角Θ的正弦值，u = sin(0)，「·~|表示向上取 整，Re{ · }表示取实部。
[0033] 步骤5,根据主波束权矢量矩阵W和差波束的权矢量Wu，计算差波束滤波输出功率 与和波束滤波输出功率之比F u，并将Fu的绝对值为最小时所对应的目标方位角作为最终的 目标方位角θ'。
[0034] 所述差波束滤波输出功率与和波束滤波输出功率之比Fu，其表达式为：
[0036] 其中，4。为所有Μ个波位的目标所在多普勒通道在第1〇个距离门的数据矢量，
为第m个波位的目标所在多普勒通道在第1〇个距离门 的数据，1〇为目标所在的距离门，上标Η表示共辄转置，上标T表示转置。
[0037] 本发明的效果可通多以下仿真实验作进一步说明：
[0038] 1)仿真条件：
[0039] 天线阵元按照半波长等间距线性排列，阵元数Ν = 8,噪声背景下单波位的信噪比 SNR= 10dB，干扰背景下单波位的信噪比SNR= 15dB，目标角度Θ = 〇.9°，相邻波位间隔Δ Θ = 5.3° ;设定波位数M=3,三个波位的波束中心分别为-Δ θ，〇, Δ Θ，波位交叠点双程损失为 ldB〇
[0040] 2)仿真内容及结果分析：
[0041] 1、在噪声背景下，分别比较单波位、双波位以及三波位情况下目标方位角的均方 根误差(RMSE)随波达方向（D0A)、信噪比（SNR)和阵元数N的变化曲线图，分别如图2、图3和 图4所示。
[0042]从图2、图3和图4中可以看出，在低信噪比（SNR)、低阵元数情况下，多波位联合处 理可以明显改进测角精度，SNR越高，阵元数N越大，目标的D0A估计精度的改进效果越不明 显;从图2、图3和图4中还可以看出，三波位联合处理比双波位联合处理在目标的D0A估计精 度的改进效果更为明显。
[0043] 2、在干扰背景下，分别比较单波位、双波位以及三波位情况下目标方位角的均方 根误差(RMSE)随波达方向（D0A)、信噪比（SNR)和阵元数N的变化曲线图，分别如图5,图6和 图7所示。
[0044] 从图5,图6和图7中可以看出，在干扰背景下，目标偏离主波束较远或者SNR较低 时，目标的D0A估计精度下降；从图5,图6和图7中还可以看出，多波位联合处理在低SNR、低 阵元数情况下能有效地改进目标的D0A估计精度。
[0045] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围；这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种基于多波位联合处理的单脉冲目标DOA估计方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤1，获取Μ个波位的雷达回波数据，所述Μ个波位依次相邻;对Μ个波位的雷达回波数 据分别进行脉冲多普勒处理，得到Μ个波位的目标所在多普勒通道的数据； 步骤2,根据Μ个波位的目标所在多普勒通道的数据，分别估计Μ个波位的协方差矩阵 Ri，...，r，...，RM; 步骤3,根据第m个波位的协方差矩阵r，计算第m个波位的主波束权矢量矿，进而得到所 有Μ个波位的主波束权矢量Wi，...，wm，...，WM;将所有Μ个波位的主波束权矢量进行组合，得 到主波束权矢量矩阵W，W=diag{Wi，. . .，Wm，. . .，WM};其中，diag{ · }表示对角矩阵； 步骤4，根据主波束权矢量矩阵W，计算差波束的权矢量Wu; 步骤5,根据主波束权矢量矩阵W和差波束的权矢量Wu，计算差波束滤波输出功率与和波 束滤波输出功率之比Fu，并将Fu的绝对值为最小时所对应的目标方位角作为最终的目标方 位角曰/。2. 如权利要求1所述的基于多波位联合处理的单脉冲目标D0A估计方法，其特征在于， 步骤2中，第m个波位的协方差矩阵Rm为：其中，掛为Μ个波位的目标所在多普勒通道的数据中，第m个波位的目标所在多普勒通 道在第1个距离口的数据，皆的维数为ΝΧΙ,Ν为阵元数，111=1，2，...，1，1为波位的个数，1 =1，2,...，L，L为距离单元个数，1〇为目标所在的距离口，上标Η表示共辆转置。3. 如权利要求1所述的基于多波位联合处理的单脉冲目标D0A估计方法，其特征在于， 步骤3中，所述第m个波位的主波束权矢量W"为：其中，上标Η表示共辆转置，S为第^个波位的主波束导向矢量，其表达式为：其中，d为阵元间距，λ为波长，Θ为目标方位角，Ν为阵元数，上标Τ表示转置，「·]表示向 上取整。4. 如权利要求1所述的基于多波位联合处理的单脉冲目标D0A估计方法，其特征在于， 步骤4中，所述差波束的权矢量Wu，其表达式为：其中，，s为第 ^ 个波位的主波束导向矢量，U为目标方位角目的正弦值，u = sin(目），「·]表示向上取整， Re{ · }表示取实部。5.如权利要求1所述的基于多波位联合处理的单脉冲目标DOA估计方法，其特征在于， 步骤5中，所述差波束滤波输出功率与和波束滤波输出功率之比Fu，其表达式为：其中，^为所有Μ个波位的目标所在多普勒通道在第1〇个距离口的数据矢量，，《为第m个波位的目标所在多普勒通道在第1〇个距离口 的数据，1〇为目标所在的距离口，上标Η表示共辆转置，上标T表示转置。
【专利摘要】本发明公开了一种基于多波位联合处理的单脉冲目标DOA估计方法，包括以下步骤：(1)获取M个波位的雷达回波数据，所述M个波位依次相邻；对M个波位的雷达回波数据分别进行脉冲多普勒处理，得到M个波位的目标所在多普勒通道的数据；(2)分别估计M个波位的协方差矩阵；(3)根据第m个波位的协方差矩阵，计算第m个波位的主波束权矢量Wm；将所有M个波位的主波束权矢量进行组合，得到主波束权矢量矩阵W，W＝diag{W1,...,Wm,...,WM}；(4)计算差波束的权矢量Wu；(5)计算差波束滤波输出功率与和波束滤波输出功率之比Fu，并将Fu的绝对值为最小时所对应的目标方位角作为最终的目标方位角。
【IPC分类】G01S3/14
【公开号】CN105572630
【申请号】CN201510976269
【发明人】王彤, 夏月明, 王娟, 吴建新
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月23日