一种基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法与流程

1.本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种针基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法。


背景技术：

2.进入新世纪以来，一方面，为满足空气动力学性能，飞行器平台呈现越来越多的异形结构特征；另一方面，为实现电子平台多功能化，要求天线系统与飞行器进行一体化设计。常规平面天线体制由于结构和性能的局限性，已经难以满足上述发展的需要，而共形相控阵技术作为重要的解决途径而愈加受到重视。
3.圆锥体是一种典型共形体代表，其波束形成关键技术可以与其它共形体有良好的共通性。基于锥台表面的共形相控阵可以同时具备大角度扫描和前向探测能力。
4.和差单脉冲测角是雷达实现测角的主要途径之一。其基本原理是对接收的雷达目标回波进行处理，构造和路及差路方向图，形成和差回波信息，并利用目标回波信息在和路及差路之中的差异性，通过特定算法模型提取出目标偏离波束指向轴的角度，从而获取目标角度。
5.在共形曲面上，由于各天线阵元的位置不同导致单元方向指向不一致，同时在宽角扫描时，存在波束扫描过程中结构遮挡等问题，只利用一套固定的和差波束形成网络无法满足波束形成需求，甚至会有无法形成差方向图的问题。因此，为了满足共形相控阵单脉冲测角需求，需要在波束切换过程中对各子阵进行动态选取和组合，以形成共形相控阵的和差波束。


技术实现要素：

6.鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种针基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，用以解决现有共形相控阵在波束扫描过程中，因结构遮挡等问题所导致的无法形成差波束的技术问题。
7.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
8.本发明提供了一种基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，包括如下步骤：
9.步骤1、根据锥台共形相控阵结构特点，沿圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号；
10.步骤2、提取当前锥台相控阵波束指向角
11.步骤3、根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道；
12.步骤4、和路回波由锥台相控阵所有子阵接收回波叠加形成；
13.步骤5、根据波束指向离轴角θ与前向/侧向扫描模式阈值角θ'大小，选择应进入的差波束合成模式。
14.进一步地，在步骤1中，在进行锥台共形相控阵子阵划分时，从锥台共形相控阵的垂直于旋转轴的投影面看去，沿圆周方向划分扇区，作为子阵分区
15.然后进一步将锥台共形相控阵以平行于锥台底部平面的平面为分界划分子区，至此每个最小分区模块均为组成锥台共形相控阵的一个子阵。
16.进一步地，在步骤2中，锥台共形相控阵波束指向描述采用右手系坐标形式，锥台共形相控阵波束指向离轴角θ为波束指向方向矢量与z轴夹角，随与z轴夹角增大取值增大，取值范围为[0
°
,180
°
]。
[0017]
进一步地，在步骤2中，锥台共形相控阵波束指向方位角为波束指向方向矢量在xoy面的投影矢量与x轴的夹角，随逆时针方向取值增大，取值范围为[-180
°
，180
°
]。
[0018]
进一步地，在步骤3中，天线单元n的遮挡情况由单元n法向单位矢量与波束指向单位矢量的内积决定，若则天线单元n不受遮挡；若则天线单元n受遮挡；
[0019]
其中θ
l
为单天线元开关阈值角，其选取值由天线单元方向图在偏离法向方向上的幅值大小决定。
[0020]
进一步地，在步骤5中，阈值角θ'的选择由锥台共形相控阵单元被遮挡数量比例决定；
[0021]
当波束指向离轴角θ小于阈值角θ'时，则大于一半的单元都不被遮挡，在整阵按扇区进行差波束形成时，不会出现无法形成差波束的情况，流程进入前向扫描模式；
[0022]
当波束指向离轴角θ大于阈值角θ'时，有半数扇区单元会被遮挡，在整阵按扇区进行差波束形成时，会出现参与差波束合成的两部分回波能量相差悬殊，无法形成差波束的情况，进入侧向扫描模式。
[0023]
进一步地，还包括步骤6；
[0024]
步骤6、若采用前向扫描模式，根据方位角分别确定参与俯仰差和方位差回波信号合成的组阵方案，合成俯仰差、方位差回波信号，进入后续信号处理流程。
[0025]
