關(guān) 聯(lián)，則直接舍棄目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中第P個目標(biāo)點跡;如果目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中第P個目標(biāo)點跡dp 的標(biāo)志位fp = 〇，則將第L個雷達接收波束的中屯、方位目標(biāo)作為目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中第P個目標(biāo) 點跡dp的角度測量值，即0p = 0L;
[011引（6.3)令P加1，重復(fù)子步驟(6.2)，直到得到目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中化個目標(biāo)點跡各自對 應(yīng)的角度測量值，化《化，并將目標(biāo)點跡總數(shù)化中化個目標(biāo)點跡各自對應(yīng)的角度測量值，作 為第L個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合，然后將第1個雷達接收波束的含 角度測量值的目標(biāo)點跡集合?到第L個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合另￡， 作為L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合序列D，執(zhí)行步驟7。
[0114] 步驟7，為了降低虛警概率，對L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合序 列D進行點跡融合，得到一個相干處理時間內(nèi)L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集 合最終序列.6 :。
[0115] 參照圖4,為本發(fā)明進行點跡融合的流程圖；步驟7的具體子步驟為：
[0116] (7.1)初始化:j表示第j個雷達接收波束，且j初始值為1，j Ε {1，2，…，U，L表示笛 卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)，并將L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合 序列D中所有目標(biāo)標(biāo)志位分別重置為0。
[0117] η'表示第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合4包含的目標(biāo)點跡總 數(shù)廢中第η '個目標(biāo)點跡，η '的初始值化。
[0118] (7.2)如果第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡堯介D為空集，則執(zhí)行 子步驟(7.5);如果第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合貧^不為空集，且第j 個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合包含的目標(biāo)點跡總數(shù)為Μ,,,時，執(zhí)行子 步驟(7.3);
[0119] (7.3)如果第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合A包含的目標(biāo)點 跡總數(shù)妨。,中第η '個目標(biāo)點跡山'的目標(biāo)標(biāo)志位fn' = 2，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)化,,中第η '個目 標(biāo)點跡山'為多余目標(biāo)點跡，直接舍棄，執(zhí)行子步驟(7.4);否則，轉(zhuǎn)至子步驟(7.6);
[0120] (7.4)令η'加1，重復(fù)子步驟(7. 3)，直到得到目標(biāo)點跡總數(shù)化,中第妨,，,個目標(biāo)點跡 <化,的目標(biāo)標(biāo)志位Λ,;如果目標(biāo)標(biāo)志位為。,=2，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)短《，中第新個目標(biāo)點 跡聲^，為多余目標(biāo)點跡，直接舍棄，此時完成了第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo) 點跡集合的目標(biāo)點跡融合，得到第j個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值 集合4,并執(zhí)行子步驟(7.5);否則，轉(zhuǎn)至子步驟(7.6);特別地，如果當(dāng)前j = L時，執(zhí)行子步 驟(7.9);
[0121] (7.5)令j加1，返回子步驟(7.2)，直到得到第個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融 合后的角度測量值集合4_,，此時得到第1個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量 值集合4到第レl個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值集合鳥_1，并執(zhí)行子 步驟(7.8)。
[0122] (7.6)在第j+1個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合資,+1中尋找與目標(biāo) 點跡總數(shù)茲中第η '個目標(biāo)點跡山'同時滿足如下條件的目標(biāo)點跡品,，,：
[0123]
[0124] 其中，山'（1)表示目標(biāo)點跡總數(shù)祗中第η'個目標(biāo)點跡山'的距離，<-/"〇)表示第j+1 個雷達接收波束的含目標(biāo)角度測量值集合復(fù),+1中第η '個目標(biāo)點跡4的距離，山·（2)表示目 標(biāo)點跡總數(shù)孩。，中第η '個目標(biāo)點跡山'的速度，??,, Ρ)表示第j+1個雷達接收波束的含目標(biāo)角 度測量值集合中第η'個目標(biāo)點跡知的速度，山·（4)表示目標(biāo)點跡總數(shù)撼。沖第η'個目標(biāo) 點跡山'的角度測量值，式,(4)表示第j+1個雷達接收波束的含目標(biāo)角度測量值集合孩,+沖第 η '個目標(biāo)點跡馬,的角度測量值，祁表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)距離誤差值，Sfd表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)速度誤 差值，δθ表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)角度測量誤差值，M。,表示第j個雷達接收波束的含角度測量值的 目標(biāo)點跡集合6,包含的目標(biāo)點跡個數(shù)。
