基于角闪烁抑制的高分辨雷达角跟踪技术

随着精确制导技术的不断发展，导弹应具有直接瞄准目标并打击其要害部位，这就要求雷达不仅能对目标整体进行测量、跟踪，而且还要从角度上分辨出目标不同的部位，因此雷达必须具有很高的测角精度。但是当高分辨导引头雷达接近目标时，角闪烁成为雷达测角的主要误差来源，因为此时目标不再是点目标，而是由几个强散射中心组成的分布式目标，回波信号由这些散射中心的回波矢量合成，这个合成等
效为一个视在中心的结果，中心位置就是实际测量的位置。随着目标相对运动，散射中心的反射不断变化，导致回波相位波前面的畸变，波前在接收天线口径面上的倾斜和随机摆动从而产生测角误差，这种现象称为“角闪烁”，严重时角闪烁将会导致跟踪点偏离到目标之外。因此角闪烁抑制问题是导引头雷达必须解决的问题。
国内在高分辨雷达角闪烁抑制方面作了许多研究，提出了基于和差通道距离像的单脉冲测角，但是这种算法中没有考虑天线方向的影响，测角精度不高。本文基于此并对其不足有所改进，从高分辨雷达角闪烁产生的根本原因入手，提出一种基于高分辨雷达测角算法。该算法在测角前首先对目标回波信号和差通道进行一维成像，然后根据单脉冲雷达测角原理得到目标在各个距离单元的角度信息，最后通过加平
均处理得到目标几何中心空间角度。

1 高分辨雷达的角闪烁特性分析
线性调频步进信号是高分辨雷达常用的一种形式，该信号是把步进频率中的常载频子脉冲换成线性调频子脉冲，其优点是保持步进频率信号能量和总带宽不变的同时减少步进阶梯的周期数，从而提高了系统数据利用率。信号的表达式为

其中，为基带线性调频子脉冲；线性调频子脉冲个数为N；Tr为子脉冲重复周期；Tp为时宽；子脉冲带宽BN=B／N；调频斜率K=BN／Tp。相邻子脉冲间的载频增量为△f；第一个子脉冲的中心频率为fo；则第i个子脉冲的中心频率为fci=fo+iBN；其中i=0，1，2，…，N-1。
毫米波雷达发射信号波长远小于目标尺寸，工作在目标光学区，后向散射回波可以认为目标上强散射中心回波合成。设目标上有M个散射中心到雷达的径向距离分别Rk，k=1，2，…，M，不考虑目标和导引头之间相对运动，则第i个子脉冲回波为

式中，Tk=2Rk／c为第k个散射点延迟，将回波信号与本振信号混频，输出视频信号为

由式(3)可以看出，调频步进信号视频回波由两部分组成，信号处理可以分为两个步骤：首先在各个PRT内进行线性调频信号脉冲压缩，其次对压缩后进行PRT之间的IDFT处理。
不考虑目标和导引头之间的相对运动，线形调频信号的脉冲压缩结果为

取采样时刻为t=iTr+τk可得采样后第i个子脉冲的回波输出为

这样就实现了对N个脉冲串的压缩，合成一个大带宽脉冲信号，其总带宽B=N△f，距离分辨率为△R=c／2B。当△R目标径向尺寸时，IDFT处理所得的序列幅度{x(m)| m=1，2，…，M}反映了目标上强散射中心的雷达散射截面积在径向距离轴上的投影分布，称为目标的一维距离像。