CN109557543A - 一种基于方位旋转相控阵雷达的气象探测与目标监视方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于方位旋转相控阵雷达的气象探测与目标监视方法，将一个气象探测周期包括N个目标监视周期，且目标监视周期与雷达方位机械旋转周期重合；在执行一个气象探测周期中的第i圈目标监视时，为每一个方位向上分配驻留时间，并对每一个方位向均采用时分多路的扫描方法，即对每一个方位向上均发射从第1波位至第M波位的目标监视扫描波束，以及对每一方位上还均发射一个俯仰角的角度数为α_i的气象探测扫描波束，且一个气象探测周期的气象探测扫描波束的俯仰角的角度数α_i的累计满足一个完整的气象扫描。本发明既有效的解决了目标监视与气象探测的融合问题，又解决了气象探测周期占用一圈目标监视周期导致目标容易丢失的技术问题。

Description

一种基于方位旋转相控阵雷达的气象探测与目标监视方法

技术领域

本发明涉及相控阵雷达技术领域，尤其是一种基于方位旋转相控阵雷达的气象探测与目标监视方法。

背景技术

方位旋转相控阵雷达具备低成本与高灵活性的优势，利用方位旋转相控阵雷达同时实现气象探测与目标监视功能，以极大的提升雷达的实用性能。但是，目标监视功能要求雷达扫描速率很高，气象探测功能要求雷达驻留时间足够长，因此，若方位旋转相控阵雷达要同时实现气象探测与目标监视功能，则需要保证驻留时间的设计同时兼顾目标监视和气象探测的要求。

经检索，中国专利文献公开号为CN103869309A公开了一种方位旋转相控阵雷达目标监视与气象探测兼容方法及系统，提出了采用X圈目标监视模式和一圈气象探测模式相互交替的执行方法，此方法可以解决目标监视功能要求的高扫描速率和气象探测功能要求的长驻留时间之间的矛盾，但是，此方法也存在显著缺陷，当扫描经历X圈的目标监视模式进入气象探测时，由于缺少一帧目标监视画面，从而导致对目标探测尤其时目标跟踪造成不利影响，在面对高机动性的小目标注入无人机、直升飞机等时，航迹难以相关上，极容易出现目标丢失的情况。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于方位旋转相控阵雷达的气象探测与目标监视方法，既有效的解决了目标监视与气象探测的融合问题，又解决了气象探测周期占用一圈目标监视周期导致目标容易丢失的技术问题，本发明还针对重点标记目标引入“烧穿”模式，用于加强对重点标记目标的跟踪。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一个气象探测周期包括N个目标监视周期，所述目标监视周期与雷达方位机械旋转周期重合，即一个气象探测周期内雷达机械旋转N圈，且每一圈雷达机械旋转都为一个目标监视周期；

在执行一个气象探测周期即共N圈的雷达机械旋转中，当执行第i圈雷达机械旋转即第i圈目标监视时，1≤i≤N，在第i圈目标监视的每一个方位向上分配驻留时间，并对每一个方位向均采用时分多路的扫描方法；

所述时分多路的扫描方法为：对每一个方位向上均发射从第1波位至第M波位的目标监视扫描波束，每一个波位代表一个俯仰角度；以及对每一方位上还均发射一个俯仰角的角度数为α_i的气象探测扫描波束，且每一圈目标监视所发射的气象探测扫描波束的覆盖区域的累计满足一个完整的气象扫描。

从第1波位开始至第M波位结束的目标监视扫描波束依次为渐进重叠。

在对探测目标进行俯仰角估算时，若目标落在两个相邻波位的目标监视扫描波束的重叠区域内，即这两个相邻波位的目标监视扫描波束均有该目标的回波信息，则通过此两个相邻波位的目标监视扫描波束的目标回波信息的强度的比幅来估算目标的俯仰角的角度数；若目标落在第1波位或第M波位的目标监视扫描波束的区域内时，则以第1波位的中心法线或第M波位的中心法线的角度数作为该目标在该方位向上的俯仰角的角度数。