进一步地，在前向扫描模式中，从锥台共形相控阵在垂直于旋转轴z轴的投影面xoy面看去，将各扇区子阵的沿母线边界线在xoy面上的投影，偏离x轴的角度作为切换组阵模式的边界角针对当前方位角满足的边界角所对应的边界线，为形成方位差的两组子阵区域的分界线，与之垂直的边界线为形成俯仰差的两组子阵区域的分界线。
[0026]
进一步地，还包括步骤7；步骤7、若采用侧向扫描模式，俯仰差回波信号由上下两层锥台之差构成，根据方位角分别确定参与方位差回波信号合成的组阵方案，合成俯仰差、方位差回波信号，进入后续信号处理流程。
[0027]
进一步地，在步骤7中，在侧向扫描模式中，俯仰差回波由上下锥台分界面两侧的子阵回波做差获得；从锥台共形相控阵在垂直于旋转轴z轴的投影面xoy面看去，将各扇区子阵的沿母线边界线在xoy面上的投影，偏离x轴的角度作为切换组阵模式的边界角针对方位角满足的边界角所对应的边界线，为形成方位差的两组子阵区域的分界线。
[0028]
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
[0029]
(1)本发明通过设计其阵列子阵划分，并根据雷达波束指向方向，动态调整参与和差波束形成的子阵范围和组合形式，可以始终形成良好的阵列和差方向图，获得和、俯仰差、方位差回波信号，解决由于共形相控阵在波束扫描过程中，因结构遮挡等问题所导致的，无法形成差波束的问题。
[0030]
(2)本发明提供的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，能够实现锥台共形相控阵在波束扫描过程中实时较好的形成和差波束。
[0031]
(3)本发明实现了在共形阵列波束综合中，能够判断单元波束的遮挡情况，并将遮挡部分的单元波束关闭，从而避免遮挡波束对精度的影响。
[0032]
(4)本发明通过相位控制提高波束之间的相位精确，从而提高相控阵工作精度。
[0033]
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0034]
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0035]
图1是本发明实施例提供的一种45
°
半锥角384单元锥台共形相控阵示意图；
[0036]
图2是图1所示锥台共形相控阵16子阵划分俯视图；
[0037]
图3a是本发明提供的锥台共形相控阵采用的极坐标系定义示意图；
[0038]
图3b是本发明提供的锥台共形相控阵波束指向方位角定义示意图；
[0039]
图4是本发明实施例提供的锥台共形相控阵和差波束形成逻辑示意图。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
[0041]
本发明提供了一种基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，具体包括如下步骤：
[0042]
步骤1、根据锥台共形相控阵结构特点，沿圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号。
[0043]
具体地，锥台共形相控阵或在此基础上的包络伸缩变形体，均可看作是一种旋转结构。在进行子阵划分时，从其在垂直于旋转轴的投影面看去，沿圆周方向划分扇区，作为子阵分区。在此基础上，进一步将锥台共形相控阵以平行于锥台底部平面的平面为分界划分子区，至此每个最小分区模块均为组成锥台共形相控阵的一个子阵。
[0044]
以图1所示的锥台共形相控阵为例，从其在垂直于旋转轴z轴的投影面xoy面看去，沿圆周方向均匀划分为8个扇区，每45
°
为一个扇区，在此基础上再按照上、下两层锥台，沿与xoy面平行的平面，划分为上下两层锥台，上半锥台形成8个扇区，即1，2，3，4，5，6，7，8，下半锥台形成8个扇区即9，10，11，12,，13，14，15，16，最终共形成16个子阵。对各子阵进行编
号，如图2锥台共形相控阵俯视图所示，从上层锥台离x轴最近的子阵开始，逆时针依次编号。
[0045]
步骤2、提取当前锥台共形相控阵波束指向角
[0046]
具体如下：锥台共形相控阵波束指向描述采用极坐标系的形式进行定义，如图3(a)所示。坐标系为右手系坐标形式，锥台共形相控阵波束指向离轴角θ为波束指向方向矢量与z轴夹角，随与z轴夹角增大取值增大，取值范围为[0
°
,180
°
]；锥台共形相控阵波束指向方位角为波束指向方向矢量在xoy面的投影矢量，与x轴的夹角，随逆时针方向取值增大，取值范围为[-180
°
，180
°
]，如图3(b)所示。
[0047]
步骤3、根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道。
