大型分布式空间监测雷达的最优化波束对齐方法技术

本发明专利技术为一种大型分布式空间监测雷达的最优化波束对齐方法，包括以下步骤：步骤一、读入待分析的多个初始站址参数；步骤二、根据步骤一的站址参数，计算发射站、接收站的最优测站偏转角度；步骤三、根据基于圆锥角度坐标的收发波束二维投影分析方法进行发射波束投影：步骤四、在发射波束投影图中，根据最优波束覆盖计算方法，利用最优门限对发射波束投影区域进行排列覆盖，给出每个接收波束指向，并对收发覆盖情况进行直观评估；步骤五、将初始站址代入最优化目标函数，按照约束条件迭代求解最优站址；步骤六、将步骤五计算的最优站址后代入步骤一中，重新进行波束覆盖，满足设计要求后结束整个流程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达
，涉及大型分布式空间监测雷达的最优化波束对齐技术，特别涉及一种大型分布式空间监测雷达的最优化波束对齐方法。
技术介绍
地基雷达设备是获取近地轨道空间碎片信息的最主要来源。为了实现对近地轨道碎片的完备、无遗漏探测，地基雷达的东西向覆盖空域至少要大于轨道碎片的邻圈经度跨度，即对1000km轨道高度目标，雷达的东西向覆盖宽度需要高达27度经度。单台雷达难以实现上述需求，只有采用大型分布式雷达系统来才能实现完备的空间监测，典型设备为美国的“电子篱笆”。由于任务职能的需要，大型分布式空间监测雷达通常采用连续波雷达体制，更易于进行不间断的连续探测。为解决收发站之间电磁隔离度问题，连续波雷达体制本身一般都会采用收发站分置的模式。而且，为了获得大范围东西向空域覆盖，分布式雷达的站址间距会很大，通常收发站址最近距离能达到400km。此外，空间监测雷达为了获得大的功率增益，会将波束宽度压缩至较窄，特别是南北向宽度，基本都是0.1度量级。可以看出，分布式雷达要实现如此远距离、大范围、极窄波束的高精度空域拼接和对齐，如何选择优化的站址位置、确定测站的最优偏转角度以及波束的精确指向等这些最优化波束对齐问题是决定雷达系统能否成功构建和有效运行的关键因素之一。结合大型分布式空间监测雷达的最优化波束对齐需求，寻找一种能够最优化确定雷达站址、测站偏转方向以及波束的精准指向的波束对齐方法，并能够对波束空域对齐效果进行定量描述和评估，这对于大型分布式空间监测雷达的系统规划和布站建设十分必要。
技术实现思路
本专利技术主要目的是解决大型分布式空间监测雷达在波束对齐的难题，满足能够最优化求解雷达站址、测站偏转方向以及波束的精准指向等波束对齐参数，并定量描述和评估波束对齐效果的需求。本专利技术通过以下技术方案实现上述目的。一种大型分布式空间监测雷达的最优化波束对齐方法，包括以下步骤：步骤一、读入待分析的多个初始站址参数；步骤二、根据步骤一的站址参数，按照下式分别计算发射站、接收站的最优测站偏转角度，即发射站俯仰角ΕT、发射站方位角ΑT、接收站俯仰角ΕR、接收站方位角ΑR：其中ρ(ΕT,ΑT)为接收站R到发射波束中心平面的距离；Θ(ΕR,ΑR)为接收波束中心平面的法线与发射波束中心平面的法线交角；步骤三、将步骤一和步骤二中计算得到站址、偏转角度代入式(3)，根据基于圆锥角度坐标的收发波束二维投影分析方法进行发射波束投影： r Φ ( Φ R - H ) = P R ∏ R T [ R T - GOC + Π T P T T r Φ ( Φ T - H ) - R R - GO ] - - - ( 3 ) ]]>其中，RR-GOC、RT-GOC分别表示接收站R和发射站T在地心地固坐标系下的位置矢量；ΠT/R表示位置矢量从站心地平坐标系转换到站心赤道坐标系的旋转矩阵；PT/R表示位置矢量从阵面坐标系转换到站心地平坐标系的旋转矩阵；包络线上轨道高度为H的各点表示为ΦT/R-H＝[L,αx-T/R,αy-T/R]T，其中包络点到测站的站心斜距为L，在测站各自阵面坐标系O-xyz的圆锥角度坐标αx-T/R、αy-T/R；rΦ(ΦT/R-H)表示包络线各点在地心地固坐标系下的位置矢量，T/R表示发射站或者接收站；步骤四、在发射波束投影图中，根据最优波束覆盖计算方法，利用最优门限对发射波束投影区域进行排列覆盖，给出每个接收波束指向，并对收发覆盖情况进行直观评估，若满足要求，则结束整个流程；否则，执行步骤五；步骤五、将初始站址代入最优化目标函数，按照约束条件(4)迭代求解最优站址： min ψ T Γ ( ψ T ) , s . t . E T = E T - o p t , A T = A T - o p t ∝ min E T 