隨著精確制導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展,，導(dǎo)彈應(yīng)具有直接瞄準(zhǔn)目標(biāo)并打擊其要害部位,，這就要求雷達(dá)不僅能對(duì)目標(biāo)整體進(jìn)行測(cè)量、跟蹤,，而且還要從角度上分辨出目標(biāo)不同的部位,，因此雷達(dá)必須具有很高的測(cè)角精度。但是當(dāng)高分辨導(dǎo)引頭雷達(dá)接近目標(biāo)時(shí),，角閃爍成為雷達(dá)測(cè)角的主要誤差來源,，因?yàn)榇藭r(shí)目標(biāo)不再是點(diǎn)目標(biāo)，而是由幾個(gè)強(qiáng)散射中心組成的分布式目標(biāo),，回波信號(hào)由這些散射中心的回波矢量合成,，這個(gè)合成等
效為一個(gè)視在中心的結(jié)果，中心位置就是實(shí)際測(cè)量的位置,。隨著目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng),，散射中心的反射不斷變化，導(dǎo)致回波相位波前面的畸變,，波前在接收天線口徑面上的傾斜和隨機(jī)擺動(dòng)從而產(chǎn)生測(cè)角誤差,，這種現(xiàn)象稱為“角閃爍”，嚴(yán)重時(shí)角閃爍將會(huì)導(dǎo)致跟蹤點(diǎn)偏離到目標(biāo)之外,。因此角閃爍抑制問題是導(dǎo)引頭雷達(dá)必須解決的問題,。
    國(guó)內(nèi)在高分辨雷達(dá)角閃爍抑制方面作了許多研究，提出了基于和差通道距離像的單脈沖測(cè)角,，但是這種算法中沒有考慮天線方向的影響,，測(cè)角精度不高。本文基于此并對(duì)其不足有所改進(jìn),，從高分辨雷達(dá)角閃爍產(chǎn)生的根本原因入手,，提出一種基于高分辨雷達(dá)測(cè)角算法。該算法在測(cè)角前首先對(duì)目標(biāo)回波信號(hào)和差通道進(jìn)行一維成像，然后根據(jù)單脈沖雷達(dá)測(cè)角原理得到目標(biāo)在各個(gè)距離單元的角度信息,，最后通過加平均處理得到目標(biāo)幾何中心空間角度,。

1 高分辨雷達(dá)的角閃爍特性分析
    線性調(diào)頻步進(jìn)信號(hào)是高分辨雷達(dá)常用的一種形式，該信號(hào)是把步進(jìn)頻率中的常載頻子脈沖換成線性調(diào)頻子脈沖,，其優(yōu)點(diǎn)是保持步進(jìn)頻率信號(hào)能量和總帶寬不變的同時(shí)減少步進(jìn)階梯的周期數(shù),，從而提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)利用率。信號(hào)的表達(dá)式為
   
    其中,，為基帶線性調(diào)頻子脈沖,；線性調(diào)頻子脈沖個(gè)數(shù)為N；Tr為子脈沖重復(fù)周期,；Tp為時(shí)寬,；子脈沖帶寬BN=B／N,；調(diào)頻斜率K=BN／Tp,。相鄰子脈沖間的載頻增量為△f；第一個(gè)子脈沖的中心頻率為fo,；則第i個(gè)子脈沖的中心頻率為fci=fo+iBN,；其中i=0，1,，2,，…，N-1,。
    毫米波雷達(dá)發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于目標(biāo)尺寸,，工作在目標(biāo)光學(xué)區(qū)，后向散射回波可以認(rèn)為目標(biāo)上強(qiáng)散射中心回波合成,。設(shè)目標(biāo)上有M個(gè)散射中心到雷達(dá)的徑向距離分別Rk,，k=1，2,，…,，M，不考慮目標(biāo)和導(dǎo)引頭之間相對(duì)運(yùn)動(dòng),，則第i個(gè)子脈沖回波為
   
    式中,，Tk=2Rk／c為第k個(gè)散射點(diǎn)延遲，將回波信號(hào)與本振信號(hào)混頻,，輸出視頻信號(hào)為
   
    由式(3)可以看出,，調(diào)頻步進(jìn)信號(hào)視頻回波由兩部分組成，信號(hào)處理可以分為兩個(gè)步驟：首先在各個(gè)PRT內(nèi)進(jìn)行線性調(diào)頻信號(hào)脈沖壓縮,，其次對(duì)壓縮后進(jìn)行PRT之間的IDFT處理,。
    不考慮目標(biāo)和導(dǎo)引頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線形調(diào)頻信號(hào)的脈沖壓縮結(jié)果為

    取采樣時(shí)刻為t=iTr+τk可得采樣后第i個(gè)子脈沖的回波輸出為
  
    這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)N個(gè)脈沖串的壓縮，合成一個(gè)大帶寬脈沖信號(hào),，其總帶寬B=N△f,，距離分辨率為△R=c／2B。當(dāng)△R目標(biāo)徑向尺寸時(shí),，IDFT處理所得的序列幅度{x(m)| m=1,，2，…,，M}反映了目標(biāo)上強(qiáng)散射中心的雷達(dá)散射截面積在徑向距離軸上的投影分布,，稱為目標(biāo)的一維距離像。

