一种产生FDA雷达发射信号的方法、装置及FDA雷达

摘要

本发明公开了一种产生FDA雷达发射信号的方法、装置及FDA雷达，该FDA雷达包含多个排列在一条直线上的阵元，该方法包括：设定基准频率和频率增量；以基准频率作为位于正中间位置的阵元的发射信号频率；根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往左的每一个阵元的发射信号频率；根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往右的每一个阵元的发射信号频率；根据发射信号频率在相应的阵元上产生发射信号并叠加后得到FDA雷达发射信号。

说明书

技术领域

本发明涉及FDA雷达技术领域，尤其涉及一种产生FDA雷达发射信号的方法、装置及FDA雷达。

背景技术

频率分级阵列雷达(FDA，FrequencyDiverseRadar)在同一时间对不同阵元上的发射信号施加了不同的频率差，即：每个阵元发射出去的信号的中心频率不相同。这些发射出去的信号在空间上相互叠加，会使FDA雷达波束在空间上呈现出某些距离角度位置上加强，其他距离角度位置上减弱的特性。

FDA雷达的阵元的排列方式可以是将多个阵元排列在一条直线上，即：以线阵方式排列。

现有的FDA雷达线阵在产生发射信号时，将位于一端的第一个阵元的发射信号频率设定为基准频率f₀，从该阵元依次向右或向左的第n个阵元的发射信号频率为f₀+n·Δf，Δf表示频率差，Δf通常远小于f₀。由此得到的FDA雷达的发射信号波束图如图1所示，从图1可以看出，现有的FDA雷达发射信号波束加强的位置(图1中的红色区域)呈带状，这种样式的发射信号波束决定了FDA雷达在判定目标的距离和角度时会出现相互依赖性，即：如果不知道距离大小就无法估计出角度的大小，同样，不知道角度的大小也无法估计出距离的大小。因此，现有的FDA雷达还需要附加一套专门的方法来解决距离和角度的相互依赖性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产生FDA雷达发射信号的方法、装置及FDA雷达，以解决现有技术中存在的上述距离和角度相互依赖的问题。

本发明的一个实施例提供了一种产生FDA雷达发射信号的方法，FDA雷达包含多个排列在一条直线上的阵元，该方法包括：设定基准频率和频率增量；以基准频率作为位于正中间位置的阵元的发射信号频率；根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往左的每一个阵元的发射信号频率；根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往右的每一个阵元的发射信号频率；根据发射信号频率在相应的阵元上产生发射信号并叠加后得到FDA雷达发射信号。

本发明的另一个实施例提供了一种产生FDA雷达发射信号的装置，FDA雷达包含多个排列在一条直线上的阵元，还包括：设定模块，用于设定基准频率和频率增量；中央阵元发射信号频率产生模块，用于以基准频率作为位于正中间位置的阵元的发射信号频率；左阵元发射信号频率产生模块，用于根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往左的每一个阵元的发射信号频率；右阵元发射信号频率产生模块，用于根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往右的每一个阵元的发射信号频率；以及信号产生与叠加模块，用于根据发射信号频率在相应的阵元上产生发射信号并叠加后得到FDA雷达发射信号。

本法明的又一个实施例提供了一种FDA雷达，包含多个排列在一条直线上的阵元，阵元中，位于正中间位置的阵元的发射信号频率等于预先设定的基准频率；从位于正中间位置的阵元往左的每一个阵元的发射信号的频率依次在基准频率基础上按照预先设定的频率增量递增；从位于正中间位置的阵元往右的每一个阵元的发射信号的频率依次在基准频率基础上按照预先设定的频率增量递增。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中：

