【技术实现步骤摘要】
一种天基预警雷达功率孔径积优化设计方法
本专利技术属于天基雷达系统设计领域,特别涉及一种天基预警雷达功率孔径积设计方法。
技术介绍
天基预警雷达同比其它平台预警雷达,因不受国界领空限制、覆盖范围广、平台高度高等优势,具备对海面舰船目标、空中(包括低空、超低空)飞机导弹等目标全天时、全天候和全球范围内的预警监视信息获取和支持潜力。虽然天基预警雷达系统耗资巨大、技术难度高,但因其显著的优势和潜能,世界各强国仍积极投入研发。然而由于特有的太空工作环境和远距离探测性能要求,天基预警雷达在大功率供电、天线综合性能及信号处理等方面仍存在较大技术难题。目前天基预警雷达在有限的功率供给和远距离探测要求的前提下,通常是通过提升天线孔径尺寸/天线增益来实现对既定目标的探测。而单纯提升天线孔径尺寸一方面会受到天线可展开性、形变误差以及可扫描范围等综合性能的限制,一方面会增加天线载荷的运载成本。从目前的研究来看,要实现天基预警雷达对常规飞机目标的可靠探测,按照从低轨到高轨的轨道配置,探测距离在一千公里以上至几万公里,对应的雷达平均发射功率在近千瓦至上百千瓦,对应的雷达孔径面积在上百平米至上千平米,以相控阵天线为例,按照目前传统工艺水平约20kg/m2计算,对应的天线载荷重量在两吨至二十吨以上,仅对应的天线载荷运载成本在约八千万至八亿元人民币。由此可见,抛开天基预警雷达的在太空实施的技术难度,仅经济成本便是一项巨大开销。传统的雷达功率孔径积设计通常按照固定的雷达作用距离设计,这种情况多使用在针对地基、海基或空基雷达平台时的情况。在针对天基预警雷达功率孔径积设计时,由于雷达在探测地表 ...
【技术保护点】
1.一种天基预警雷达功率孔径积优化设计方法,其特征在于,步骤如下:(1)利用雷达信号带宽和目标运动特性确定最大可用相参处理时间Tc;(2)利用雷达方程确定出第i个单波位波束驻留时间Δtri;(3)对所有波位波束驻留时间求和,得到雷达搜索时间ts;(4)计算所探测的地表区域覆盖总面积S;(5)利用计算的地表区域覆盖总面积与雷达搜索时间ts相比,确定出区域覆盖率rcov;(6)对单波位驻留时间Δtri作出上限约束,即对功率孔径积作出下限约束;(7)对区域覆盖率rcov作出下限约束,即对功率孔径积作出下限约束;(8)在单波位驻留时间Δtri和区域覆盖率rcov对功率孔径积的双重约束下,建立优化模型;(9)对优化模型相参处理时间段数进行寻优求解,获得单个平台功率孔径积PavAe,使得满足双重约束情况下的功率孔径积最小。
【技术特征摘要】
1.一种天基预警雷达功率孔径积优化设计方法,其特征在于,步骤如下:(1)利用雷达信号带宽和目标运动特性确定最大可用相参处理时间Tc;(2)利用雷达方程确定出第i个单波位波束驻留时间Δtri;(3)对所有波位波束驻留时间求和,得到雷达搜索时间ts;(4)计算所探测的地表区域覆盖总面积S;(5)利用计算的地表区域覆盖总面积与雷达搜索时间ts相比,确定出区域覆盖率rcov;(6)对单波位驻留时间Δtri作出上限约束,即对功率孔径积作出下限约束;(7)对区域覆盖率rcov作出下限约束,即对功率孔径积作出下限约束;(8)在单波位驻留时间Δtri和区域覆盖率rcov对功率孔径积的双重约束下,建立优化模型;(9)对优化模型相参处理时间段数进行寻优求解,获得单个平台功率孔径积PavAe,使得满足双重约束情况下的功率孔径积最小。2.根据权利要求1所述的一种天基预警雷达功率孔径积优化设计方法,其特征在于,所述步骤(1)中目标运动特性为地面、海上或者空中目标运动特征,目标运动特性包括目标的运动速度和方式,运动速度为对所关注的最快运动目标在径向或距离维进行统计获得的平均速度,运动方式为平面上运动或立体空间内运动。3.根据权利要求2所述的一种天基预警雷达功率孔径积优化设计方法,其特征在于,最大可用相参处理时间Tc的确定原则为:目标在最大可用相参处理时间内,目标移动的距离不大于半个距离分辨单元。4.根据权利要求1所述的一种天基预警雷达功率孔径积优化设计方法,其特征在于,所述步骤(2)中第i个单波位波束驻留时间Δtri为其中,κi为随波位变化的比例因子,Q为相参处理时间段数,Rmax,i为第i个波位雷达作用距离,Sxi为第i个波位波束地球表面覆盖面积,M表示组成天基预警雷达系统平台数目,(PavAe)R表示满足探测性能要求的单个平台功率孔径积。5.根据权利要求4所述的一种天基预警雷达功率孔径积优化设计方法,其特征在于,κi的确定方法如下:κi=4πkTFLD/(σγi),式中k为玻尔兹曼常数,T为接收机温度,F为噪声系数,L为系统损耗,D为雷达的识别因子,σ为目标雷达截面积,γi为第i个波位波束地球表面覆盖面积Sxi与天线主波束空间角Δψi在其作用距离Rmax,i为半径的球面上的覆盖面积之比。6.根据权利要求4所述的一种天基预警雷达功率孔径积优化设计方法,其特征在于,所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:高飞,党红杏,谭小敏,解虎,刘昕,杨东,郭磊,
申请(专利权)人:西安空间无线电技术研究所,
类型:发明
国别省市:陕西,61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。