[0125] 特別的，從相鄰兩個雷達接收波束各自包含的目標(biāo)點跡中分別任意選取一個目標(biāo) 點跡組成目標(biāo)點跡對，如果該目標(biāo)點跡對之間的關(guān)系分別滿足預(yù)設(shè)的目標(biāo)距離誤差值祁= 5、預(yù)設(shè)的目標(biāo)速度誤差值Sfd = 3、預(yù)設(shè)目標(biāo)角度測量誤差值δθ = 1，表明該目標(biāo)點跡對的距 離單元間隔在5個距離口 W內(nèi)、速度間隔在3個多普勒通道W內(nèi)、角度間隔在內(nèi)，此時認 為該目標(biāo)點跡對屬于同一目標(biāo)。
[0126] 如果第j+1個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合A+1不存在與目標(biāo)點 跡總數(shù)Λ~?"中第η'個目標(biāo)點跡山'屬于同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡J。,，則進一步判斷目標(biāo)點跡總數(shù) .政中第η '個目標(biāo)點跡山'的目標(biāo)標(biāo)志位fn' ：如果目標(biāo)標(biāo)志位fn' = 1，則將目標(biāo)點跡總數(shù)麻,， 中第η'個目標(biāo)點跡dn·作為第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合易,中的全 方位角度測量值;否則，舍棄目標(biāo)點跡總數(shù)化中第η'個目標(biāo)點跡山'，并返回子步驟(7.4);
[0127] 如果第j+1個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合存在與目標(biāo)點跡 總數(shù)中第η'個目標(biāo)點跡山'屬于同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡么，則將目標(biāo)點跡總數(shù)麻》，中第η' 個目標(biāo)點跡dn'作為第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合4中的全方位角 度測量值，然后再統(tǒng)計第j + 1個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合A+1中與目 標(biāo)點跡總數(shù)知,,,中第η'個目標(biāo)點跡山'屬于同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡個數(shù)Nd。
[0128] (7.7)如果目標(biāo)點跡個數(shù)Nd= 1，則將第j+1個雷達接收波束的含角度測量值的目 標(biāo)點跡集合馬中與目標(biāo)點跡總數(shù)化，中第η'個目標(biāo)點跡山'屬于同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡4的 目標(biāo)標(biāo)志位齊，置為1，并返回子步驟(7.4);
[0129] 如果目標(biāo)點跡個數(shù)Nd〉l，則分別將Nd個目標(biāo)點跡中目標(biāo)強度最大的目標(biāo)標(biāo)志位置 為1，將其他Nd-1個目標(biāo)點跡各自對應(yīng)目標(biāo)標(biāo)志位分別置為2,并返回子步驟(7.4)。
[0130] (7.8)再令j加1，此時j = L，然后判斷第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo) 點跡集合4是否為空集:如果為空集，則將第1個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度 測量值集合A到第個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值集合4_,，作為 一個相干處理時間內(nèi)L個雷達接收波束各自含角度測量值的目標(biāo)點跡集合最終序列D， 0=·[/),，···，/),_|；[;如果不為空，則判斷第L個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合 疫￡包含的目標(biāo)點跡總數(shù)液。中第η '個目標(biāo)點跡dn'的目標(biāo)標(biāo)志位fn'是否為2;如果目標(biāo)標(biāo)志 位fn'=2,則表明目標(biāo)點跡總數(shù)辦。,中第η'個目標(biāo)點跡山'為多余點跡，直接舍棄，執(zhí)行子步 驟(7.4);
[0131] (7.9)將第1個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值集合馬到第L個雷 達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值集合復(fù),，作為一個相干處理時間內(nèi)L個雷達 接收波束各自含角度測量值的目標(biāo)點跡集合最終序列D，? = {A，...，旬；},，
[0132] 具體地，假設(shè)一個相干處理時間內(nèi)L個雷達接收波束各自含角度測量值的目標(biāo)點 跡集合最終序列良包含Nt個目標(biāo)點跡;在目標(biāo)點跡集合最終序列技中任意選取兩個目標(biāo)點 跡dn與山i，me {1 ,··· ,Nt}，ne {1 ,··· ,Nt}，且m聲n，則該目標(biāo)點跡dn與山1不能同時滿足W下Ξ 個條件：
[0133] |dm(l)-dn(l)|《祁，|cU(2)-dn(2)|《Sfd，|cU(4)-dn(4)|《S白
[0134] 其中，dm( 1 )表示目標(biāo)點跡集合最終序列D中第m個目標(biāo)點跡dm的距離，dn( 1 )表示 目標(biāo)點跡集合最終序列D中第η個目標(biāo)點跡dn的距離，dm( 2)表示目標(biāo)點跡集合最終序列D 中第m個目標(biāo)點跡dm的速度，dn(2)表示目標(biāo)點跡集合最終序列D中第η個目標(biāo)點跡dn的速 度，dm(4)表示目標(biāo)點跡集合最終序列D中第m個目標(biāo)點跡dm的角度測量值，dn(4)表示目標(biāo) 點跡集合最終序列D中第η個目標(biāo)點跡dn的角度測量值，D表示一個相干處理時間內(nèi)L個雷 達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合最終序列，祁表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)距離誤差值，Sfd表 示預(yù)設(shè)的目標(biāo)速度誤差值，δθ表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)角度測量誤差值。
[0135] 所述目標(biāo)點跡集合最終序列良中的目標(biāo)點跡包含具有角度測量值，也是經(jīng)過點跡 融合之后的剩余明白點跡，通過點跡融合保證所述目標(biāo)點跡集合最終序列己中同一目標(biāo)僅 存在唯一的目標(biāo)點跡，保證了較低的虛警概率。
[0136] 通過W下仿真實驗對本發(fā)明效果作進一步驗證說明。
