一种针对空中目标的雷达可探测性评价方法技术

本发明专利技术公开了一种针对空中目标的雷达可探测性评价方法，通过计算不同的擦地角和航向角下的输出信噪比和径向速度，并与可见度因子和最小可检测速度相比，来判断目标是否可见。与现有方法相比，本发明专利技术的模型更为精确，考虑了不同擦地角和航向角下雷达截面积数据和径向速度的变化，具有更好的适用性，较好地克服了现有技术存在的缺陷。了现有技术存在的缺陷。了现有技术存在的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种针对空中目标的雷达可探测性评价方法


[0001]本专利技术属于雷达探测
，尤其涉及一种针对空中目标的雷达可探测性评价方法。

技术介绍

[0002]雷达检测能力，按Neyman
‑
Pearson准则可由识别系数来描述，又称为可见度因子。其定义为：在噪声背景下，当目标检测器的输出端提供预定的发现概率和虚警概率时，幅度检波器输入端所需的最小回波脉冲功率S和噪声功率N(或干扰背景下的干扰功率)之比，因此，超过可见度因子的目标回波可被视为雷达可见。
[0003]从定义可以看出，可见度因子与雷达探测威力密切相关。目前，常用的目标雷达可见度评估方法大多局限于使用雷达方程，即只考察探测距离的目标可见度，对于探测斜距，计算输出信噪比并判断是否大于可见度因子。此方法操作简单，在无杂波或干扰的情况下能够反映目标是否可被探测。但是雷达回波受强烈的地面杂波的影响，即使斜距满足了探测威力需求，如果目标速度较小，也会由于杂波干扰能量的影响而造成可见度损失，使目标不可见。此外，其他方法在利用雷达方程时，目标雷达截面积和径向速度也往往被设定为一个固定值，而真实情况下目标的雷达截面积和径向速度与擦地角和航向角有关。
[0004]为此，现有方法已经不适用于天基雷达的目标可见度评估，需要寻求一种新的目标可见度评估方法。在判断目标是否雷达可见时，不仅要合理设置目标雷达截面积并判断目标斜距是否满足雷达方程探测威力的需求，还需要检测目标径向速度是否大于最小可检测速度。

