一种脉冲多普勒雷达目标测角精度提升方法与装置

本发明属于雷达信号处理领域，更具体地，涉及一种脉冲多普勒雷达目标测角精度提升方法与装置。

背景技术：

1、脉冲多普勒是一种常见的雷达体制，相比于其他体制雷达，脉冲多普勒雷达通常采用中、高脉冲重复频率，能够在相对较短的目标驻留时间内获得多个回波，然后通过多脉冲积累检测目标并且抑制杂波。与其他体制雷达相同，对目标距离以及角度进行测量是脉冲多普勒雷达的主要任务。脉冲多普勒雷达通常采用长脉冲和大带宽发射信号，通过脉冲压缩处理将长脉冲回波压缩成窄脉冲，从而可获得较高的目标测距精度。在雷达波束主瓣宽度与天线孔径呈反比的基础上，由于现实中受部署平台和工作环境等多因素限制，脉冲多普勒雷达天线孔径难以做的很大，导致雷达波束主瓣宽度相对较宽，进而导致目标测角精度相对较差。为提升目标测角精度，脉冲多普勒雷达工程中通常采用多波束比幅法与和差测角法。

2、脉冲多普勒雷达和差测角法原理在于，先计算目标所在和差波束内的幅度比，再对比已有比值曲线，估计目标角度。该方法测角精度主要与回波信噪比有关，信噪比越高，则目标测角精度越高，因此改善回波信噪比是提升脉冲多普勒雷达目标测角精度的有效方案。为提升回波信噪比，可采用长时间相参积累的方法，即通过长时间相参积累，提升雷达对目标的测角精度。然而，长时间相参积累要求雷达改变工作参数以及增加雷达波束对目标驻留时间，这不可避免会降低雷达数据率、影响目标跟踪质量。

3、鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明需要解决的问题为如何在不改变脉冲多普勒雷达工作参数的基础上，提高脉冲多普勒雷达的测角精度。

2、第一方面，提供一种脉冲多普勒雷达目标测角精度提升方法，包括：

3、对目标发射脉冲信号，获取每个相干积累间隔内的脉冲压缩后的和波束回波与差波束回波；

4、对所述和波束回波与差波束回波分别进行时宽外推处理，得到外推和波束回波与外推差波束回波；

5、对所述外推和波束回波与外推差波束回波进行相参积累，并进行目标检测，得到目标的时延和多普勒频率；

6、根据所述目标的时延和多普勒频率得到目标的角度探测结果。

7、优选的，所述对所述和波束回波与差波束回波分别进行时宽外推处理，得到外推和波束回波与外推差波束回波，具体包括：

8、分别获取和波束回波与差波束回波中的每个距离单位的所有脉冲样本；

9、根据相应距离单位的所有脉冲样本得到该距离单位对应的线性预测滤波系数；

10、根据所述线性预测滤波系数和相应距离单位的前预设数量脉冲样本，获取该距离单位对应的前向预测脉冲组；

11、根据所述线性预测滤波系数和相应距离单位的后预设数量脉冲样本，获取该距离单位对应的后向预测脉冲组；

12、将相应距离单位对应的前向预测脉冲组、所有脉冲样本和后向预测脉冲组共同作为相应距离单位对应的外推脉冲样本组；

13、将和波束回波的所有距离单位对应的外推脉冲样本组共同作为所述外推和波束回波，将差波束回波的所有距离单位对应的外推后脉冲样本组共同作为所述外推差波束回波。

14、优选的，所述根据所述线性预测滤波系数和相应距离单位的前预设数量脉冲样本，获取该距离单位对应的前向预测脉冲组，具体包括：

15、所述前向预测脉冲组的表达式为：

16、；

17、其中，；

18、其中，为前向预测脉冲组，为前向预测脉冲组中第l个预测脉冲样本，a为线性预测滤波系数，l为前向预测脉冲组中的预测脉冲样本数量，p为所述预设数量，为距离单位中第p个脉冲样本。