[0137] ( -）實驗參數(shù)：不失一般性，在本仿真實驗中采用等距一維線陣，考慮某L波段 ΜΙΜΟ陣列雷達，圖5給出了該ΜΙΜΟ陣列雷達的幾何模型，參照圖5,為本發(fā)明仿真時使用的一 維等距線性陣列模型示意圖；在Ξ維坐標(biāo)系xoyz中，#1、#2、···、#Ν表示第1個雷達接收陣元、 第2個雷達接收陣元、…、第Ν個雷達接收陣元，其中Ν表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達接收陣元個 數(shù)，此處Ν為16，d表示陣元間距，且d為個半波長；（N-l)d表示Ν個雷達接收陣元的陣元間距， Φ表示一維等距線性陣列回波傳播方向相對于陣列法線方向的偏離角度，dsin4表示一維等 距線性陣列中相鄰陣元之間回波信號傳播的波程差；由于是一維線陣，因此僅具有方位維 或者俯仰維中的某一維分辨能力。
[0138] ΜΙΜΟ陣列雷達發(fā)射基帶信號為優(yōu)化后的相位編碼信號，碼元個數(shù)為200,圖6給出 了 16個陣元的時域發(fā)射信號;參照圖6,為本發(fā)明仿真時設(shè)計的全正交基帶信號時域波形示 意圖。
[0139] (二)仿真內(nèi)容：
[0140] 仿真1，驗證全正交發(fā)射波形的空域正交性和時域相關(guān)性。本發(fā)明需要在正交波形 下的集中式ΜΙΜΟ雷達角度測量和點跡融合，要求陣列能夠發(fā)射全正交波形。基于W上實驗 參數(shù)，采用優(yōu)化方式設(shè)計一組全正交波形。
[0141] 陣列的可檢測方位為±45°，圖7給出了該方位區(qū)間內(nèi)陣列的功率福射方向圖，參 照圖7,為本發(fā)明仿真時設(shè)計的全正交波形合成的全空域功率福射方向圖；其中圓圈標(biāo)志線 表示實際測量結(jié)果示意圖，矩形標(biāo)志線表示理想功率福射方向圖；實際測量結(jié)果示意圖是 由陣列正常通道發(fā)射并采集后綜合得到的曲線圖，理想功率福射方向圖是優(yōu)化后得到的信 號在MATLAB中直接合成得到的曲線圖；由圖7可W看出，該組優(yōu)化波形在全方位檢測區(qū)間內(nèi) 具有較好的正交特性，全方位功率方向圖波動不超過0.6地。
[0142] 同時，要求正交相位編碼信號具有較好的時域相關(guān)特性，包含兩層含義:首先，要 求優(yōu)化得到的相位編碼信號具有較好的自相關(guān)特性，即除了0延時外的其他自相關(guān)旁瓣均 比較低;其次，要求優(yōu)化得到的各個陣元發(fā)射信號之間的互相關(guān)電平比較低;參照圖8,為本 發(fā)明仿真時設(shè)計的全正交波形的時域自相關(guān)特性示意圖，圖8給出了優(yōu)化波形的時域自相 關(guān)特性，可W看出主副比不超過18地，具有較好的自相關(guān)特性;參照圖9,為本發(fā)明仿真時設(shè) 計的全正交波形的時域互相關(guān)特性示意圖，圖9給出了 16組相位編碼信號的互相關(guān)特性，可 W看出相比于自相關(guān)主瓣增益，互相關(guān)電平僅在自相關(guān)旁瓣附近，說明優(yōu)化的全正交波形 具有較好的互相關(guān)特性。
[0143] 仿真2,基于上述發(fā)射基帶信號，構(gòu)造雷達回波信號，并進行常規(guī)檢測處理之后，執(zhí) 行本發(fā)明的目標(biāo)點跡角度測量和點跡融合操作;為了體現(xiàn)本發(fā)明方法的有效性與可靠性， 即具有較高的檢測概率和較低的虛警率，隨機生成20個目標(biāo)，且目標(biāo)的距離、方位、多普勒、 航向均隨機生成。
[0144] (Ξ)仿真結(jié)果分析：
[0145] 參照圖10,為本發(fā)明仿真時設(shè)計的目標(biāo)回波脈沖壓縮結(jié)果示意圖，圖10給出了某 相干積累時間內(nèi)的雷達時域回波脈壓之后的結(jié)果，橫軸為距離單元，縱軸為幅度電平，已轉(zhuǎn) 化成地值；由圖10可W看出在1500距離單元W內(nèi)，雷達回波具有較高的電平值，且部分雷達 回波主要是在仿真系統(tǒng)中人為添加的雜波信號，W更真實地體現(xiàn)實際雷達回波場景。在整 個脈沖重復(fù)周期內(nèi)，無法直接看到雷達回波，運與真實目標(biāo)回波場景也比較符合，即單個脈 沖重復(fù)周期內(nèi)的雷達回波具有較低的信噪比，需要經(jīng)過相關(guān)處理后進行下一步目標(biāo)檢測。
[0146] 參照圖11，為本發(fā)明仿真時某相干處理時間的多普勒處理結(jié)果示意圖，圖11給出 了某相干積累時間內(nèi)的雷達回波進行多普勒處理后的結(jié)果，可W看出此時的目標(biāo)已清晰可 見，同時雜波區(qū)也多集中在在低速多普勒通道，且具有一定的譜擴散。
[0147] 參照圖12,為本發(fā)明仿真時利用本發(fā)明方法最終上報的點跡的距離-方位分布示 意圖，圖12給出了該ΜΙΜΟ陣列雷達電掃一圈后的最終點跡結(jié)果，已執(zhí)行過本發(fā)明中的目標(biāo) 點跡角度測量和點跡融合;在圖12中，黑色點跡為預(yù)設(shè)目標(biāo)點跡，是隨機生成的目標(biāo);Ξ角 點跡為本發(fā)明預(yù)設(shè)的目標(biāo)點跡，可W看出預(yù)設(shè)的目標(biāo)點跡完全被檢測出來，檢測概率達 100 %，且沒有任何虛警點，即虛警概率為0。
[0148] 綜上所述，仿真實驗驗證了本發(fā)明的正確性，有效性和可靠性。
[0149] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍；運樣，倘若本發(fā)明的運些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含運些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種正交波形下Μπω雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方法，其特征在于，包 括以下步驟： 步驟1，建立雷達在笛卡爾坐標(biāo)系中的幾何模型，并分別確定笛卡爾坐標(biāo)系中雷達接收 陣元個數(shù)Ν、雷達接收波束個數(shù)L和雷達威力輻射空域范圍Ω，以及將第η個雷達接收陣元的 發(fā)射信號記為s n，然后依次計算得到第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量ρη、 第i個雷達接收波束的中心指向、第i個雷達接收波束的3dB空域范圍〇,和第i個雷達接收 波束的脈沖壓縮處理系數(shù)(^;其中，1￡{1，2，"_丄}，11￡{1，2，"_，《小表示笛卡爾坐標(biāo)系中 的雷達接收陣元個數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)； 步驟2,將雷達威力輻射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分成K個檢測子區(qū)域，計算 得到第i個雷達接收波束的第k個檢測子區(qū)域增益gl(k)，進而計算得到以第i個雷達接收波 束中心指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號(〇 ;其中，k e {1，2，…，K}，K表示 雷達威力輻射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)； 步驟3,對以第i個雷達接收波束中心指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號 if (?)