[0048]
具体如下：天线单元贴附在锥台表面，对于相控阵来说，各天线单元的开关状态可由tr组件进行独立控制。先根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道。
[0049]
天线单元n的遮挡情况可由天线单元n法向单位矢量与波束指向单位矢量的内积决定。若则天线单元n不受遮挡，其射频通道可开启；若则天线单元n受遮挡，其射频通道需关闭；其中θ
l
为天线单元开关阈值角，其选取值由天线单元方向图在偏离法向方向上的幅值大小决定。
[0050]
以图1结构的锥台共形相控阵为例，天线单元方向图在偏离法向70
°
以外区域急剧衰减，认为对方向图无贡献，故为单元开关阈值角θ
l
取值70
°
，据此控制每个天线单元开关状态。
[0051]
需要说明的是，本发明采用在天线单元共形布阵，与现有技术相比，本发明在天线单元共形布阵后，解决了共形体对天线单元遮挡现象的问题。
[0052]
需要指出的是，在步骤3中，完成天线单元开关状态配置后进行相位配置，具体为：考虑随机馈相、相位误差补偿的因素，求出锥台阵列中第n阵元相对于基准单元的波控码c(n)：
[0053]
c(n)＝δ
i，j-x(n)α-y(n)β-z(n)γ
ꢀꢀꢀ
(1)
[0054]
式中，
[0055]
由信号处理给出；
[0056]
β＝k sin(θ)sin(φ)，由信号处理给出；
[0057]
γ＝kcos(θ)，由信号处理给出；
[0058]
n-锥台阵列中阵元编号；
[0059]
k＝2π/λ；
[0060]
θ为球坐标系下波束指向与z轴的夹角；
[0061]
为波束指向在xoy面的投影与x轴的夹角；
[0062]
δ
i，j
为天馈线的初始相位；
[0063]
[x(n)y(n)z(n)]为第n个阵元的位置坐标。
[0064]
步骤4、和路回波由锥台相控阵所有子阵接收回波叠加形成。
[0065]
具体如下：以图1结构的锥台共形相控阵为例，完成天线单元开关状态配置和相位计算后，开始接收回波，并进一步叠加形成和路回波，对所有编号1～16子阵的回波信号进行叠加，获得锥台共形相控阵和路回波信号。
[0066]
步骤5、比较波束指向离轴角θ与前向/侧向扫描模式阈值角θ'大小，选择进入相应的差波束合成模式。
[0067]
具体为：阈值角θ'的选择由锥台共形相控阵单元被遮挡数量比例决定。当波束指向离轴角θ小于阈值角θ'时，则大部分单元都不被遮挡，在整阵按扇区进行差波束形成时，不会出现无法形成差波束的情况，流程进入前向扫描模式；当波束指向离轴角θ大于阈值角θ'时，有半数扇区单元会被遮挡，在整阵按扇区进行差波束形成时，会出现参与差波束合成的两部分回波能量相差悬殊，无法形成差波束的情况，进入侧向扫描模式。
[0068]
以图1所示的锥台共形相控阵为例，其阈值角θ'取值30
°
，阈值角θ'为经验值。
[0069]
步骤6、若采用前向扫描模式，根据方位角分别确定参与俯仰差和方位差回波信号合成的组阵方案，合成俯仰差、方位差回波信号，进入后续信号处理流程。
[0070]
具体为：在前向扫描模式中，从锥台共形相控阵在垂直于旋转轴z轴的投影面xoy面看去，将各扇区子阵的沿母线边界线在xoy面上的投影，偏离x轴的角度作为切换组阵模式的边界角针对当前方位角满足的边界角所对应的边界线，为形成方位差的两组子阵区域的分界线，与之垂直的边界线为形成俯仰差的两组子阵区域的分界线。
[0071]
以图1结构的锥台共形相控阵为例，子阵沿圆周向等分为8个大扇区，边界角取值有-135
°
、-90
°
、-45
°
、0
°
、45
°
、90
°
、135
°
、180
°
。
[0072]
如图4所示，当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，所对应的边界线为俯仰差分界线，则俯仰差回波信号由(1、2、7、8、9、10、15、16)子阵与(3、4、5、6、11、12、13、14)子阵之差形成，方位差回波信号由(5、6、7、8、13、14、15、16)子阵与(1、2、3、4、9、10、11、12、)子阵之差形成。
[0073]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，所对应的边界线为俯仰差分界线，则俯仰差回波信号由(1、6、7、8、9、14、15、16)子阵与(2、3、4、5、10、11、12、13)子阵之差形成，方位差回波信号由(4、5、6、7、12、13、14、15)子阵与(1、2、3、8、9、10、11、16、)子阵之差形成。