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型分布式空间监测雷达的最优化波束对齐方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、读入待分析的多个初始站址参数；步骤二、根据步骤一的站址参数，按照下式分别计算发射站、接收站的最优测站偏转角度，即发射站俯仰角ΕT、发射站方位角ΑT、接收站俯仰角ΕR、接收站方位角ΑR：其中ρ(ΕT,ΑT)为接收站R到发射波束中心平面的距离；Θ(ΕR,ΑR)为接收波束中心平面的法线与发射波束中心平面的法线交角；步骤三、将步骤一和步骤二中计算得到站址、偏转角度代入式(3)，根据基于圆锥角度坐标的收发波束二维投影分析方法进行发射波束投影：rΦ(ΦR-H)=PRΠRT[RT-GOC+ΠTPTTrΦ(ΦT-H)-RR-GOC]---(3)]]>其中，RR‑GOC、RT‑GOC分别表示接收站R和发射站T在地心地固坐标系下的位置矢量；ΠT/R表示位置矢量从站心地平坐标系转换到站心赤道坐标系的旋转矩阵；PT/R表示位置矢量从阵面坐标系转换到站心地平坐标系的旋转矩阵；包络线上轨道高度为H的各点表示为ΦT/R‑H＝[L,αx‑T/R,αy‑T/R]T，其中包络点到测站的站心斜距为L，在测站各自阵面坐标系O‑xyz的圆锥角度坐标αx‑T/R、αy‑T/R；rΦ(ΦT/R‑H)表示包络线各点在地心地固坐标系下的位置矢量，T/R表示发射站或者接收站；步骤四、在发射波束投影图中，根据最优波束覆盖计算方法，利用最优门限对发射波束投影区域进行排列覆盖，给出每个接收波束指向，并对收发覆盖情况进行直观评估，若满足要求，则结束整个流程；否则，执行步骤五；步骤五、将初始站址代入最优化目标函数，按照约束条件(4)迭代求解最优站址：minΨTΓ(ΨT),s.t.ET=ET-opt,AT=AT-opt∝minET-opt,AT-optΓ(ΨT,ET-opt,AT-opt)lower limit≤Δ(ΨT-ΨT0)≤upper limit---(4)]]>其中，两个接收站到发射波束平面中心的距离和为Γ(ΨT)，ΨT为最优站址，ΨT0为原始站址，Δ(ΨT‑ΨT0)为两站址的差异函数，ΑT为偏转指向，lower limit、upper limit为差异函数的上限和下限，根据移动站址的实际限制进行确定；步骤六、将步骤五计算的最优站址后代入步骤一中，重新进行波束覆盖，满足设计要求后结束整个流程。...

【技术特征摘要】
1.一种大型分布式空间监测雷达的最优化波束对齐方法，其特征在于，包
括以下步骤：
步骤一、读入待分析的多个初始站址参数；
步骤二、根据步骤一的站址参数，按照下式分别计算发射站、接收站的最
优测站偏转角度，即发射站俯仰角ΕT、发射站方位角ΑT、接收站俯仰角ΕR、接
收站方位角ΑR：
其中ρ(ΕT,ΑT)为接收站R到发射波束中心平面的距离；Θ(ΕR,ΑR)为接收波束中
心平面的法线与发射波束中心平面的法线交角；
步骤三、将步骤一和步骤二中计算得到站址、偏转角度代入式(3)，根据
基于圆锥角度坐标的收发波束二维投影分析方法进行发射波束投影：
r Φ ( Φ R - H ) = P R Π R T [ R T - G O C + Π T P T T r Φ ( Φ T - H ) - R R - G O C ] - - - ( 3 ) ]]>其中，RR-GOC、RT-GOC分别表示接收站R和发射站T在地心地固坐标系下的位
置矢量；ΠT/R表示位置矢量从站心地平坐标系转换到站心赤道坐标系的旋转矩
阵；PT/R表示位置矢量从阵面坐标系转换到站心地平坐标系的旋转矩阵；包络线
上轨道高度为H的各点表示为ΦT/R-H＝[L,αx-T/R,αy-T/R]T，其中包络点到测站的站
心斜距为L，在测站各自阵面坐标系O-xyz的圆锥角度坐标αx-T/R、αy-T/R；
rΦ(ΦT/R-H)表示包络线各点在地心地固坐标系下的位置矢量，T/R表示发射站或
者接收站；
步骤四、在发射波束投影图中，根据最优波束覆盖计算方法，利用最优门
限对发射波束投影区域进行排列覆盖，给出每个接收波束指向，并对收发覆盖
情况进行直观评估，若满足要求，则结束整个流程；否则，执行步骤五；
步骤五、将初始站址代入最优化目标函数，按照约束条件(4)迭代求解最
优站址：
min Ψ T Γ ( Ψ T ) , s . t . E T = E T - o p t , A T = A T - o p t &Proportional...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑，王东亚，于益农，王珂，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：北京;11