当某一目标在空间中某出区域的附近连续出现且轨迹连续时，则通过终端显控分系统对该目标进行重点标记，并对该重点标记目标在下一目标监视周期即下一圈的雷达机械旋转的位置进行预估，得到该重点标记目标的预估方位角和预估俯仰角；

在下一目标监视周期即下一圈的雷达机械旋转时，分别在与预估方位角相交的方位向上，且分别对与预估俯仰角相交的俯仰角进行“烧穿”模式的目标监视扫描；且在该圈的雷达机械旋转中，不改变原有的在该圈雷达机械旋转中的气象探测扫描。

本发明的优点在于：

(1)本发明既有效的解决了目标监视与气象探测的融合问题，又解决了气象探测周期占用一圈目标监视周期导致目标容易丢失的技术问题。

(2)本发明针对重点标记目标引入“烧穿”模式，用于加强对重点标记目标的跟踪。

附图说明

图1为方位旋转相控阵雷达的系统架构图。

图2为本发明的兼容方法示意图。

图3所示是本发明的波束扫描的俯仰波束方向图。

图4所示是本发明的“烧穿”模式扫描的俯仰波束方向图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明基于方位旋转相控阵雷达实现，所述方位旋转相控阵雷达包括：天馈分系统、接收分系统、信号处理分系统、波束控制分系统、转台伺服分系统、终端显控分系统以及电源分系统。

天馈分系统，用于将雷达T/R组件输出的大功率射频信号经天线阵面定向辐射到空间，在发射脉冲间隔期间接收回波信号经T/R组件与和差网络进接收分系统。

接收分系统，用于完成和差两路回波信号的下变频、放大、滤波，得到中频回波信号，送信号处理分系统。

信号处理分系统，用于产生全机工作时序，接收中频回波信号，进行A/D采样，数字下变频形成正交的I、Q信号，然后对I、Q信号进行数字脉压、MTD/MTI滤波、CFAR处理，形成的原始回波送终端显控分系统。同时接收终端显控分系统的指令，用于控制转台伺服分系统与波束控制分系统。

波束控制分系统，接收信号处理分系统转发的控制参数，对其进行解析，并根据不同的工作模式要求，计算当前任务所需指向仰角的指向移相码和衰减码，将移相码和衰减码写入T/R组件，使雷达天线形成完成任务所需要的俯仰扫描波束。

终端显控分系统，使用车载加固计算机，通过网络接收信号处理分系统传回的原始回波信号，形成滤波点迹和航迹，并通过信号处理分系统，控制波束控制分系统与转台伺服分系统。

转台伺服分系统，接收信号处理分系统的指令，控制天线旋转。

电源分系统，为除终端显控分系统外的所有其他子系统及模块供电。

通过转台伺服分系统控制方位旋转相控阵雷达机械旋转一圈即天线旋转一圈中对若干个方位向进行扫描，且通过波束控制分系统在每个方位向上还对该同一方位向上的若干个俯仰角进行扫描；即所述方位旋转相控阵雷达机械旋转一圈，依次对若干个方位向中的每个方位向上的若干个俯仰角发射波束。

由图2所示，方位旋转相控阵雷达的兼容方法为：

一个气象探测周期包括N个目标监视周期，所述目标监视周期与雷达方位机械旋转周期重合，即一个气象探测周期内雷达机械旋转N圈，且此N圈中的每一圈雷达机械旋转都为一个目标监视周期；

在执行一个气象探测周期即共N圈的雷达机械旋转中，当执行第i圈雷达机械旋转即第i圈目标监视时，1≤i≤N，在第i圈目标监视的每一个方位向上分配驻留时间，并对每一个方位向均采用时分多路的扫描方法；所述时分多路的扫描方法为：对每一个方位向上均发射从第1波位至第M波位的目标监视扫描波束，每一个波位代表一个俯仰角度；以及对每一方位上还均发射一个俯仰角的角度数为α_i的气象探测扫描波束，且每一圈目标监视的气象探测扫描波束的覆盖区域的累计满足一个完整的气象扫描。