图1为现有的FDA雷达产生的发射波束示意图；

图2为本发明的产生FDA雷达发射信号的方法的一个实施例的流程图；

图3为本发明的产生FDA雷达发射信号的装置一个实施例的示意性框图；

图4为本发明的FDA雷达的一个实施例的示意图；

图5为本发明的FDA雷达的另一个实施例的示意图；

图6为本发明技术方案产生的FDA雷达发射信号波束图。

在附图中，使用相同或类似的标号来指代相同或类似的元素。

具体实施方式

现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。

通常，FDA雷达可以包含有多个排列在一条直线上的阵元，阵元之间的间距可以相等。

参考图2，图2为图2为本发明的产生FDA雷达发射信号的方法的一个实施例200的流程图。图2所示的实施例200可以包含如下步骤201至205。

在步骤201中。设定基准频率和频率增量。

通常，基准频率f₀可以远大于频率增量Δf。例如，如果将基准频率设置为f₀＝10GHz，则可以将频率增量设置为Δf＝5kHz。

在步骤202中，以基准频率作为位于正中间位置的阵元的发射信号频率。

在本发明的一个实施例中，如果FDA雷达中的阵元总数为奇数个(可以表示为2M+1个，M为正整数)，则位于正中间位置的阵元只有一个，该阵元是从线阵的任意一端往中间数的第M+1个。因此，可以将该第M+1个阵元的发射信号的中心频率设置为基准频率f₀。例如：当阵元的总数为13个时，位于正中间位置的阵元是从线阵的任意一端往中间数的第7个阵元，则可以将该第7个阵元的发射信号的中心频率设置为基准频率f₀。

在本发明的另一个实施例中，如果FDA雷达中的阵元总数为偶数个(可以表示为2N个，N为正整数)，则位于正中间位置的阵元可以有两个，这两个阵元分别是从线阵的最左端往中间数的第N个和第N+1个。例如，当阵元的总数为10个时，位于正中间位置的阵元是从线阵的任意最左端往中间数的第5个阵元和第6个阵元，则可以将这两个阵元的发射信号的中心频率都设置为基准频率f₀。

在步骤203中，根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往左的每一个阵元的发射信号频率。

在本发明的一个实施例中，如果FDA雷达中的阵元总数为奇数个(可以表示为2M+1个，M为正整数)，并且这些线阵从左到右依次从1到2M+1进行编号，则位于正中间位置的阵元(第M+1个阵元)往左的每一个阵元依次是第M个、第M-1个、…、第1个。这些阵元上的发射信号的频率可以按照线性递增的方式依次设置为f₀+Δf、f₀+2Δf、…、f₀+M·Δf。

在本发明的一个实施例中，如果FDA雷达中的阵元总数为偶数个(可以表示为2N个，N为正整数)，并且这些线阵从左到右依次从1到2N进行编号，则位于正中间位置的阵元(第N个阵元)往左的每一个阵元依次是第N-1个、第N-2个、…、第1个。这些阵元上的发射信号的频率可以按照线性递增的方式依次设置为f₀+Δf、f₀+2Δf、…、f₀+(N-1)·Δf。

在步骤204中，根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往右的每一个阵元的发射信号频率。

在本发明的一个实施例中，如果FDA雷达中的阵元总数为奇数个(可以表示为2M+1个，M为正整数)，并且这些线阵从左到右依次从1到2M+1进行编号，则位于正中间位置的阵元(第M+1个阵元)往右的每一个阵元依次是第M+2个、第M+3个、…、第2M+1个。这些阵元上的发射信号的频率可以按照线性递增的方式依次设置为f₀+Δf、f₀+2Δf、…、f₀+M·Δf。

在本发明的一个实施例中，如果FDA雷达中的阵元总数为偶数个(可以表示为2N个，N为正整数)，并且这些线阵从左到右依次从1到2N进行编号，则位于正中间位置的阵元(第N+1个阵元)往右的每一个阵元依次是第N+2个、第N+3个、…、第2N个。这些阵元上的发射信号的频率可以按照线性递增的方式依次设置为f₀+Δf、f₀+2Δf、…、f₀+(N-1)·Δf。

在步骤205中，根据发射信号频率在相应的阵元上产生发射信号并叠加后得到FDA雷达发射信号。

在本发明的一个实施例中，可以将步骤202至204得到的每一个阵元的发射信号的中心频率应用于对应阵元上，并根据FDA雷达阵元产生信号的公式在每个阵元上产生相应的发射信号。这些发射信号相互叠加以后就可以得到FDA雷达发射信号。

至此描述了根据本发明实施例的产生FDA雷达发射信号的方法。

参考图6并对比图1可以看出，本发明提出的产生FDA雷达发射信号的方法所产生的FDA雷达发射信号，具有良好的点型波束图形，与现有的信号波束相比具有更好的定点扫描特性，因此能够去除距离角度依赖性，提高定位的估计精度。此外，当将本发明方法应用于已部署的FDA雷达时，可以不改动其硬件，只需要对相应的软件部分进行升级即可。

