一种无源相控阵跟踪制导雷达的时序优化方法技术

本发明专利技术涉及一种无源相控阵跟踪制导雷达的时序优化方法，基于采用共波束测量弹目偏差的无源相控阵跟踪制导雷达工作时同一节拍内目标跟踪阶段和导弹下行阶段波束调转完全一致，提供了一种雷达工作时序优化方法，合理地减少了雷达波束指向调转次数，降低了雷达的平均功率，提高了雷达的可靠性，节省了时间资源。

【技术实现步骤摘要】
一种无源相控阵跟踪制导雷达的时序优化方法
本专利技术属于雷达系统设计
，具体为一种基于采用共波束测量弹目偏差的无源相控阵跟踪制导雷达的时序优化方法。用于对采用共波束测量弹目偏差的无源相控阵跟踪制导雷达的工作时序进行优化，降低了雷达在每个工作周期内波束调转的次数，因而降低了雷达平均功率，节省了时间资源，提高了雷达可靠性。
技术介绍
相控阵雷达可分为有源相控阵雷达和无源相控阵雷达。相控阵雷达通过某种阵列的馈电单元发射不同的相位信号来控制波束方向，由波束形成技术可以使得相控阵雷达在极短时间内改变波束指向，因而能在短时间内完成多个不同性质的雷达任务。基于相控阵雷达的特性，雷达实现目标跟踪和导弹制导可以共用一个天线阵列，即所谓的相控阵跟踪制导雷达。相控阵跟踪制导雷达的主要任务是，完成对空中来袭目标的搜索、截获和跟踪，并将其测量结果送给武器系统的指挥控制中心，然后根据指挥控制中心的命令在导弹发射后完成对导弹的截获、跟踪测量和制导，最后对拦截效果进行评估。现有的相控阵跟踪制导雷达其工作时序一般是先完成目标跟踪，再完成导弹制导。在采用共波束测量弹目偏差的无源相控阵跟踪制导雷达中，以采用无线电指令制导为例，制导功能是指雷达利用同一个波束指向来测量目标和导弹与波束指向的角度误差，进而计算目标与导弹的相对角度偏差，即弹目偏差，以此为基础形成导弹制导指令，引导导弹拦截目标。制导功能可分为指令上行和导弹下行两个阶段。在一个工作周期T内，雷达可以同时跟踪N个目标和制导N枚导弹，分为N个节拍，其工作时序如图1所示(N＝1时为单目标跟踪制导雷达，N>1时为多目标跟踪制导雷达)。在一个节拍中，现有的采用共波束测量弹目偏差的无源相控阵跟踪制导雷达依次实现目标跟踪，指令上行和导弹下行功能，雷达波束经过三次调转：1)目标跟踪阶段：根据上个周期相对应的节拍目标跟踪状态外推或内推得到此时的波束指向，雷达控制跟踪波束指向目标，实现目标稳定跟踪；2)指令上行阶段：制导计算机根据上个周期相对应的节拍测量得到的弹目偏差解算导弹制导控制指令，通过雷达天线辐射，至弹上应答机接收。为了有利于弹上应答机接收到导弹制导控制指令，一般要求指令上行波束较跟踪波束宽，因而雷达需要改变波束宽度；3)导弹下行阶段：弹上应答机接收到导弹制导控制指令后，随即发射一种雷达可以检测的信号，如线性调频信号、非线性调频信号等，让雷达测量导弹位置信息。雷达为了测量弹目偏差，此时波束指向需和跟踪波束一致，因而波束需调转至此节拍目标跟踪时的波束指向方向。相控阵雷达每次调转波束指向需要激励改变每个天线单元的相位，尤其是天线单元越多，每次激励改变相位消耗的功率就越大。一个工作周期内波束指向调转次数越多，则雷达消耗的平均功率越大，导致移相器的使用寿命降低和天线阵面温度升高。由于一个节拍内雷达需要三次调转波束，而且其中目标跟踪和导弹下行时波束调转完全一致，因而可以对雷达的工作时序进行优化设计。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术解决的技术问题是基于采用共波束测量弹目偏差的无源相控阵跟踪制导雷达工作时同一节拍内目标跟踪阶段和导弹下行阶段波束调转完全一致，提供了一种雷达工作时序优化方法，合理地减少了雷达波束指向调转次数，降低了雷达的平均功率，提高了雷达的可靠性，节省了时间资源。技术方案一种无源相控阵跟踪制导雷达的时序优化方法，其特征在于：将同一节拍内的雷达导弹制导放在雷达目标跟踪前面；具体步骤如下：步骤1：制导计算机根据上个周期相对应的节拍测量得到的弹目偏差解算导弹制导控制指令，通过雷达天线辐射，至弹上应答机接收；此时波束指向需调整一次；步骤2：导弹下行阶段：弹上应答机接收到导弹制导控制指令后，随即发射一种雷达可以检测的信号，雷达为了测量和计算得到弹目偏差，此时波束指向需和随后的目标跟踪波束指向一致，因而波束需调转至由上个周期相对应的节拍目标跟踪状态外推或内推得到的波束指向；步骤3：目标跟踪阶段：此时波束指向不需要调转，雷达稳定跟踪目标。步骤2中发射的信号为线性调频信号。有益效果雷达工作时序优化后，每个节拍内只需两次波束调转，比现有的采用共波束测量弹目偏差的无源相控阵跟踪制导雷达少了一次波束调转。