技术领域
[0001] 本发明涉及雷达目标探测领域，具体涉及一种基于阵列雷达的目标角度测量方法。
相关背景技术
[0002] 阵列雷达是由多个天线单元（阵元）以一定方式排列组合，并通过各单元间的相互作用来提高雷达性能的雷达系统，阵元一般的排列方式为矩阵均匀的阵列。典型的阵列雷达系统包括天线阵列、数字发射/接收（T/R）组件、时钟、数据传输系统、数字处理机等部分。其中，天线阵列是核心部分，由多个天线单元按一定规律排列而成，T/R组件则负责信号的发射和接收处理；数字处理机则负责信号的处理和雷达功能的实现。
[0003] 传统雷达角度测量方法，如机械扫描和电子扫描，在精度和响应速度上存在一定局限。特别是在低信噪比环境中，传统方法往往难以保证测量结果的准确性。此外，对于阵列雷达自身涉及参数的误差以及安装进度的误差往往进行了忽略，特别是对于阵元误差也是影响测量精度的重要因素。随着雷达技术的发展，对目标角度测量的精度要求越来越高，迫切需要一种新的、具有更高精度的测量方法。
具体实施方式
[0010] 下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0011] 如图1所示，一种基于阵列雷达的目标角度测量方法，包括以下步骤：S1：搭建阵列雷达，根据阵列雷达的尺寸参数建立阵列雷达的三维模型，并在三维模型上确定信号接收面，信号接收面为阵列雷达中每个阵元发送信号后、目标反射回的回波信号接收位置所在的平面，本实施例将信号接收面与信号发送面等效为同一平面，以信号接收面为x0y平面、垂直于信号接收面的方向为z轴建立三维坐标系，三维坐标系的原点为信号接收面的中心点；
S2：基于每个阵元在三维坐标系中的坐标，并在z轴上设置测试目标，测试目标距离信号接收面一定高度，利用测试目标筛选故障阵元、以及修正每个阵元的安装位置，得到高精度阵列雷达；步骤S2具体包括：
S21：获取阵列雷达上每个阵元在三维坐标系中的坐标 ，i为阵元的编
号，在z轴方向上设置目标测点，并在目标测点上设置测试目标，计算测试目标相对于每个阵元的方位角 ；
；
S22：根据方位角 计算阵元i对于测试目标的相位差 ；
；
其中， 为与阵元i相邻的阵元在三维坐标系中的坐标， 为阵元发射
信号的波长，d为信号接收面上相邻两个阵元间的距离，I为信号接收面上阵元的数量；
S23：计算相邻两个阵元向测试目标发送信号后接收到的回波信号的真实相位差，其中， 为阵元i接收到回波信号的相位， 为阵元i‑1接收到回波信
号的相位；
S24：根据相位差 和真实相位差 计算相位误差 ，判断相位误
差是否超过相位误差阈值 ，若 ，则判定阵元i出现故障，需要更换该位
置的阵元，若 ，则阵元i未出现故障，执行步骤S6，修正阵元i与阵元i‑1之间的安装距离；相位误差阈值 作为判断阵元是否出现故障的标准，信号的相位作为测量目标的重要参数，其相位出现较大误差证明阵元的信号异常，出现故障。
[0012] 在依次进行阵元故障排查和修正时，阵元i‑1已经在上一次进行了修正，所以在进行阵元i的故障排查和修正时，可以将阵元i‑1作为参考。
[0013] S25：利用相位误差 计算阵元i与阵元i‑1之间的安装距离的修正值 ；；
当 时，移动阵元i远离阵元i‑1长度 ，当 时，移动阵元i靠近阵元
i‑1长度 ，当 时，无需移动阵元i；
S26：依次修正好每个阵元之间的相对位置之后，得到高精度阵列雷达。
[0014] S3：基于高精度阵列雷达计算计算相邻阵元之间的初始相位差，并确定向预设的探测目标或区域发射信号的场强，计算探测目标或区域的目标角度；雷达阵列的初始相位差是指阵列中相邻阵元在发射或接收信号时，其辐射或接收信号的初始相位之间的差异。这种相位差是通过调整每个阵元的信号相位来实现的，以达到控制波束指向和形状的目的。
[0015] 步骤S3具体包括：S31：之后，计算以任一阵元i为中心、周围相邻四个阵元的距离平均值 ；
；
其中， 为修正后的阵元i的坐标， 为阵元i周围的阵元的坐
标，e为阵元i周围的阵元编号，且 ；
S32：根据高精度阵列雷达预设的探测目标或区域确定每个阵元的波束指向方位角 ，计算相邻阵元之间的初始相位差；
；
S33：计算每个阵元在波束指向方位角 上发射信号的场强Ei；
；
S34：高精度阵列雷达的阵元向探测目标或区域发送场强Ei、方位角 的信号，基于从探测目标或区域反射回来的回波信号计算探测的目标角度 ；
；
其中， 为任意相邻两个阵元组合探测出的目标角度， 为向探测目标或区域发送信号的波长， 为相邻两个阵元组合接收到的相位差， 为阵元在不同频点u下计算出的目标角度，U为频点总量，wx为不同频点条件下的权重。
[0016] 本发明基于阵列雷达的设计参数提出了对每个阵元进行修正和故障筛选的方法，确保建立的阵列雷达具有高精度性能，避免非信号误差对目标探测的影响。获得高精度阵列雷达之后，引入多频点联合测量技术，通过在不同频点下测量目标角度，并利用加权最小二乘法优化，对多个测量结果进行综合处理，得到更准确的目标角度值，可以实现对目标角度的快速测量和跟踪，增强了雷达系统的抗干扰能力，确保在复杂环境下仍能稳定工作。