与该方法类似，本发明还提供了相应的产生FDA雷达发射信号的装置。

图3所示为本发明的产生FDA雷达发射信号的装置一个实施例300的示意性框图。FDA雷达可以包含多个排列在一条直线上的阵元，这些阵元之间的间距可以想等。

如图3所示，装置300可以包括：设定模块301，用于设定基准频率和频率增量；中央阵元发射信号频率产生模块302，用于以基准频率作为位于正中间位置的阵元的发射信号频率；左阵元发射信号频率产生模块303，用于根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往左的每一个阵元的发射信号频率；右阵元发射信号频率产生模块304，用于根据基准频率和频率增量，按照线性递增的方式得到从位于正中间位置的阵元往右的每一个阵元的发射信号频率；以及信号产生与叠加模块305，用于根据发射信号频率在相应的阵元上产生发射信号并叠加后得到FDA雷达发射信号。

至此描述了根据本发明实施例的产生FDA雷达发射信号的装置。

参考图6并对比图1可以看出，本发明提出的产生FDA雷达发射信号的装置所产生的FDA雷达发射信号，具有良好的点型波束图形，与现有的信号波束相比具有更好的定点扫描特性，因此能够去除距离角度依赖性，提高定位的估计精度。此外，当将本发明装置应用于已部署的FDA雷达时，可以不改动其硬件，只需要对相应的软件部分进行升级即可。

本发明还提供了一种FDA雷达。

参考图4，图4为本发明的FDA雷达的一个实施例400的示意图。在图4所示的实施例中，FDA雷达400可以包含奇数个排列在一条直线上的阵元A₁、A₂、…、A_M-1、A_M、A_M+1、A_M+2、A_M+3、…、A_2M+1，这些阵元之间的间距可以相等。

在这些阵元中，位于正中间位置的阵元A_M+1的发射信号频率可以等于预先设定的基准频率f₀。

从位于正中间位置的阵元A_M+1往左的每一个阵元的发射信号的频率可以依次在基准频率f₀基础上按照预先设定的频率增量Δf递增。即：第M个阵元A_M的发射信号的中心频率可以等于f₀+Δf，第M-1个阵元A_M-1的发射信号的中心频率可以等于f₀+2Δf，第1个阵元A₁的发射信号的中心频率可以等于f₀+M·Δf。

从位于正中间位置的阵元往右的每一个阵元的发射信号的频率可以依次在基准频率f₀的基础上按照预先设定的频率增量Δf递增。即：第M+2个阵元A_M+2的发射信号的中心频率可以等于f₀+Δf，第M+3个阵元A_M+3的发射信号的中心频率可以等于f₀+2Δf，第2M+1个阵元A_2M+1的发射信号的中心频率可以等于f₀+M·Δf。

参考图5，图5为本发明的FDA雷达的另一个实施例500的示意图。在图5所示的实施例中，FDA雷达500可以包含偶数个排列在一条直线上的阵元A₁、A₂、…、A_N-2、A_N-1、A_N、A_N+1、A_N+2、A_N+3、…、A_2N，这些阵元之间的间距可以相等。

在这些阵元中，位于正中间位置的两个阵元A_N和A_N+1的发射信号频率可以等于预先设定的基准频率f₀。

从位于正中间位置的阵元A_N往左的每一个阵元的发射信号的频率可以依次在基准频率f₀的基础上按照预先设定的频率增量Δf递增。即：第N-1个阵元A_N-1的发射信号的中心频率可以等于f₀+Δf，第N-2个阵元A_N-2的发射信号的中心频率可以等于f₀+2Δf，第1个阵元A₁的发射信号的中心频率可以等于f₀+(N-1)·Δf。

从位于正中间位置的阵元A_N+1往右的每一个阵元的发射信号的频率可以依次在基准频率f₀基础上按照预先设定的频率增量Δf递增。即：第N+2个阵元A_N+2的发射信号的中心频率可以等于f₀+Δf，第N+3个阵元A_N+3的发射信号的中心频率可以等于f₀+2Δf，第2N个阵元A_2N的发射信号的中心频率可以等于f₀+(N-1)·Δf。

至此描述了根据本发明实施例的FDA雷达。

参考图6并对比图1可以看出，本发明的FDA雷达能够产生具有良好的点型波束图形的发射信号，与现有的信号波束相比具有更好的定点扫描特性，因此能够去除距离角度依赖性，提高定位的估计精度。