進行檢測處理，得到第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合〇,，所述目標(biāo)檢測結(jié)果集 合Di由1個目標(biāo)點跡組成，每一個目標(biāo)點跡包含目標(biāo)距離、目標(biāo)多普勒頻率和目標(biāo)強度，Mi 表示第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合〇 1包含的目標(biāo)點跡總數(shù)； 步驟4，初始化:me {1，2，…，L-l}，m表示笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)L-1個雷達接收波束中的第m 個雷達接收波束，且m初始值為1; 步驟5，計算得到第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合0"中1個目標(biāo)點跡各自的角 度測量值，然后提取目標(biāo)檢測結(jié)果集合〇?中1個目標(biāo)點跡各自的角度測量值中存在角度測 量值的目標(biāo)點跡，并按照第m個雷達接收波束的原始排列方式進行排列，得到第m個雷達接 收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合;其中，me {1，2，…，L-1}，Mm表示第m個雷達接收 波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合〇?包含的目標(biāo)點跡總數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束 個數(shù)； 步驟6,令m加1，重復(fù)步驟5,直到得到第L-1個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點 跡集合,，并根據(jù)第L-1個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合為_1:，獲取第L個 雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合％，進而得到L個雷達接收波束含角度測量 值的目標(biāo)點跡集合序列D; 步驟7,對L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合序列D進行點跡融合，得到一 個相干處理時間內(nèi)L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合最終序列〇。2. 如權(quán)利要求1所述的一種正交波形下ΜΜ0雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方 法，其特征在于，步驟1的子步驟為： (1.1)建立雷達在笛卡爾坐標(biāo)系中的幾何模型，并分別確定笛卡爾坐標(biāo)系中雷達接收 陣元個數(shù)N、雷達接收波束個數(shù)L和雷達威力輻射空域范圍Ω，計算得到第n個雷達接收陣元 在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量ρ η，進而分別獲得第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中水 平方位軸的投影ρηχ和第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰方位軸的投影ρ ηζ，然后分 別計算得到笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平天線孔徑長度Β和笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維天線孔 徑長度c; (1.2) 根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平天線孔徑長度B和笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維天 線孔徑長度C，分別計算得到笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平維的3dB波束寬度γ和笛卡爾坐標(biāo)系 中雷達俯仰維的3dB波束寬度f; (1.3) 根據(jù)雷達威力輻射空域范圍Ω，分別將雷達威力輻射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo) 系中方位維的投影記為Ω γ，將雷達威力輻射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰維的投影 記為，然后分別計算得到笛卡爾坐標(biāo)系中方位維所需雷達接收波束個數(shù)Ν γ和笛卡爾坐 標(biāo)系中俯仰維所需雷達接收波束個數(shù); (1.4) 根據(jù)雷達威力輻射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中方位維的投影Ω γ和雷達威力 輻射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰維的投影￡\，以及笛卡爾坐標(biāo)系中方位維所需雷 達接收波束個數(shù)Ν γ和笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰維所需雷達接收波束個數(shù)計算得到第i個雷 達接收波束的中心指向Θ i; (1.5) 根據(jù)第i個雷達接收波束的中心指向Θ,、笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平維的3dB波束寬 度γ和笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維的3dB波束寬度0，計算得到第i個雷達接收波束的3dB 空域范圍Ω 1; (1.6) 根據(jù)第i個雷達接收波束的中心指向Θ,和第η個雷達接收陣元的發(fā)射信號Sn，計算 得到第i個雷達接收波束的脈沖壓縮系數(shù) Cl。3.如權(quán)利要求2所述的一種正交波形下MMO雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方 法，其特征在于，在步驟1中，所述第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量pn、所 述笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平天線孔徑長度B、所述笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維天線孔徑長 度C、所述笛卡爾坐標(biāo)系中雷達水平維的3dB波束寬度γ、所述笛卡爾坐標(biāo)系中雷達俯仰維 的3dB波束寬度Ρ、所述笛卡爾坐標(biāo)系中方位維所需雷達接收波束個數(shù)Ν γ、所述笛卡爾坐標(biāo) 系中俯仰維所需雷達接收波束個數(shù)％、所述第i個雷達接收波束的中心指向、所述第i個 雷達接收波束的3dB空域范圍Ω ,和所述第i個雷達接收波束的脈沖壓縮系數(shù)Cl，其表達式分 