[0074]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，所对应的边界线为俯仰差分界线，则俯仰差回波信号由(5、6、7、8、13、14、15、16)子阵与(1、2、3、4、9、10、11、12、)子阵之差形成，方位差回波信号由(3、4、5、6、11、12、13、14)子阵与(1、2、7、8、9、10、15、16)子阵之差形成。
[0075]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，所对应的边界线为俯仰差分界线，则俯仰差回波信号由(4、5、6、7、12、13、14、15)子阵与(1、2、3、8、9、10、11、16)子阵之差形成，方位差回波信号由(2、3、4、5、10、11、12、13)子阵与(1、6、7、8、9、14、15、16)子阵之差形成。
[0076]
当前方位角或时，选取所对应的边界线为方位差分界线，所对应的边界线为俯仰差分界线，则俯仰差回波信号由(3、4、5、6、11、12、13、14)子阵与(1、2、7、8、9、10、15、16)子阵之差形成，方位差回波信号由(1、2、3、4、9、10、11、12)子阵与(5、6、7、8、13、14、15、16)子阵之差形成。
[0077]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，所对应的边界线为俯仰差分界线，则俯仰差回波信号由(2、3、4、5、10、11、12、13)子阵与(1、6、7、8、9、14、15、16)子阵之差形成，方位差回波信号由(1、2、3、8、9、10、11、16)子阵与(4、5、6、7、12、13、14、15)子阵之差形成。
[0078]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，所对应的边界线为俯仰差分界线，则俯仰差回波信号由(1、2、3、4、9、10、11、12)子阵与(5、6、7、8、13、14、15、16)子阵之差形成，方位差回波信号由(1、2、7、8、9、10、15、16)子阵与(3、4、5、6、11、12、13、14)子阵之差形成。
[0079]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，所对应的边界线为俯仰差分界线，则俯仰差回波信号由(1、2、3、8、9、10、11、16)子阵与(4、5、6、7、12、13、14、15)子阵之差形成，方位差回波信号由(1、6、7、8、9、14、15、16)子阵与(2、3、4、5、10、11、12、13)子阵之差形成。
[0080]
步骤7、若采用侧向扫描模式，俯仰差回波信号由上下两层锥台之差构成，根据方位角分别确定参与方位差回波信号合成的组阵方案，合成俯仰差、方位差回波信号，进入后续信号处理流程。
[0081]
具体为：在侧向扫描模式中，俯仰差回波由上下锥台分界面两侧的子阵回波做差获得。从锥台共形相控阵在垂直于旋转轴z轴的投影面xoy面看去，将各扇区子阵的沿母线边界线在xoy面上的投影，偏离x轴的角度作为切换组阵模式的边界角针对当前方位角满足的边界角所对应的边界线，为形成方位差的两组子阵区域的分界线。
[0082]
以图1结构的锥台共形相控阵为例，子阵沿圆周向等分为8个大扇区，边界角取值有-135
°
、-90
°
、-45
°
、0
°
、45
°
、90
°
、135
°
、180
°
；按照上、下两层锥台，沿与xoy面平行的平面，划分为上下两层锥台，最终共形成16个子阵。
[0083]
如图4所示，当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，方位差回波信号由(5、6、7、8、13、14、15、16)子阵与(1、2、3、4、9、10、11、12、)子阵之差形成。
[0084]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，方位差回波信号由(4、5、6、7、12、13、14、15)子阵与(1、2、3、8、9、10、11、16)子阵之差形成。
[0085]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，方位差回波信号由(3、4、5、6、11、12、13、14)子阵与(1、2、7、8、9、10、15、16)子阵之差形
成。
[0086]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，方位差回波信号由(2、3、4、5、10、11、12、13)子阵与(1、6、7、8、9、14、15、16)子阵之差形成。
[0087]
当前方位角或时，选取所对应的边界线为方位差分界线，方位差回波信号由(1、2、3、4、9、10、11、12)子阵与(5、6、7、8、13、14、15、16)子阵之差形成。
