一种实波束前视扫描雷达目标二维定位方法——论文阅读

1. 专利的研究目标与实际问题意义

研究目标：
专利旨在解决实波束前视扫描雷达（Real Beam Forward-Looking Scanning Radar）在运动平台（如无人机、战斗机）前视区域中对目标进行二维定位时，因方位向分辨率受限和运动误差耦合导致的定位精度低的问题。核心目标是通过运动补偿技术和加权最小二乘优化模型，实现目标在距离向和方位向的高精度二维定位，提升复杂动态环境下的雷达探测能力。

实际问题与产业意义：
实波束前视雷达在军事（如导弹制导、对海探测）和民用（无人机导航、灾害救援）领域有重要应用，但面临两大挑战：

1. 方位向分辨率限制：传统方法依赖天线孔径尺寸（$\theta \propto \lambda /D$），难以通过硬件提升。
2. 运动误差干扰：平台运动导致回波信号中距离徙动（Range Cell Migration, RCM）和相位误差，影响定位精度。
   专利通过信号建模与优化算法，显著提升二维定位精度，对高动态场景下的实时目标跟踪具有重要意义。

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2. 专利提出的新方法、模型与公式

2.1 运动平台几何建模与回波信号构建

创新点：引入动态距离历史模型，精确描述平台与目标的几何关系，为后续运动补偿奠定基础。

2.1.1 距离历史建模

假设运动平台初始位置为$(0,0,h)$，沿y轴以速度$V$运动，目标方位角为$\theta$，下视角为$\phi$，则$t$时刻平台与目标的距离历史为：

$$R(x,y,t)=\sqrt{R_0^2+V^2{t}^2-2R_{0}Vt\cos \theta \cos \phi }$$

其中，$R_0$为初始距离。

通过泰勒展开并忽略高阶项（二次及以上），简化距离模型为：
$$R(x,y,t)\approx R_0-Vt\cos \theta$$
此近似有效消除运动引起的非线性相位误差。

2.1.2 回波信号模型

雷达发射线性调频信号（LFM），回波信号经相干解调后建模为：

S ( t , τ ) = ∑ n = 1 N σ n ⋅ a ( θ n , τ ) ⋅ rect ( t − 2 R 0 c ) ⋅ exp ⁡ ( − j 4 π λ R ( τ ) ) ⋅ exp ⁡ ( j π K [ t − 2 R ( τ ) c ]