19、优选的，所述根据所述线性预测滤波系数和相应距离单位的后预设数量脉冲样本，获取该距离单位对应的后向预测脉冲组，具体包括：

20、所述后向预测脉冲组的表达式为：

21、；

22、其中，；

23、其中，为后向预测脉冲组，为后向预测脉冲组重第l个预测脉冲样本，a为线性预测滤波系数，l为后向预测脉冲组中的预测脉冲样本数量，p为所述预设数量，m为距离单位中脉冲样本的数量，为距离单位中第m-p个脉冲样本。

24、优选的，脉冲压缩前的和波束回波的表达式为：

25、；

26、脉冲压缩前的差波束回波的表达式为：

27、；

28、其中，为和波束回波，为差波束回波，为和波束方向图，为差波束方向图，为目标反射系数，rect()为矩形函数，为快时间，为时延，为脉宽，为慢时间，m=0,1,2,…,m-1，m为距离单位中脉冲样本的数量，k为调频斜率，，b为发射信号带宽，为多普勒频率，为和通道内的高斯白噪声，为差通道内的高斯白噪声。

29、优选的，所述对目标发射脉冲信号，获取每个相干积累间隔内的脉冲压缩后的和波束回波与差波束回波，还包括：

30、脉冲压缩后的和波束回波的表达式为：

31、；

32、脉冲压缩后的差波束回波的表达式为：

33、；

34、其中，为脉冲压缩后的和波束回波，为脉冲压缩后的差波束回波，为脉冲压缩后和通道内的高斯白噪声，为脉冲压缩后差通道内的高斯白噪声，sinc()为辛格函数。

35、优选的，所述对所述外推和波束回波与外推差波束回波进行相参积累，具体包括：

36、相参积累后的外推和波束回波表达式为：

37、；

38、相参积累后的外推差波束回波表达式为：

39、；

40、其中，为相参积累后的外推和波束回波，为相参积累后的外推差波束回波，为和波束方向图，为差波束方向图，为目标反射系数，为脉宽，rect()为矩形函数，m为距离单位中脉冲样本的数量，l为前向预测脉冲组或后向预测脉冲组中的预测脉冲样本数量，为雷达脉冲重复周期，sinc()为辛格函数，b为发射信号带宽，为快时间，为时延，为慢时间，m=0,1,2,…,m-1，为回波多普勒频率，为多普勒频率，为相参积累后的外推和波束回波内的噪声，为相参积累后的外推差波束回波内的噪声。

41、优选的，所述根据所述目标的时延和多普勒频率得到目标的角度探测结果，具体包括：

42、根据所述目标的时延和多普勒频率计算目标的幅度比；

43、将所述幅度比与差和比曲线进行对比，得到所述目标的角度探测结果；

44、其中，所述幅度比的表达式为：

45、；

46、其中，为目标的幅度比，imag[]表示取虚部，为和波束方向图，为差波束方向图，为目标的角度，为目标反射系数，为脉宽，m为距离单位中脉冲样本的数量，l为前向预测脉冲组或后向预测脉冲组中的预测脉冲样本数量，为雷达脉冲重复周期，为脉冲压缩后和通道内的高斯白噪声，为脉冲压缩后差通道内的高斯白噪声。

47、第二方面，提供一种脉冲多普勒雷达目标测角精度提升装置，包括至少一个处理器，以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行所述的脉冲多普勒雷达目标测角精度提升方法。

48、第三方面，本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第一方面所述的方法。

49、第四方面，提供了一种芯片，包括：处理器和接口，用于从存储器中调用并运行存储器中存储的计算机程序，执行如第一方面的方法。

50、第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当该指令在计算机或处理器上运行时，使得计算机或处理器执行如第一方面的方法。

51、第六方面，提供了一种脉冲多普勒雷达目标测角精度提升装置，包括如第二方面的脉冲多普勒雷达目标测角精度提升装置，并使用如第一方面的脉冲多普勒雷达目标测角精度提升方法。

52、区别于现有技术，本发明至少具有如下有益效果：

53、通过时宽外推处理，对每个距离单位的脉冲样本添加虚拟脉冲，提高每个距离单位内脉冲数量，从而提高回波的信噪比，提升雷达对于目标的角度探测的精度，由于添加的是虚拟脉冲，因此无需改变雷达的参数以进行真实且长时间的相参积累，并不影响雷达的数据率以及跟踪质量。