學號：20000300055

姓名：王鐸澎

嵌牛導讀：該篇文章主要介紹了當下較為流行的單脈沖測角技術

嵌牛正文：

研究背景：

跟蹤雷達系統用來測量目標相對于雷達的距離、方位角、俯仰角和速度。通過利用這些參數并保持對這些測量參數的跟蹤,跟蹤雷達能夠預測未來時刻的目標參數值。目標跟蹤對于軍用雷達和大多數的民用雷達都是很重要的。在軍用雷達中,目標跟蹤決定著武器的火力控制及導彈的制導;實際上,沒有正確的目標跟蹤,導彈制導是不可能的。商用雷達系統,如民用航空管制雷達,可利用跟蹤作為控制航班起飛和降落的一種手段。

研究目的：

現代精密跟蹤測量雷達系統中，單脈沖雷達因其具有獲得誤差信息時間短、測角精度高和抗干擾能力強等優點而得到廣泛應用．相位和差單脈沖雷達屬于單脈沖雷達的一種，在眾多測角方法中，比幅單脈沖測角方法以其測角精度高，角數據率高及算法簡單易用得到了廣泛的應用。

多波束形成方法：

拋物面天線：多饋源

陣列天線：子陣劃分

本次報告中僅以拋物面天線多饋源產生的多波束作為討論對象。

一維比幅單脈沖測角:

假定有兩個相同且彼此部分重疊的波束，其示意圖如圖１所示，兩個波束交疊于ＯＡ軸，當目標位于θｓ方向時，兩個波束收到的信號強度相當，故稱此軸為等信號軸；當目標偏向ＯＢ方向時，指向θｌ的左波束的回波要強一些；

當目標偏向ＯＣ方向時，指向θr的右波束的回波要強一些。因此，通過比較左、

右波束中目標回波信號的強弱可以判定目標偏離和波束指向θs的方向。這就是和差比幅單脈沖測角法的基本原理。

設天線電壓方向性函數為F(),等信號OA的指向為0，則波束1，2的方向性函數為

為與波束最大值方向的傾角，用等信號法測量時，波束1和波束2收到的回波信號為：

為目標偏離等信號軸的角度。

對信號進行和差處理可獲得目標信號的差值和和值，即

在等信號軸附近差信號及和信號可近似表示為歸一化和差值為

由于正比于目標偏離的角度，故可用它來判斷偏離的大小和方向，具體實物實現可參考下圖：

仿真波形：

利用仿真中用到的數據，通過計算得到擬合表達式：

由下圖，利用二次回歸曲線擬合得到的圓點直線和原始數據繪制出來的直線基本上重合，可以看出，結果的誤差是很小的。

二維（三通道）比幅單脈沖測角：

單脈沖雷達只需要一個回波脈沖，就可以給出目標角位置的全部信息。與傳統的圓錐掃描法相比具有獲得誤差信息的時間短、較高的測角精度和較強抗干擾能力的優點。在單脈沖體制中，主要有振幅和差單脈沖雷達與相位和差單脈沖雷達兩種。分析振幅和差單脈沖雷達的相關文獻較多．而分析相位和差單脈沖雷達較少．且一般只分析一個平面的情況。相對于一維情況的基本原理性分析，二維情況的分析不是簡單的兩個天線的分析，而要考慮多天線的位置關系，其信號發射、接收、處理過程也較一維情況復雜。

下圖展示了一個典型的單脈沖天線方向圖。四個波束A、B、C和D分別代表四個圓錐掃描波束方向。四個饋源，主要是喇叭,用來產生單脈沖天線方向圖。幅度單脈沖處理要求四個信號的相位相同,但具有不同的幅度

常規三通道單脈沖雷達如圖1所示，天線接收信號經過混合器后得到和通道、方位差通道、俯仰差通道3個通道，只能得到一個目標的方位角和俯仰角。

根據常規的單脈沖雷達處理過程，當只存在一個目標時

式中：,為雷達經過和差處理得到的已知量；Tx和Ty是未知量，分別為目標的方位誤差信號和俯仰誤差信號。通過求解方程可以得到Tx和Ty，進而查表得到目標的角度信息。

當存在2個目標時，

式中：為第1個目標的信號幅度、方位誤差信號、俯仰誤差信號；為另一個目標的信號幅度、方位誤差信號、俯仰誤差信號，均為未知數。3個方程的通過分解實部和虛部得到6個方程，然而卻存在8個未知數(信號幅度包含絕對值和相位2個參數)，顯然是無法求解的，導致常規的單脈沖雷達無法分辨波束內的2個目標。為了求解未知量，需要增加方程的數量。

信號分析：

首先考慮方位誤差信號，定義信號S1和S2為：

S1=A+D；

S2=B+C；

繪制當=0.15rad，=0.75rad不同角度下相應的S1，S2，，差比和曲線：

當=0.15rad時：

S1，S2???????????????????????????S1+S2

S1-S2（S1-S2）/（S1+S2）

當=0.75rad時：

S1，S2???????????????????????????S1+S2