目前无源相控阵跟踪制导雷达天线单元一般在几千级别，精度更高的雷达天线单元更多，雷达激励改变一次相位消耗的功率在kW级别。并且激励改变相位是需要响应时间的，一般在百us级别。因而本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1)由于一个节拍内有三次波束调转减少至两次波束调转，则雷达波束调转的平均功率降低至现有技术的2/3，有效地降低了雷达功耗，降低了雷达对电源的要求；2)雷达功耗的降低和波束调转次数的减少，提高了雷达系统内的天线、移相器、激励器、电源等部件的使用寿命，而移相器、激励器、电源等在雷达系统里是可靠性较低的，因而相对增强了雷达系统的可靠性；3)一个节拍内节省了一次波束调转，则空出一次激励改变相位的响应时间(百us级别)，特别是在多目标跟踪制导情况下，一个周期节省的时间则更多。相控阵雷达可以合理利用这些时间资源去实现某些功能。附图说明图1现有的无源相控阵跟踪制导雷达工作时序图2优化后的无源相控阵跟踪制导雷达工作时序图3某防空导弹武器系统中无源相控阵多目标跟踪制导雷达工作时序具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术具体技术方案是将同一节拍内的雷达导弹制导放在雷达目标跟踪前面，此时雷达工作时序如图2所示，具体如下：1)指令上行阶段：制导计算机根据上个周期相对应的节拍测量得到的弹目偏差解算导弹制导控制指令，通过雷达天线辐射，至弹上应答机接收。此时波束指向需调整一次；2)导弹下行阶段：弹上应答机接收到导弹制导控制指令后，随即发射一种雷达可以检测的信号，雷达为了测量和计算得到弹目偏差，此时波束指向需和随后的目标跟踪波束指向一致，因而波束需调转至由上个周期相对应的节拍目标跟踪状态外推或内推得到的波束指向；3)目标跟踪阶段：此时波束指向不需要调转，雷达跟踪波束指向目标，实现目标稳定跟踪。下面以某防空导弹武器系统内的采用共波束测量弹目偏差的无源相控阵多目标跟踪制导雷达为例，该雷达采用无线电指令制导，可同时跟踪4个目标和制导4枚导弹。工作周期为20ms，分为四个节拍，每个节拍5ms。每个节拍前1.5ms实现导弹制导功能，后3.5ms实现目标跟踪功能。指令上行阶段雷达波束采用宽波束，导弹下行和目标跟踪采用窄波束。设计之初采用的是现有的先跟踪后制导工作模式，后续采用本专利技术给出的技术方案改进，即先制导后跟踪工作模式。改进后，雷达跟踪制导工作时直流电流从110A降至本90A，天线阵面温度分布得到明显改善。本专利技术方法的具体实施方法如图3所示，以节拍1跟踪制导为例：1)指令上行阶段：制导计算机根据上个20ms节拍1测量得到的弹目偏差解算导弹制导控制指令，通过雷达天线辐射，至弹上应答机接收。前一个节拍目标跟踪阶段的波束是窄波束，此时波束应为宽波束，需要调转一次波束指向；2)导弹下行阶段：弹上应答机接收到导弹制导控制指令后，随即发射线性调频信号至雷达天线接收，此时波束指向和随后的目标跟踪波束指向一致，因而波束需调转至根据上个20ms节拍1目标跟踪状态外推或内推得到的波束指向，此时波束为窄波束；3)目标跟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无源相控阵跟踪制导雷达的时序优化方法，其特征在于：将同一节拍内的雷达导弹制导放在雷达目标跟踪前面；具体步骤如下：步骤1：制导计算机根据上个周期相对应的节拍测量得到的弹目偏差解算导弹制导控制指令，通过雷达天线辐射，至弹上应答机接收；此时波束指向需调整一次；步骤2：导弹下行阶段：弹上应答机接收到导弹制导控制指令后，随即发射一种雷达可以检测的信号，雷达为了测量和计算得到弹目偏差，此时波束指向需和随后的目标跟踪波束指向一致，因而波束需调转至由上个周期相对应的节拍目标跟踪状态外推或内推得到的波束指向；步骤3：目标跟踪阶段：此时波束指向不需要调转，雷达稳定跟踪目标。

【技术特征摘要】
1.一种无源相控阵跟踪制导雷达的时序优化方法，其特征在于：将同一节拍内的雷达导弹制导放在雷达目标跟踪前面；具体步骤如下：步骤1：制导计算机根据上个周期相对应的节拍测量得到的弹目偏差解算导弹制导控制指令，通过雷达天线辐射，至弹上应答机接收；此时波束指向需调整一次；步骤2：导弹下行阶段：弹上应答机接收到导弹制导控制指令后，随即发射一种雷达可...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春，韩星，鲁金，张博君，高剑，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61