基于波束信息的相控阵雷达探测距离测试方法

2016-08-03辛怀声中国电子科技集团公司电子科学研究院北京100041

国防制造技术 2016年1期

辛怀声（中国电子科技集团公司电子科学研究院，北京，100041）

辛怀声
（中国电子科技集团公司电子科学研究院，北京，100041）

为解决通过实际检飞测试雷达探测距离的实验中遇到的求解目标被雷达扫描次数的问题，本文给出一种基于相控阵雷达的波束信息计算空中目标被雷达扫描次数的方法，该算法在评估雷达对空探测中可以完全正确的给出目标被波束扫描的次数，进而可以计算出更加准确可靠的雷达探测距离。

探测概率；波束信息；探测距离；对空探测

雷达探测距离是雷达探测能力评估的基础数据。在雷达探测能力评估过程中，雷达探测距离的确定主要分两个层次：一是根据雷达方程进行理论推算；二是根据雷达检飞威力图通过数字化过程获取各高度层的探测威力［1］，这种方法的准确性较高，是各型地面（舰载）和机载雷达测试评估探测距离的主要方法。文献［2］进一步给出了杂波环境下雷达探测距离的折算方法。本文提出一种针对雷达探测距离指标的检飞数据处理方法，并与传统的雷达探测距离测试数据处理方法进行了比较。

1相控阵雷达的波束特点

机械扫描雷达对目标航迹的跟踪一般是采用边扫描边跟踪（TWS）的方法，由机械伺服系统控制雷达天线周期性的旋转，雷达的波束在空中做周期性的扫描，波束的扫描周期基本不变。而相控阵雷达的波束是由雷达系统的软件控制的，相控阵雷达可在微秒级的时间内改变波束指向，这有助于提高雷达搜索和跟踪目标的性能，但也造成了扫描周期不是恒定值的特点。

2 基于雷达波束信息的雷达探测距离数据处理方法

本文仅以两坐标雷达为例进行计算，波束信息只包括方位角、波束宽度和时间信息，不包括俯仰信息。

首先设置一个信号变量flag1=0。

第一步，记当前时刻的雷达平台运动方向为rdr_ heading，记当前时刻以雷达平台为基准的雷达波束的位置为beamPos，求得以正北为基准的当前雷达波束位置为beamPosFromNorth=beamPos+ rdr_ heading。

第二步，利用当前时刻的雷达平台的经纬高数据与目标GPS终端记录的经纬高数值计算目标与雷达平台的方位TgtAz和距离TgtDis。

第三步，计算当前时刻所有波束位置的beamFromNorth与目标实际方位TgtAzd 的差值，取之中的最小值记为minTgtAzErr。如果minTgtAzErr

辛怀声（1982-），工程师，硕士学位，研究方向：系统测试评估理论与工具软件开发。小于当前波束宽度的一半，并且flag1的值为0，则表示目标在一个扫描周期内初次被雷达波束覆盖，此时标记flga1=1，否则跳到第一步计算下一时刻的数据。

第四步，如果flag1为1，并且minTgtAzErr大于当前波束宽度的一半，表示波束扫过目标，完成一次探测。利用配试目标的GPS数据和雷达平台的惯导数据来计算当前时刻的目标真实距离d，根据d的取值将GJB74.8-85中规定的相应距离区间内的探测次数加1，将flag1置为0。

第五步，如果当前时刻附近存在能与目标GPS数据匹配的雷达航迹（即雷达航迹数据中存在这样的航迹点，航迹点到生成时刻与波束扫过目标的时刻之间的差值小于设定的阈值），则把此距离间隔的探测次数加1。这里利用实际的目标GPS数据计算距离而不采用雷达航迹中的距离数据，因为雷达航迹数据中的目标位置数据往往误差要大于目标GPS数据，在相邻距离间隔的分界附近，有可能会出现由于探测距离误差，把探测到的次数错误的计入相邻距离采样间隔的情况。从而造成某些距离采样间隔的探测概率过大（可能大于1），而相邻的距离采样间隔探测概率过小。

完成第五步后返回第一步，直到把所有的波束信息数据都计算完毕。

表1 采用新算法与传统外推算法得到目标被扫描次数对比

3 仿真测试对比

利用模拟的雷达波束信息和VR-Force生成的高低空目标机GPS数据进行仿真计算。设定高空目标平均速度2000km/h，低空目标平均速度1100km/h，雷达扫描周期平均10s。通过本算法与传统外推算法得到的目标被雷达扫描的情况如下表1所示。

通过对比可以看出由于目标运动速度的随机波动、边界效应和雷达扫描周期的波动，新算法得出的每个距离段内的波束扫描次数是会产生一定变化的，和实际情况是相符合的。而传统算法由于假设雷达扫描周期和目标速度为恒定值，推算出的扫描次数没有变化，明显与实际情况有所出入。如果仅针对本次实验数据计算探测概率，两者的在某些距离段上的差别也会比较明显。