[0088]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，方位差回波信号由(1、2、3、8、9、10、11、16)子阵与(4、5、6、7、12、13、14、15)子阵之差形成。
[0089]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，方位差回波信号由(1、2、7、8、9、10、15、16)子阵与(3、4、5、6、11、12、13、14)子阵之差形成。
[0090]
当前方位角时，选取所对应的边界线为方位差分界线，方位差回波信号由(1、6、7、8、9、14、15、16)子阵与(2、3、4、5、10、11、12、13)子阵之差形成。
[0091]
需要说明的是，本发明还能够对和路回波信号和差路回波信号均进行脉冲压缩处理，以进行目标检测。
[0092]
目标检测的具体过程为：针对和路脉压处理后数据，通过恒虚警(cfar)检测方法，获取目标点在和路脉压处理后数据中,相对于起始点位所处的位置np。
[0093]
另外，本发明根据上述的目标检测，还能够对获得的目标检测结果进行目标距离提取；目标距离可以通过下式获得
[0094][0095]
其中r
gate
为回波波门前沿距离；
[0096]
c为光速；
[0097]
ts为回波采样间隔；
[0098]
np为目标检测获取的目标点位。
[0099]
还需要强调的是，本发明还能给根据提取的目标距离获得目标角度并进行提取。
[0100]
获得目标角度的具体过程为：根据目标检测获取的目标点位np，从和路脉压处理后数据、俯仰差脉压处理后数据、方位差脉压处理后数据中，分别提取目标点位np位置处的数值，并通过下式获取角误差值：
[0101][0102]
[0103]
其中，phierr/thetaerr：方位角误差/俯仰角误差；
[0104]
方位差脉压处理后数据中目标点位置处数值/俯仰差脉压处理后数据中目标点位置处数值；
[0105]
∑
point
：和路差脉压处理后数据中目标点位置处数值。
[0106]
目标方位角phiangle和俯仰角thetaangle运算公式如下：
[0107]
phiangle＝phiboshu+(phierr
×
phierror_adjust_k+phierror_adjust_b)
[0108]
thetaangle＝thetaboshu+(thetaerr
×
thetaerror_adjust_k+thetaerror_adjust_b)
[0109]
其中，phiboshu/thetaboshu：雷达波束的方位角/俯仰角；
[0110]
phierr/thetaerr：方位角误差/俯仰角误差；
[0111]
phierror_adjust_k/thetaerror_adjust_k：方位角误差调整系数k/俯仰角误差调整系数k；
[0112]
phierror_adjust_b/thetaerror_adjust_b：方位角误差调整系数b/俯仰角误差调整系数b。
[0113]
与现有技术相比，本发明首先在共形阵列波束综合中，能够判断单元波束的遮挡情况，并将遮挡部分的单元波束关闭，从而避免遮挡波束对精度的影响；此外，本发明通过设计其阵列子阵划分，通过相位控制提高波束之间的相位精确，从而提高相控阵工作精度，得到精度高的合路波束，后续可根据雷达波束指向方向，以一定的逻辑方式动态调整参与和差波束形成的子阵范围和组合形式，可以始终形成良好的阵列和差方向图，获得和、俯仰差、方位差回波信号，解决由于共形相控阵在波束扫描过程中，因结构遮挡等问题所导致的，无法形成差波束的问题。
[0114]
另外，本发明通过设计其阵列子阵划分，能够在波束切换过程中对各子阵进行动态选取和组合，以形成共形相控阵的和差波束，能够满足共形相控阵单脉冲测角需求。
[0115]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据锥台共形相控阵结构特点，沿圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号；步骤2、提取当前锥台相控阵波束指向角步骤3、根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道；步骤4、和路回波由锥台相控阵所有子阵接收回波叠加形成；步骤5、根据波束指向离轴角θ与前向/侧向扫描模式阈值角θ'大小，选择应进入的差波束合成模式。2.根据权利要求1所述的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，在所述步骤1中，在进行锥台共形相控阵子阵划分时，从锥台共形相控阵的垂直于旋转轴的投影面看去，沿圆周方向划分扇区，作为子阵分区然后进一步将锥台共形相控阵以平行于锥台底部平面的平面为分界划分子区，至此每个最小分区模块均为组成锥台共形相控阵的一个子阵。3.根据权利要求1所述的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，在所述步骤2中，锥台共形相控阵波束指向描述采用右手系坐标形式，锥台共形相控阵波束指向离轴角θ为波束指向方向矢量与z轴夹角，随与z轴夹角增大取值增大，取值范围为[0