2 高分辨雷達(dá)的角閃爍抑制
    高分辨雷達(dá)由于在和,、方位差,、俯仰差3個(gè)通道都實(shí)現(xiàn)了高分辨處理，因此在3個(gè)通道均可以得到目標(biāo)高分辨距離像,。以方位差通道為例,，設(shè)目標(biāo)上有M個(gè)散射中心，第i(i=1,，2,，…，M)個(gè)散射中心的強(qiáng)度為ui,，和通道目標(biāo)距離像用于目標(biāo)檢測(cè),，如果在和通道檢測(cè)到目標(biāo)，則根據(jù)單脈沖測(cè)角原理,，把目標(biāo)區(qū)域的通過和通道檢測(cè)的目標(biāo)譜峰所對(duì)應(yīng)的距離單元的方位差通道一維像幅度用對(duì)應(yīng)的和通道一維像幅度歸
一化,，就可以得到目標(biāo)在該距離單元的方位角。即
   
    式中,，u∑(i)為和通道目標(biāo)距離像第i個(gè)散射點(diǎn)的幅度,；u△(i)是差通道目標(biāo)距離像第i個(gè)散射點(diǎn)的幅度；Re表示取實(shí)部,。F(θ)為雷達(dá)接收天線方向函數(shù),，用sin函數(shù)來描述
   
    式中，θo為天線等信號(hào)軸指向,；θk為波束最大值方向與等信號(hào)軸方向的夾角,；F'(θ)為其導(dǎo)數(shù)。由此可以求得以距離單元m為變量的目標(biāo)方位角度值,，同樣方法可以求出以距離單元m為變量的目標(biāo)俯仰角度值,。
    目標(biāo)譜峰檢測(cè)的目的是為了去除弱散射截面距離單元對(duì)角度平滑的影響，使之不參與目標(biāo)幾何中心角度的估計(jì)過程,。因?yàn)楦鶕?jù)角閃爍原理,，幅度越小的單元對(duì)應(yīng)的角閃爍越大,，最后經(jīng)過加權(quán)平滑處理后目標(biāo)徑向幾何中心的方位角為
   
    式中，am為加權(quán)平滑算子,，一般取線性加權(quán)算子W(am)=1,。
    高分辨距離像單脈沖測(cè)角算法步驟總結(jié)如下：
    (1)回波信號(hào)高分辨出處理，得到3個(gè)通道的一維距離像,。
    (2)以和通道距離像用于目標(biāo)檢測(cè),，得到超過檢測(cè)電平的距離單元數(shù)目m。
    (3)對(duì)兩個(gè)差通道的距離像用對(duì)應(yīng)距離單元m處距離像幅度用和通道幅度進(jìn)行歸一化,，得到θm,。
    (4)把各個(gè)距離單元處的角度數(shù)據(jù)合成為整個(gè)目標(biāo)的幾何中心角度θ。

3 仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果分析
    為了驗(yàn)證算法的有效性,，設(shè)目標(biāo)上有4個(gè)強(qiáng)散射中心,，信號(hào)參數(shù)：帶寬B=200 MHz，初始頻率fo=60 MHz,，脈沖個(gè)數(shù)N=20,。目標(biāo)參數(shù)：ri是第i個(gè)散射中心與雷達(dá)的相對(duì)徑向距離，r=[196,，198,，200，202],，單位：cm，θi是第i個(gè)散射中心相對(duì)雷達(dá)視線的方位角,，θ=[0．0410,，-0．010 2，0．019 0,，-0．050],，單位：弧度，所有散射點(diǎn)散射強(qiáng)度均相等均為1,。根據(jù)以上一維成像算法可以得到目標(biāo)和通道,、差通道距離像分別如圖1和圖2所示。采用高分辨距離像測(cè)角算法測(cè)量的角度θ=[0．042 0,，-0．014 2,，0．020，-0．056],，從以上可以看出測(cè)的目標(biāo)角度與實(shí)際目標(biāo)散射中心的角度是相當(dāng)吻合,，均勻加權(quán)后得到目標(biāo)徑向幾何中心的方位角θ=-2．05×10-3。

     下面以某導(dǎo)引頭雷達(dá)對(duì)某飛機(jī)跟蹤過程為例仿真,，信號(hào)和目標(biāo)參數(shù)如上,，跟蹤距離為390～210 m，目標(biāo)在水平面內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)，目標(biāo)上有4個(gè)強(qiáng)散射點(diǎn),。圖3是分別采用點(diǎn)目標(biāo)測(cè)角算法與高分辨測(cè)角算法得到的跟蹤角度與目標(biāo)真實(shí)角度值偏差比較,，可以看出后者的誤差遠(yuǎn)小于前者，已經(jīng)處于目標(biāo)尺寸范圍之內(nèi),。

4 結(jié)束語
    從目標(biāo)角閃爍產(chǎn)生的根本原因入手,，分別在和差通道對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行一維成像處理后，通過高分辨測(cè)角算法求出其對(duì)應(yīng)距離單元的方位角與俯仰角,，然后將多個(gè)距離單元角度進(jìn)行加權(quán)平均處理,，得到目標(biāo)徑向幾何中心對(duì)應(yīng)的空間角度。仿真結(jié)果表明,，能夠很好地抑制角閃爍引起的角度測(cè)量偏差,，是提高角跟蹤精度的有效途徑之一。