雷达测角原理、测角精度、测角分辨率以及3DFFT角度估计算法汇总

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雷达测角原理、测角精度、测角分辨率以及3DFFT角度估计算法汇总

2024-07-10 01:28| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.角度测量方法

依据:电磁波的直线传播和雷达天线的方向性。

分类:振幅法测角、相位法测角

1.1 相位法测角

        相位法测角利用多个天线所接收回波信号之间的相位差进行测角。如下图所示;

图 1

设在θ方向有一远区目标,则到达接收点的目标所反射的电磁波近视为平面波。由于两天线间距为d,故它们所收到的信号存在波程差∆𝑅,而产生一相位差,由图可知:

其中λ为雷达波长。如用相位计进行比相,测出其相位差为φ,就可以确定目标方向θ0。

1.1.1 测角误差(精度)与多值性问题

        相位差φ值测量不准,将产生测角误差,它们之间的关系如下(对上式相位差两边取微分):

式中可以看出,采用读数精度高的相位计,或减小𝜆/𝑑的值(增大𝑑/𝜆值),均可以提高测角精度。也注意到:当θ=0时,即目标处在天线法线方向时,测角误差dθ最小。当θ增大,dθ也增大,为保证一定的测角精度,θ的范围有一定的限制。

增大d/λ虽然可提高测角精度,但根据式(1)可知,在感兴趣的θ范围(测角范围)内,当d/λ加大到一定程度时,φ值可能超过2π,此时φ=2𝜋𝑁+𝜓,其中N为整数;ψ𝜋时,就会产生角度模糊,如下图所示:

图 8

因此要求:

 4.1.4 3DFFT角度分辨率

        角度分辨率(Θ𝑟𝑒𝑠)是两个物体在ange-FFT中作为单独峰值出现的最小角度的问题

图 9

总结:3DFFT在FMCW雷达中,原理就是利用不同通道间(即不同接收天线)的波程差通过在天线方向进行FFT求得其角度,即相位法测角。

4.2 阵列信号处理相关DOA估计 1.Capon 2.Music 3.Esprit(借助旋转不变性的信号参数估计技术)

未完待续。

5.总结

        有关阵列信号处理DOA估计内容,可以观看本人DOA估计算法专栏,本人会不定期更新。另外,创作不易,望各位多多支持。

参考资料:

雷达原理(丁鹭飞版)



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