技术实现思路

[0005]为了解决上述已有技术存在的不足，本专利技术提出一种最小可检测速度与探测威力联合的空中目标雷达可见度评估方法，通过计算不同的擦地角和航向角下的输出信噪比和径向速度，并与可见度因子和最小可检测速度相比，来判断目标是否可见。本专利技术的具体技术方案如下：
[0006]一种针对空中目标的雷达可探测性评价方法，包括以下步骤：
[0007]S1：建立目标外形几何模型，通过电磁仿真计算分析软件和缩比模型测试相结合方法，生成感兴趣频段下，目标在不同的擦地角和航向角下的雷达截面积数据；
[0008]S2：利用擦地角计算目标斜距，结合步骤S1获得的雷达截面积数据，计算不同的擦地角和航向角下的信号输出信噪比；
[0009]S3：通过仿真或计算，获得当前擦地角下系统的最小可检测速度值；
[0010]S4：根据目标的擦地角和航向角，计算目标的径向速度绝对值；
[0011]S5：比较步骤S2中得到的目标的输出信噪比与可见度因子，同时比较步骤S4 得到的径向速度绝对值与步骤S3得到的此擦地角下系统的最小可检测速度；
[0012]如果目标的输出信噪比大于可见度因子，且径向速度绝对值大于此擦地角下系统
的最小可检测速度，则此擦地角和航向角下的目标是雷达可见的。
[0013]进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：
[0014]S2
‑
1：设卫星圆形轨道高度H，在不考虑大气折射情况下，获得卫星星下点到观察目标的地面距离其中，R
E
为地球半径，γ为目标擦地角；
[0015]S2
‑
2：根据计算目标斜距R
S
；
[0016]S2
‑
3：获得斜距和雷达截面积数据后，根据基本雷达方程计算目标的输出信噪比，其中，P
t
为平均发射功率，A为天线面积，λ为信号波长，σ为步骤S1中获得的目标雷达截面积，k为波尔兹曼常数，T0为系统噪声温度，T
a
为脉冲累积时间，F
n
为接收机噪声系数，L
s
表示雷达各部分的损耗，S为信号功率，N为噪声功率。
[0017]进一步地，所述步骤S3中：
[0018]S3
‑
1：如果雷达采用脉冲多普勒体制，定义最小可检测速度v
min
为主瓣零点的两倍处，即其中，V为雷达平台的速度，D
a
为雷达方位向孔径长度；定义v
min
为输出信杂噪比达到13dB即90％检测概率所对应的速度即为最小可检测速度；
[0019]S3
‑
2：如果雷达采用空时自适应体制，最小可检测速度值受较多因素影响，通过仿真建立杂波和目标回波模型，得到不同速度的输出信杂噪比来确定。
[0020]进一步地，所述步骤S4中，设目标航向角为θ，目标擦地角为γ，飞行速度为v
t
，则目标的径向速度v
r
＝v
t
cosθcosγ。
[0021]进一步地，所述步骤S5中，
[0022]S5
‑
1：比较目标的输出信噪比与可见度因子，目标的输出信噪比超过可见度因子是雷达可见的必要条件之一；其中，雷达检测能力又称为可见度因子，定义为：在噪声背景下，当提供预定的发现概率和虚警概率时，探测所需的最小回波脉冲功率和噪声功率之比；
[0023]S5
‑
2：比较v
r
与v
min
，目标径向速度绝对值超过最小可检测速度是雷达可见的第二个必要条件；
[0024]S5
‑
3：如果目标的输出信噪比＞可见度因子，且v
r
＞v
min
，则评估此擦地角和航向角下的目标是雷达可见的，否则认为不可见。
[0025]进一步地，所述步骤S3
‑
2中，
[0026]S3
‑2‑
1：将杂波回波看作是波束照射范围内所有距离单元所有散射点的回波叠加，通常对于网格映像法建模，根据距离分辨率和多普勒分辨率，将雷达波束照射区域划分为相互独立的杂波单元，将每个杂波单元当作一个散射点；
[0027]S3
‑2‑
2：对于每个杂波单元，其雷达散射面积建模为σ
c
＝s
·
σ0(γ)，其中，s为杂波单元面积，σ0(γ)为杂波的后向散射系数；
[0028]S3
‑2‑
3：建立杂波模型后，使用空时自适应的处理方法抑制杂波和噪声。
[0029]本专利技术的有益效果在于：
[0030]1.本专利技术的模型更为精确，适用范围更广。不同观测角度下，目标雷达截面积差异较大，现有采用固定雷达截面积的评估可见度方法将导致评估结果的错误。本专利技术采用电磁仿真计算分析和缩比模型测试相结合方法，先获得目标联合散射特性，并在计算输出信噪比时考虑了不同擦地角和航向角下雷达截面积数据的变化，能够获得更为精确的结果，较好地克服了现有方法存在的缺陷。
[0031]2.现有方法一般只对最小可检测速度或探测威力指标下的雷达可见度分析，其评估分析结果不够全面。本专利技术基于最小可检测速度与探测威力联合的目标可见度评估方法，其评估内容和结果更具有现实和指导意义，为天基雷达体制和参数设计提供技术支撑。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对空中目标的雷达可探测性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立目标外形几何模型，通过电磁仿真计算分析软件和缩比模型测试相结合方法，生成感兴趣频段下，目标在不同的擦地角和航向角下的雷达截面积数据；S2：利用擦地角计算目标斜距，结合步骤S1获得的雷达截面积数据，计算不同的擦地角和航向角下的信号输出信噪比；S3：通过仿真或计算，获得当前擦地角下系统的最小可检测速度值；S4：根据目标的擦地角和航向角，计算目标的径向速度绝对值；S5：比较步骤S2中得到的目标的输出信噪比与可见度因子，同时比较步骤S4得到的径向速度绝对值与步骤S3得到的此擦地角下系统的最小可检测速度；如果目标的输出信噪比大于可见度因子，且径向速度绝对值大于此擦地角下系统的最小可检测速度，则此擦地角和航向角下的目标是雷达可见的。2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：S2
‑
1：设卫星圆形轨道高度H，在不考虑大气折射情况下，获得卫星星下点到观察目标的地面距离其中，R
E
为地球半径，γ为目标擦地角；S2
‑
2：根据计算目标斜距R
s
；S2
‑
3：获得斜距和雷达截面积数据后，根据基本雷达方程计算目标的输出信噪比，其中，P
t
为平均发射功率，A为天线面积，λ为信号波长，σ为步骤S1中获得的目标雷达截面积，k为波尔兹曼常数，T0为系统噪声温度，T
a
为脉冲累积时间，F
n
为接收机噪声系数，L
s
表示雷达各部分的损耗，S为信号功率，N为噪声功率。3.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述步骤S3中：S3
‑
1：如果雷达采用脉冲多普勒体制，定义最小可检测速度v
min
为主瓣零点的两倍处，即其中，V为雷达平台的速度，D
a
为雷达方位向孔径长度；定义v
min
为输出信杂噪比达到13dB即90％检...

【专利技术属性】
技术研发人员：于春锐，秦立龙，冯昊，乔凯，黄石生，王冬红，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：