別為：其中，χη表示位置矢量pn在笛卡爾坐標(biāo)系中X軸上的投影長度，yn表示位置矢量p n在笛卡 爾坐標(biāo)系中y軸上的投影長度，zn表示位置矢量pn在笛卡爾坐標(biāo)系中z軸上的投影長度，ne {1，2，…，N}，N表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收陣元個數(shù)，pnx表示第η個雷達接收陣元在笛 卡爾坐標(biāo)系中水平方位軸的投影，Ρ( η-ι)χ表示第η-1個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中水平 方位軸的投影，ρηζ表示第η個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰方位軸的投影，ρ( η-υζ表 示第η-1個雷達接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰方位軸的投影，λ表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達 波長，「·1表示取不小于?的最小整數(shù)，γ:表示第i個雷達接收波束的中心指向在方位維的 投影，與表示第i個雷達接收波束的中心指向在俯仰維的投影，i表示笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)L個雷 達接收波束個數(shù)中的第i個雷達接收波束，Ω ιγ表示第i個雷達接收波束的3dB空域范圍Ω , 在方位維的投影，表示第i個雷達接收波束的3dB空域范圍〇1在俯仰維的投影，fliplr (·)表示序列反序操作，11￡{1，2，一，1'1}，1'1表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收陣元個數(shù)，;[￡ {1，2，…，L}，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)，p n表示第η個雷達接收陣元在笛 卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量，cU表示第i個雷達接收波束的傳播矢量，?表示點積運算，上標(biāo)* 表示共輒。4. 如權(quán)利要求1所述的一種正交波形下MMO雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方 法，其特征在于，在步驟2中，所述第i個雷達接收波束的第k個檢測子區(qū)域增益 gl(k)和所述 以第i個雷達接收波束中心指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號if (〇,其表達式 為：其中，?表不點積運算，n e {l,2，'"，N}，ie{l，2，'"，L}，ke{l，2，'"，K}，N 表不笛卡爾 坐標(biāo)系中的雷達接收陣元個數(shù)，L表示笛卡爾坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)，K表示雷達威 力輻射空域范圍Ω對應(yīng)的檢測區(qū)域均勻劃分后包含的檢測子區(qū)域個數(shù)， Ρη表示第η個雷達 接收陣元在笛卡爾坐標(biāo)系下的位置矢量，cU表示第i個雷達接收波束的傳播矢量，dk表示雷 達威力輻射空域范圍Ω中第k個檢測子區(qū)域的傳播矢量，d, =(sifl^c〇s;^,siti%s〖nLe〇s你)， 鈐表示雷達威力輻射空域范圍Ω中第k個檢測子區(qū)域的中心方位在俯仰維的投影分量，y k 表示雷達威力輻射空域范圍Ω中第k個檢測子區(qū)域的中心方位在方位維的投影分量，Ck(t) 表示以第i個雷達接收波束中心指向為基準(zhǔn)的第k個檢測子區(qū)域的方位合成信號，w in表示第 i個雷達接收波束的加權(quán)矢量中第η個元素，λ表示笛卡爾坐標(biāo)系中雷達波長。5. 如權(quán)利要求1所述的一種正交波形下ΜΜ0雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方 法，其特征在于，在步驟3中，所述得到第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合0 1，其過程 為： 當(dāng)雷達為相參雷達時，所述檢測處理為:對以第i個雷達接收波束中心指向為基準(zhǔn)的第 k個檢測子區(qū)域的接收合成信，r/'U)依次進行脈沖壓縮處理、相參積累和恒虛警處理，得到 第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合D 1;所述相參積累是對脈沖壓縮處理后第i個雷達 接收波束的相鄰多個雷達接收波束的幅相同時進行加權(quán)處理； 當(dāng)雷達為非相參雷達時，所述檢測處理為:對以第i個雷達接收波束中心指向為基準(zhǔn)的 第k個檢測子區(qū)域的接收合成信號r/(0依次進行脈沖壓縮處理、非相參積累和恒虛警處理， 得到第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合D1;所述非相參積累是將脈沖壓縮處理后第i 個雷達接收波束的相鄰多個雷達接收波束的幅度值相加。6.如權(quán)利要求1所述的一種正交波形下MMO雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方 法，其特征在于，在步驟5中，所述第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合0"中1個目標(biāo)點 跡各自的角度測量值，其得到過程為： (5.1) 初始化:Mm表示第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合0"包含的目標(biāo)點跡總數(shù)， m' e {1，2，···，Mm}，m'表示目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡，m'也表示迭代次數(shù)，且m'初始 值為1; Θ表示角度測量值，f表示目標(biāo)標(biāo)志位，并且目標(biāo)角度測量值Θ和目標(biāo)標(biāo)志位f的初始 值均為〇; (5.2) 如果第m個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合0"不為空集，統(tǒng)計第m個雷達接收波 束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm包含的目標(biāo)點跡總數(shù)Mm，并判斷目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中包含的目標(biāo)點 跡是否在第m個雷達接收波束相鄰的下一個雷達接收波束中同樣存在，即在第m+1個雷達接 收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合D m+沖尋找與目標(biāo)點跡總數(shù)1中第m'個目標(biāo)點跡dm，具有相同距 離和速度的目標(biāo)點跡4,; 如果第m+1個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+1中存在與目標(biāo)點跡總數(shù)^中第m'個 