图3为雷达再目标监视周期内的某一方位向上的的波束扫描的俯仰波束方向图，从第1波位开始至第M波位结束的目标监视扫描波束依次为渐进重叠；所述渐进重叠为相邻波位的俯仰角度逐渐增加，且相邻波位的目标监视扫描波束的覆盖区域有重叠部分。在对探测目标进行俯仰角估算时，若目标落在两个相邻波位的目标监视扫描波束的重叠区域内，即这两个相邻波位的目标监视扫描波束均有该目标的回波信息，则通过该两个回波信息的强度的比幅来估算目标的俯仰角的角度数；若目标落在第1波位或第M波位的目标监视扫描波束的区域内时，则以第1波位的中心法线或第M波位的中心法线的角度数作为该目标在该方位向上的俯仰角的角度数。

且由图3所示，在该方位上除了发射有第1波位至第M波位的目标监视扫描波束外，还发射有一个气象探测扫描波束。

当某一目标在空间中某处区域的附近连续出现且轨迹连续时，即连续的若干圈目标监视会在空间中某处区域的附近连续的发现该目标，则通过终端显控分系统对该目标进行重点标记，并对该重点标记目标在下一目标监视周期即下一圈的雷达机械旋转的位置进行预估，得到该重点标记目标的预估方位角和预估俯仰角。由图4所示，在下一目标监视周期即下一圈的雷达机械旋转时，分别在与预估方位角相交的方位向上，且分别对与预估俯仰角相交的俯仰角进行“烧穿”模式的目标监视扫描；且在该圈的雷达机械旋转中，不改变原有的在该圈雷达机械旋转中的气象探测扫描。

所述“烧穿”模式是指雷达发射的波束可以穿透对方的电子干扰从而探测到目标，具体可参见现有技术。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于方位旋转相控阵雷达的气象探测与目标监视方法，其特征在于，一个气象探测周期包括N个目标监视周期，所述目标监视周期与雷达方位机械旋转周期重合，即一个气象探测周期内雷达机械旋转N圈，且每一圈雷达机械旋转都为一个目标监视周期；

在执行一个气象探测周期即共N圈的雷达机械旋转中，当执行第i圈雷达机械旋转即第i圈目标监视时，1≤i≤N，在第i圈目标监视的每一个方位向上分配驻留时间，并对每一个方位向均采用时分多路的扫描方法；

所述时分多路的扫描方法为：对每一个方位向上均发射从第1波位至第M波位的目标监视扫描波束，每一个波位代表一个俯仰角度；以及对每一方位上还均发射一个俯仰角的角度数为α_i的气象探测扫描波束，且每一圈目标监视所发射的气象探测扫描波束的覆盖区域的累计满足一个完整的气象扫描。

2.根据权利要求1所述的一种基于方位旋转相控阵雷达的气象探测与目标监视方法，其特征在于，从第1波位开始至第M波位结束的目标监视扫描波束依次为渐进重叠。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于方位旋转相控阵雷达的气象探测与目标监视方法，其特征在于，在对探测目标进行俯仰角估算时，若目标落在两个相邻波位的目标监视扫描波束的重叠区域内，即这两个相邻波位的目标监视扫描波束均有该目标的回波信息，则通过此两个相邻波位的目标监视扫描波束的目标回波信息的强度的比幅来估算目标的俯仰角的角度数；若目标落在第1波位或第M波位的目标监视扫描波束的区域内时，则以第1波位的中心法线或第M波位的中心法线的角度数作为该目标在该方位向上的俯仰角的角度数。

4.根据权利要求3所述的一种基于方位旋转相控阵雷达的气象探测与目标监视方法，其特征在于，当某一目标在空间中某出区域的附近连续出现且轨迹连续时，则通过终端显控分系统对该目标进行重点标记，并对该重点标记目标在下一目标监视周期即下一圈的雷达机械旋转的位置进行预估，得到该重点标记目标的预估方位角和预估俯仰角；

在下一目标监视周期即下一圈的雷达机械旋转时，分别在与预估方位角相交的方位向上，且分别对与预估俯仰角相交的俯仰角进行“烧穿”模式的目标监视扫描；且在该圈的雷达机械旋转中，不改变原有的在该圈雷达机械旋转中的气象探测扫描。