相控阵探测器对地目标快速聚焦定位策略研究
发布时间：2021-06-28 08:29
针对机载相控阵探测器对地目标定位精度不高的问题,提出一种基于波束控制的快速聚焦定位策略。该策略利用相控阵天线辐射波束角度可调的特点,对目标区域依次进行扫描;并通过改变相控阵发射波束参数,缩小目标探测区域;同时利用加权算法、探测模型共同解算得到目标的二维坐标。该策略能够快速缩小探测区域,最终实现波束聚焦以及目标定位。实验室测试验证了该策略的可行性,定位误差能够控制在2 m以内。
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(08)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
机载相控阵探测器对地目标定位工作模式
台的基于波束控制的快速聚焦定位策略（FastFocusingandPositioningBasedonBeamControl，FFP-BC），该策略利用相控阵天线辐射波束角度可调的特点，对目标区域依次进行扫描；并通过改变相控阵发射波束参数，缩小目标探测区域；同时利用加权算法、探测模型共同解算得到目标的二维坐标。1机载相控阵天线探测模型探测波束以阵面法向目标区域发射，此时，探测器天线与地面呈一定角度，并按照飞行轨迹向既定区域运动。对目标检测获取目标精确坐标后，向目标实施探测任务。机载相控阵平面对目标定位工作模式如图1所示。图2浊孜控制子波束中心位置图1机载相控阵探测器对地目标定位工作模式谢于晨，等：相控阵探测器对地目标快速聚焦定位策略研究·75·1403
通过一系列的移相器实现相控阵面对于波束方向图F（灼）的控制，它反映了天线在空间不同角度上的辐射强度，当目标的回波信号入射方向越接近探测波束入射角，则在信道中反映出更高的辐射能量，这也是本文所提的目标定位策略的基矗探测器天线方向图函数可看作是多个均匀线性阵列方向图（自定义单元方向图）的乘积。以图2中子波束模型为例，则它们所组成的圆形相控阵方向图函数可表示为：（3）式中，表示不同子波束方向图。式（3）说明了相控阵面探测波束方向图可以由不同阵元组成的子波束方向图的乘积表示。图3为相控阵天线方向图实测结果，通过改变相位来改变探测信号方向图的方向，其中兹为方位向，渍为俯仰向。2FFP-BC策略原理建立以探测器中心法线与相控阵天线阵面相交点为原点，水平方向为横轴的机载相控阵天线平面的二维坐标系，如图3所示。按照图3建立探测器坐标系，坐标原点为探测器中心法线与天线阵面交点，横轴为xphased，纵轴为yphased。设每一阵元的坐标表示为（xc，yc），则每一阵元的坐标即可在探测器坐标系中表示出来。当探测器工作时，每一阵元法向发射探测波束，波束与地面相交，截交线为椭圆，设探测器中心法线与地面夹角为茁，则建立阵元在地面的位置关系，记为截交面坐标系，如图4所示：图4探测波束与地面截交面示意图如图4所示，探测器波束在截交面上的投影为一椭圆，探测器相控阵天线上第c个阵元投影到结交面上的坐标为（xcg，ycg）。结合图3与图4，探测器坐标系与截交面坐标系之间的转换关系可以记成：（4）当目标回波被相控阵探测器截获后，会有某些通道存在目标回波信号，而另一些通道不会检测到目标。因此，令能够检测到目标回?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于二维相控阵天线的RFID定位方法[J]. 梁笑轩,黄樟钦,邱兰馨. 电子学报. 2018(04)
[2]基于多模式复合的弹载SAR/MTI研究[J]. 张阳,杨健,王新民. 计算机仿真. 2017(11)
[3]相控阵天线方向图的建模与实时仿真方法[J]. 陈志杰,李永祯,戴幻尧,代大海. 计算机仿真. 2011(03)
[4]毫米波引信多普勒信号测试系统研究[J]. 宋林丽,王代华,卫冬林,张志杰. 中北大学学报(自然科学版). 2008(03)
[5]用于探测识别机场跑道的弹载毫米波敏感器研究[J]. 严金海,李兴国,吕福生,王雷. 兵工学报. 2004(01)
本文编号：3253984
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(08)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
机载相控阵探测器对地目标定位工作模式
台的基于波束控制的快速聚焦定位策略（FastFocusingandPositioningBasedonBeamControl，FFP-BC），该策略利用相控阵天线辐射波束角度可调的特点，对目标区域依次进行扫描；并通过改变相控阵发射波束参数，缩小目标探测区域；同时利用加权算法、探测模型共同解算得到目标的二维坐标。1机载相控阵天线探测模型探测波束以阵面法向目标区域发射，此时，探测器天线与地面呈一定角度，并按照飞行轨迹向既定区域运动。对目标检测获取目标精确坐标后，向目标实施探测任务。机载相控阵平面对目标定位工作模式如图1所示。图2浊孜控制子波束中心位置图1机载相控阵探测器对地目标定位工作模式谢于晨，等：相控阵探测器对地目标快速聚焦定位策略研究·75·1403
通过一系列的移相器实现相控阵面对于波束方向图F（灼）的控制，它反映了天线在空间不同角度上的辐射强度，当目标的回波信号入射方向越接近探测波束入射角，则在信道中反映出更高的辐射能量，这也是本文所提的目标定位策略的基矗探测器天线方向图函数可看作是多个均匀线性阵列方向图（自定义单元方向图）的乘积。以图2中子波束模型为例，则它们所组成的圆形相控阵方向图函数可表示为：（3）式中，表示不同子波束方向图。式（3）说明了相控阵面探测波束方向图可以由不同阵元组成的子波束方向图的乘积表示。图3为相控阵天线方向图实测结果，通过改变相位来改变探测信号方向图的方向，其中兹为方位向，渍为俯仰向。2FFP-BC策略原理建立以探测器中心法线与相控阵天线阵面相交点为原点，水平方向为横轴的机载相控阵天线平面的二维坐标系，如图3所示。按照图3建立探测器坐标系，坐标原点为探测器中心法线与天线阵面交点，横轴为xphased，纵轴为yphased。设每一阵元的坐标表示为（xc，yc），则每一阵元的坐标即可在探测器坐标系中表示出来。当探测器工作时，每一阵元法向发射探测波束，波束与地面相交，截交线为椭圆，设探测器中心法线与地面夹角为茁，则建立阵元在地面的位置关系，记为截交面坐标系，如图4所示：图4探测波束与地面截交面示意图如图4所示，探测器波束在截交面上的投影为一椭圆，探测器相控阵天线上第c个阵元投影到结交面上的坐标为（xcg，ycg）。结合图3与图4，探测器坐标系与截交面坐标系之间的转换关系可以记成：（4）当目标回波被相控阵探测器截获后，会有某些通道存在目标回波信号，而另一些通道不会检测到目标。因此，令能够检测到目标回?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于二维相控阵天线的RFID定位方法[J]. 梁笑轩,黄樟钦,邱兰馨. 电子学报. 2018(04)
[2]基于多模式复合的弹载SAR/MTI研究[J]. 张阳,杨健,王新民. 计算机仿真. 2017(11)
[3]相控阵天线方向图的建模与实时仿真方法[J]. 陈志杰,李永祯,戴幻尧,代大海. 计算机仿真. 2011(03)
[4]毫米波引信多普勒信号测试系统研究[J]. 宋林丽,王代华,卫冬林,张志杰. 中北大学学报(自然科学版). 2008(03)
[5]用于探测识别机场跑道的弹载毫米波敏感器研究[J]. 严金海,李兴国,吕福生,王雷. 兵工学报. 2004(01)
本文编号：3253984
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