目標(biāo)點跡1，具有相同距離和速度的目標(biāo)點跡，，表明目標(biāo)點跡總數(shù)^中第m'個目標(biāo)點跡 dm，和第m'+l個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合中的目標(biāo)點跡I,來自同一目標(biāo)的后向散 射，然后判斷目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m '個目標(biāo)點跡的目標(biāo)標(biāo)志位fV :如果目標(biāo)標(biāo)志位fm，= 2或者fm，= 1，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm，已經(jīng)與第m個雷達接收波束相鄰 的前一個雷達接收波束相關(guān)聯(lián)，并將第m+1個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合D m+1中第m' 個目標(biāo)點跡I,的目標(biāo)標(biāo)志位尤，置為2，執(zhí)行子步驟(5.4); 如果目標(biāo)標(biāo)志位fm，= 0，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m '個目標(biāo)點跡dm，是新出現(xiàn)的目標(biāo) 點跡，并將第m+1個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+1中與目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目 標(biāo)點跡d m，表示的同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡七的目標(biāo)標(biāo)志位.元,置為1，進行子步驟(5.3); 如果第m+1個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+1中不存在與目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m' 個目標(biāo)點跡dm，具有相同距離和速度的目標(biāo)點跡< ,則進一步判斷目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個 目標(biāo)點跡dm，的目標(biāo)標(biāo)志位fm，：如果目標(biāo)標(biāo)志位fm，= 2或者fm，= 1，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中 第m'個目標(biāo)點跡dm，已經(jīng)與第m個雷達接收波束相鄰的前一個雷達接收波束相關(guān)聯(lián)，并直接 舍棄目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m '個目標(biāo)點跡dm，；如果目標(biāo)標(biāo)志位fm，=0，表明目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中 第m'個目標(biāo)點跡dm，是新出現(xiàn)的目標(biāo)點跡，由于目標(biāo)點跡總數(shù)M m中第m'個目標(biāo)點跡dm，存在于 第m個雷達接收波束內(nèi)，因此將第m個雷達接收波束的中心指向作為目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m' 個目標(biāo)點跡ck的目標(biāo)角度測量值，即= 0m，進行子步驟(5.4); (5.3) 計算目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm，和第m+1個雷達接收波束的目標(biāo)檢測 結(jié)果集合Dm+i中第m'個目標(biāo)點跡尤,的和差比r m，，如果和差比rm，在區(qū)間[minm，，maxm，]內(nèi)，即 mirw彡iv彡maxmS則計算得到目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡ck的角度測量值θι^ ; 如果和差比rm，不在區(qū)間[mirw，maxm，]內(nèi)，則直接舍棄目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點 跡dmS執(zhí)行子步驟(5.4); 其中，maxn^表示第m '個雷達接收波束的角度測量查找表中的最大值，mirw表示第m '個 雷達接收波束的角度測量查找表中的最小值； (5.4)令m'加1，依次重復(fù)執(zhí)行子步驟(5.2)和子步驟(5.3)，直到得到目標(biāo)點跡總數(shù)1中 第^個點跡的角度測量值^,，此時得到目標(biāo)檢測結(jié)果集合0?中^個目標(biāo)點跡各自的角 度測量值。7. 如權(quán)利要求6所述的一種正交波形下MMO雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方 法，其特征在于，在步驟6中，所述L個雷達接收波束各自含角度測量值的目標(biāo)點跡集合序列 D，其得到過程為： 根據(jù)第i個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合〇1獲取第L個雷達接收波束的目標(biāo)檢測結(jié) 果集合IX時，首先判斷第L個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合IX是否為空：如果為空，則將第1 個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合&到第L-1個雷達接收波束的含角度測量 值的目標(biāo)點跡集合，作為L個雷達接收波束各自含角度測量值的目標(biāo)點跡集合序列D;如 果不為空，則對第L個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合IX包含的此個目標(biāo)點跡分別進行角度測 量，包括以下子步驟： (6.1) 初始化:p e {1，2，…，ML}，ML表示第L個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合Dl包含的目 標(biāo)點跡個數(shù)，P表示第L個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合IX包含的此個目標(biāo)點跡中第p個目標(biāo) 點跡，P也表示迭代次數(shù)，且P初始值為1; 在計算第L-1個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合包含的Μη個目標(biāo)點跡各自的角度測 量值過程中，已經(jīng)得到第L個雷達接收波束的檢測結(jié)果集合Dl包含的Ml個目標(biāo)點跡中每一個 目標(biāo)點跡的目標(biāo)標(biāo)志位； (6.2) 如果目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中第p個目標(biāo)點跡dP的標(biāo)志位fP = 2或者fP= 1，表明目標(biāo)點跡 總數(shù)Ml中第p個目標(biāo)點跡dPB經(jīng)與第L-1個雷達接收波束中的第p個目標(biāo)點跡cU目關(guān)聯(lián)，則直 接舍棄目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中第p個目標(biāo)點跡;如果目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中第p個目標(biāo)點跡d P的標(biāo)志 位fP = 0，則將第L個雷達接收波束的中心方位目標(biāo)作為目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中第p個目標(biāo)點跡dP 的角度測量值，即θΡ = θ?; (6.3) 令ρ加1，重復(fù)子步驟(6.2)，直到得到目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中Nl個目標(biāo)點跡各自對應(yīng)的 角度測量值，KMl，并將目標(biāo)點跡總數(shù)Ml中Nl個目標(biāo)點跡各自對應(yīng)的角度測量值，作為第L 個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合，然后將第1個雷達接收波束的含角度 測量值的目標(biāo)點跡集合?到第L個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合，作為 L個雷達接收波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合序列D。8. 如權(quán)利要求6所述的一種正交波形下ΜΜΟ雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方 法，其特征在于，所述目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡d m，和第m+1個雷達接收波束的目標(biāo) 檢測結(jié)果集合Dm+1中第m'個目標(biāo)點跡的和差比仏，，其表達式為：其中，gm，表示目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡dm，的強度，i M表示第m+1個雷達接收波 束的目標(biāo)檢測結(jié)果集合Dm+1中第m '個目標(biāo)點跡的強度； 所述計算得到目標(biāo)點跡總數(shù)姐中第m'個目標(biāo)點跡dm，的角度測量值0m，，其過程為： 首先獲取第m個雷達接收波束的角度測量查找表rm( ?m)，并利用和差比rm，分別減去第m 個雷達接收波束的角度測量查找表rm( Θm)中的每一項，得到目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo) 點跡dm，的角度差值向量Δ Γ; 然后獲取目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡的角度差值向量A r的模值最小值rmin， rmin=min{ Δ r}，并得到與模值最小值rmin對應(yīng)的索引indexm'，進而得到與索引indexm'對應(yīng) 的角度測量值V，即得到目標(biāo)點跡總數(shù)Mm中第m'個目標(biāo)點跡ck的角度測量值9 m，。9. 如權(quán)利要求7所述的一種正交波形下MMO雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合方 法，其特征在于，所述第m個雷達接收波束的角度測量查找表r m( Θ m)，其表達式為： rm( Θ m) = Δ m( Θ m) · / Σ m( Θ m) 其中，./表示向量點除運算，A m( Θη)表示空域覆蓋范圍Θη內(nèi)第m個雷達接收波束與第 m+1個雷達接收波束之間的差波束，Ση( Θη)表示空域覆蓋范圍Θη內(nèi)第m個雷達接收波束與 第m+1個雷達接收波束之間的和波束，Θ η表示第m個雷達接收波束所能測角的空域覆蓋范 圍，?m<0m+1，0 m表示第m個雷達接收波束中心指向，9m+1表示第m+Ι個雷達接收波束中心 指向Ω γ表示雷達威力輻射空域范圍Ω在笛卡 爾坐標(biāo)系中方位維的投影表示雷達威力輻射空域范圍Ω在笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰維的 投影，Νγ表示笛卡爾坐標(biāo)系中方位維所需雷達陣元個數(shù)，^表示笛卡爾坐標(biāo)系中俯仰維所 需雷達陣元個數(shù)。10. 如權(quán)利要求1所述的一種正交波形下ΜΜΟ雷達目標(biāo)的多波束聯(lián)合測角和點跡融合 方法，其特征在于，在步驟7中，所述一個相干處理時間內(nèi)L個雷達接收波束含角度測量值的 目標(biāo)點跡集合最終序列D，其得到過程為： (7.1) 初始化:j表示第j個雷達接收波束，且j初始值為1，j e {1，2，…，L}，L表示笛卡爾 坐標(biāo)系中的雷達接收波束個數(shù)，并將L個雷達接收波束目標(biāo)角度測量值集合的序列D中所有 目標(biāo)標(biāo)志位分別重置為0; η'表示第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合^包含的目標(biāo)點跡總數(shù) 中第η '個目標(biāo)點跡，η '的初始值為1; (7.2) 如果第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合/),為空集，則執(zhí)行子步 驟(7.5);如果第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合&:不為空集，且第j個雷 達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合化包含的目標(biāo)點跡總數(shù)為力",時，執(zhí)行子步驟 (7.3)； (7.3) 如果第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合g包含的目標(biāo)點跡總 數(shù)遍^，中第η '個目標(biāo)點跡dn，的目標(biāo)標(biāo)志位fn，= 2，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)逾中第η '個目標(biāo)點 跡4，為多余目標(biāo)點跡，直接舍棄，執(zhí)行子步驟(7.4);否則，轉(zhuǎn)至子步驟(7.6); (7.4) 令η'加1，重復(fù)子步驟(7.3)，直到得到目標(biāo)點跡總數(shù)乾,中第氣,個目標(biāo)點跡&: 的目標(biāo)標(biāo)志位/?".;如果目標(biāo)標(biāo)志位/^, =2，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)成，.