辛懷聲（中國電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院，北京，100041）

基于波束信息的相控陣?yán)走_(dá)探測距離測試方法

辛懷聲
（中國電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院，北京，100041）

為解決通過實(shí)際檢飛測試?yán)走_(dá)探測距離的實(shí)驗(yàn)中遇到的求解目標(biāo)被雷達(dá)掃描次數(shù)的問題，本文給出一種基于相控陣?yán)走_(dá)的波束信息計(jì)算空中目標(biāo)被雷達(dá)掃描次數(shù)的方法，該算法在評估雷達(dá)對空探測中可以完全正確的給出目標(biāo)被波束掃描的次數(shù)，進(jìn)而可以計(jì)算出更加準(zhǔn)確可靠的雷達(dá)探測距離。

探測概率；波束信息；探測距離；對空探測

雷達(dá)探測距離是雷達(dá)探測能力評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在雷達(dá)探測能力評估過程中，雷達(dá)探測距離的確定主要分兩個(gè)層次：一是根據(jù)雷達(dá)方程進(jìn)行理論推算；二是根據(jù)雷達(dá)檢飛威力圖通過數(shù)字化過程獲取各高度層的探測威力［1］，這種方法的準(zhǔn)確性較高，是各型地面（艦載）和機(jī)載雷達(dá)測試評估探測距離的主要方法。文獻(xiàn)［2］進(jìn)一步給出了雜波環(huán)境下雷達(dá)探測距離的折算方法。本文提出一種針對雷達(dá)探測距離指標(biāo)的檢飛數(shù)據(jù)處理方法，并與傳統(tǒng)的雷達(dá)探測距離測試數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了比較。

1相控陣?yán)走_(dá)的波束特點(diǎn)

機(jī)械掃描雷達(dá)對目標(biāo)航跡的跟蹤一般是采用邊掃描邊跟蹤（TWS）的方法，由機(jī)械伺服系統(tǒng)控制雷達(dá)天線周期性的旋轉(zhuǎn)，雷達(dá)的波束在空中做周期性的掃描，波束的掃描周期基本不變。而相控陣?yán)走_(dá)的波束是由雷達(dá)系統(tǒng)的軟件控制的，相控陣?yán)走_(dá)可在微秒級的時(shí)間內(nèi)改變波束指向，這有助于提高雷達(dá)搜索和跟蹤目標(biāo)的性能，但也造成了掃描周期不是恒定值的特點(diǎn)。

2 基于雷達(dá)波束信息的雷達(dá)探測距離數(shù)據(jù)處理方法

本文僅以兩坐標(biāo)雷達(dá)為例進(jìn)行計(jì)算，波束信息只包括方位角、波束寬度和時(shí)間信息，不包括俯仰信息。

首先設(shè)置一個(gè)信號變量flag1=0。

第一步，記當(dāng)前時(shí)刻的雷達(dá)平臺運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閞dr_ heading，記當(dāng)前時(shí)刻以雷達(dá)平臺為基準(zhǔn)的雷達(dá)波束的位置為beamPos，求得以正北為基準(zhǔn)的當(dāng)前雷達(dá)波束位置為beamPosFromNorth=beamPos+ rdr_ heading。

第二步，利用當(dāng)前時(shí)刻的雷達(dá)平臺的經(jīng)緯高數(shù)據(jù)與目標(biāo)GPS終端記錄的經(jīng)緯高數(shù)值計(jì)算目標(biāo)與雷達(dá)平臺的方位TgtAz和距離TgtDis。

第三步，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻所有波束位置的beamFromNorth與目標(biāo)實(shí)際方位TgtAzd 的差值，取之中的最小值記為minTgtAzErr。如果minTgtAzErr

辛懷聲（1982-），工程師，碩士學(xué)位，研究方向：系統(tǒng)測試評估理論與工具軟件開發(fā)。小于當(dāng)前波束寬度的一半，并且flag1的值為0，則表示目標(biāo)在一個(gè)掃描周期內(nèi)初次被雷達(dá)波束覆蓋，此時(shí)標(biāo)記flga1=1，否則跳到第一步計(jì)算下一時(shí)刻的數(shù)據(jù)。