°
,180
°
]。4.根据权利要求3所述的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，在所述步骤2中，锥台共形相控阵波束指向方位角为波束指向方向矢量在xoy面的投影矢量与x轴的夹角，随逆时针方向取值增大，取值范围为[-180
°
，180
°
]。5.根据权利要求4所述的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，在所述步骤3中，天线单元n的遮挡情况由单元n法向单位矢量与波束指向单位矢量的内积决定，若则天线单元n不受遮挡；若则天线单元n受遮挡；其中θ
l
为单天线元开关阈值角，其选取值由天线单元方向图在偏离法向方向上的幅值大小决定。6.根据权利要求5所述的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，在所述步骤5中，阈值角θ'的选择由锥台共形相控阵单元被遮挡数量比例决定；当波束指向离轴角θ小于阈值角θ'时，则大于一半的单元都不被遮挡，在整阵按扇区进行差波束形成时，不会出现无法形成差波束的情况，流程进入前向扫描模式；当波束指向离轴角θ大于阈值角θ'时，有半数扇区单元会被遮挡，在整阵按扇区进行差波束形成时，会出现参与差波束合成的两部分回波能量相差悬殊，无法形成差波束的情况，进入侧向扫描模式。7.根据权利要求1至6所述的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，还包括步骤6；步骤6、若采用前向扫描模式，根据方位角分别确定参与俯仰差和方位差回波信号合成的组阵方案，合成俯仰差、方位差回波信号，进入后续信号处理流程。
8.根据权利要求7所述的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，在前向扫描模式中，从锥台共形相控阵在垂直于旋转轴z轴的投影面xoy面看去，将各扇区子阵的沿母线边界线在xoy面上的投影，偏离x轴的角度作为切换组阵模式的边界角针对当前方位角满足的边界角所对应的边界线，为形成方位差的两组子阵区域的分界线，与之垂直的边界线为形成俯仰差的两组子阵区域的分界线。9.根据权利要求8所述的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，还包括步骤7；步骤7、若采用侧向扫描模式，俯仰差回波信号由上下两层锥台之差构成，根据方位角分别确定参与方位差回波信号合成的组阵方案，合成俯仰差、方位差回波信号，进入后续信号处理流程。10.根据权利要求9所述的基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，其特征在于，在所述步骤7中；在侧向扫描模式中，俯仰差回波由上下锥台分界面两侧的子阵回波做差获得；从锥台共形相控阵在垂直于旋转轴z轴的投影面xoy面看去，将各扇区子阵的沿母线边界线在xoy面上的投影，偏离x轴的角度作为切换组阵模式的边界角针对方位角满足的边界角所对应的边界线，为形成方位差的两组子阵区域的分界线。

技术总结
本发明公开了一种基于锥台共形相控阵和差波束形成的动态组阵方法，属于雷达技术领域，解决了利用现有的固定和差波束形成网络无法满足共形相控阵波束形成需求的问题。该动态组阵方法包括：步骤1、根据锥台共形相控阵结构特点，沿圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号；步骤2、提取当前锥台相控阵波束指向角步骤3、根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道；步骤4、和路回波由锥台相控阵所有子阵接收回波叠加形成；步骤5、根据波束指向离轴角θ与前向/侧向扫描模式阈值角θ'大小，选择应进入的差波束合成模式。本发明能够实现锥台共形相控阵在波束扫描过程中实时较好的形成和差波束。过程中实时较好的形成和差波束。过程中实时较好的形成和差波束。


技术研发人员：孙一北 耿强 齐文超
受保护的技术使用者：北京华航无线电测量研究所
技术研发日：2022.01.30
技术公布日：2023/8/9