中第我,,個目標(biāo)點跡 七^為多余目標(biāo)點跡，直接舍棄，此時完成了第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點 跡集合g的目標(biāo)點跡融合，得到第j個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值集 合^，并執(zhí)行子步驟(7.5);否則，轉(zhuǎn)至子步驟(7.6);特別地，如果當(dāng)前j=L時，執(zhí)行子步驟 (7.9)； (7.5) 令j加1，返回子步驟(7.2)，直到得到第L-1個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后 的角度測量值集合，此時得到第1個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值 集合4到第L-1個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值集合/3^，并執(zhí)行子步 驟(7.8); (7.6) 在第j+Ι個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合&.+,中尋找與目標(biāo)點跡 總數(shù)]中第η'個目標(biāo)點跡dn 1同時滿足如下條件的目標(biāo)點跡其中，dn，⑴表示目標(biāo)點跡總數(shù)咸，中第η，個目標(biāo)點跡dn，的距離，4(1)表示第·?+1個雷 達接收波束的含目標(biāo)角度測量值集合點M中第η '個目標(biāo)點跡元，的距離，dn，（2)表示目標(biāo)點 跡總數(shù)設(shè)".中第η '個目標(biāo)點跡dn，的速度，元丨2；)表示第j+Ι個雷達接收波束的含目標(biāo)角度測 量值集合中第η'個目標(biāo)點跡<，的速度，d n，（4)表示目標(biāo)點跡總數(shù)中第η'個目標(biāo)點跡 dn，的角度測量值，,,(4)表示第j+Ι個雷達接收波束的含目標(biāo)角度測量值集合& +1中第η'個 目標(biāo)點跡i，的角度測量值，邱表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)距離誤差值，時d表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)速度誤差 值，δθ表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)角度測量誤差值，表示第j個雷達接收波束的含角度測量值的目 標(biāo)點跡集合力,包含的目標(biāo)點跡個數(shù)； 如果第j+Ι個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合乃/+1不存在與目標(biāo)點跡總 數(shù)汾中第η '個目標(biāo)點跡dn，屬于同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡式,，則進一步判斷目標(biāo)點跡總數(shù) 中第η '個目標(biāo)點跡dn，的目標(biāo)標(biāo)志位fn，：如果目標(biāo)標(biāo)志位fn，= 1，則將目標(biāo)點跡總數(shù)Μ,,,中第 η'個目標(biāo)點跡dn，作為第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合&中的全方位 角度測量值;否則，舍棄目標(biāo)點跡總數(shù)我,,中第η'個目標(biāo)點跡d n，，并返回子步驟(7.4); 如果第j+Ι個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合存在與目標(biāo)點跡總數(shù) 見，中第η'個目標(biāo)點跡dn，屬于同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡是則將目標(biāo)點跡總數(shù)我中第η'個目 標(biāo)點跡dn，作為第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合/),中的全方位角度測 量值，然后再統(tǒng)計第j+Ι個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合中與目標(biāo)點跡 總數(shù)，中第η '個目標(biāo)點跡dn，屬于同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡個數(shù)Nd; (7.7) 如果目標(biāo)點跡個數(shù)Nd = 1，則將第j+1個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡 集合4+1中與目標(biāo)點跡總數(shù)我,,中第η '個目標(biāo)點跡dn，屬于同一目標(biāo)的目標(biāo)點跡元，的目標(biāo)標(biāo) 志位置為1，并返回子步驟(7.4); 如果目標(biāo)點跡個數(shù)Nd>l，則分別將Nd個目標(biāo)點跡中目標(biāo)強度最大的目標(biāo)標(biāo)志位置為1， 將其他Nd-Ι個目標(biāo)點跡各自對應(yīng)目標(biāo)標(biāo)志位分別置為2，并返回子步驟(7.4); (7.8) 再令j加1，此時j = L，然后判斷第j個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡 集合&是否為空集:如果為空集，則將第1個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量 值集合?到第L-1個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值集合0^1:，作為一個 相干處理時間內(nèi)L個雷達接收波束各自含角度測量值的目標(biāo)點跡集合最終序列〇， 如果不為空，則判斷第L個雷達接收波束的含角度測量值的目標(biāo)點跡集合 4包含的目標(biāo)點跡總數(shù)我,,中第n，個目標(biāo)點跡d n，的目標(biāo)標(biāo)志位匕，是否為2;如果目標(biāo)標(biāo)志 位fV = 2，則表明目標(biāo)點跡總數(shù)見,中第n '個目標(biāo)點跡dn1為多余點跡，直接舍棄，執(zhí)行子步 驟(7.4); (7.9) 將第1個雷達接收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值集合?到第L個雷達接 收波束進行目標(biāo)點跡融合后的角度測量值集合&，作為一個相干處理時間內(nèi)L個雷達接收 波束含角度測量值的目標(biāo)點跡集合最終序列β,?=·[ζν··，4}。
【文檔編號】G01S7/292GK106066473SQ201610347672
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月23日 公開號201610347672.9, CN 106066473 A, CN 106066473A, CN 201610347672, CN-A-106066473, CN106066473 A, CN106066473A, CN201610347672, CN201610347672.9
【發(fā)明人】蘇濤, 張杏, 吳凱, 李強, 陳艷利
【申請人】西安電子科技大學(xué)