第四步，如果flag1為1，并且minTgtAzErr大于當(dāng)前波束寬度的一半，表示波束掃過目標(biāo)，完成一次探測。利用配試目標(biāo)的GPS數(shù)據(jù)和雷達(dá)平臺的慣導(dǎo)數(shù)據(jù)來計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)真實(shí)距離d，根據(jù)d的取值將GJB74.8-85中規(guī)定的相應(yīng)距離區(qū)間內(nèi)的探測次數(shù)加1，將flag1置為0。

第五步，如果當(dāng)前時(shí)刻附近存在能與目標(biāo)GPS數(shù)據(jù)匹配的雷達(dá)航跡（即雷達(dá)航跡數(shù)據(jù)中存在這樣的航跡點(diǎn)，航跡點(diǎn)到生成時(shí)刻與波束掃過目標(biāo)的時(shí)刻之間的差值小于設(shè)定的閾值），則把此距離間隔的探測次數(shù)加1。這里利用實(shí)際的目標(biāo)GPS數(shù)據(jù)計(jì)算距離而不采用雷達(dá)航跡中的距離數(shù)據(jù)，因?yàn)槔走_(dá)航跡數(shù)據(jù)中的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)往往誤差要大于目標(biāo)GPS數(shù)據(jù)，在相鄰距離間隔的分界附近，有可能會出現(xiàn)由于探測距離誤差，把探測到的次數(shù)錯(cuò)誤的計(jì)入相鄰距離采樣間隔的情況。從而造成某些距離采樣間隔的探測概率過大（可能大于1），而相鄰的距離采樣間隔探測概率過小。

完成第五步后返回第一步，直到把所有的波束信息數(shù)據(jù)都計(jì)算完畢。

表1 采用新算法與傳統(tǒng)外推算法得到目標(biāo)被掃描次數(shù)對比

3 仿真測試對比

利用模擬的雷達(dá)波束信息和VR-Force生成的高低空目標(biāo)機(jī)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真計(jì)算。設(shè)定高空目標(biāo)平均速度2000km/h，低空目標(biāo)平均速度1100km/h，雷達(dá)掃描周期平均10s。通過本算法與傳統(tǒng)外推算法得到的目標(biāo)被雷達(dá)掃描的情況如下表1所示。

通過對比可以看出由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度的隨機(jī)波動(dòng)、邊界效應(yīng)和雷達(dá)掃描周期的波動(dòng)，新算法得出的每個(gè)距離段內(nèi)的波束掃描次數(shù)是會產(chǎn)生一定變化的，和實(shí)際情況是相符合的。而傳統(tǒng)算法由于假設(shè)雷達(dá)掃描周期和目標(biāo)速度為恒定值，推算出的掃描次數(shù)沒有變化，明顯與實(shí)際情況有所出入。如果僅針對本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算探測概率，兩者的在某些距離段上的差別也會比較明顯。

4 結(jié)語

在對高空目標(biāo)進(jìn)行增程模式探測時(shí)由于目標(biāo)飛行速度快，雷達(dá)波束掃描慢，造成單航次試驗(yàn)過程中的距離采樣區(qū)間內(nèi)的有效檢測樣本量比較少，在樣本量少的情況下采用傳統(tǒng)外推算法會造成較大的誤差，以至于完全無法準(zhǔn)確的計(jì)算雷達(dá)的探測距離。這時(shí)本算法的優(yōu)勢就很明顯的體現(xiàn)出來了。

（References）

［1］石曉雨，熊家軍，吳進(jìn). 一種雷達(dá)威力圖數(shù)字化方法［J］. 空軍雷達(dá)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，22（2）∶ 107-109.

［2］劉華，刁東生. 雜波下機(jī)載雷達(dá)探測距離評估技術(shù)研究［J］. 中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2009（3）∶317-319.