一种相频扫三坐标无人机探测雷达工作时序设计方法技术

本发明专利技术涉及一种相频扫三坐标无人机探测雷达工作时序设计方法，首先雷达俯仰维波束以PRT为驻留时间，从最低角顺序扫描到达最高角，完成一次波列扫描时间BTT；其次雷达俯仰波束回到最低角，继续依次顺序扫描到达最高角；最后根据波列扫描时间、脉冲积累点数、每层俯仰波束的工作波长，计算每个俯仰层的速度分辨率。本发明专利技术方法避免了过PRT周期目标和杂波信号折叠回一次距离区，可简化信号处理器的软硬件设计复杂度，有利于提高系统对机动飞行无人机目标的稳定探测性能；且波束间回波相关性高，能提高比幅测角精度。能提高比幅测角精度。能提高比幅测角精度。

【技术实现步骤摘要】
一种相频扫三坐标无人机探测雷达工作时序设计方法


[0001]本专利技术属于雷达
，涉及雷达时间/能量资源优化分配技术，具体提供了一种基于脉冲重复周期(PRT)级驻留时间的相频扫三坐标无人机探测雷达工作时序的设计方法。

技术介绍

[0002]相频扫三坐标无人机探测雷达工作时序设计是相频扫体制雷达资源管理
的核心内容。工作时序与雷达数据率、空域覆盖范围、作用距离、速度分辨率和最小可检测速度等战技指标均密切相关。传统的三坐标相频扫雷达在每个俯仰波束上均采用CPI级时间驻留，以提高照射时间为代价改善作用距离、速度分辨力和最小可检测速度等指标。但是，由于对空雷达的覆盖空域一般呈锥角形式，雷达在不同仰角上对目标的作用距离均不相同，具体表现为低俯仰角时作用距离大，高俯仰角作用距离小，为兼顾空域覆盖、作用距离和数据率等指标，每层俯仰波束的发射脉冲宽度、脉冲重复周期和相参积累点数等参数经优化设计后均不相同，这将导致系统软硬件设计复杂度提高；俯仰波束间不同的CPI驻留时间意味着不同俯仰波束的速度分辨力存在显著差异，当无人机目标跨越俯仰层波束机动飞行时，其径向速度变化较大，波束间不同的速度分辨力将会使目标探测稳定性下降，发现概率降低；为达到较好的作用距离和速度分辨力，需设计较高的CPI驻留时间(一般为几十毫秒量级)，无人机等“低慢小”目标在该时间内的姿态变化较大，相邻波束间目标回波起伏明显，幅度相关性低，将导致比幅测角性能恶化。

技术实现思路

[0003]要解决的技术问题
[0004]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种相频扫三坐标无人机探测雷达工作时序设计方法。
[0005]技术方案
[0006]一种相频扫三坐标无人机探测雷达工作时序设计方法，其特征在于步骤如下：
[0007]步骤1：根据最大作用距离R
max
和最小作用距离R
min
，按以下公式确定脉冲重复周期PRT和发射脉冲宽度τ：
[0008][0009]步骤2：结合发射功率Pt、发射天线增益Gt、接收天线增益Gr、工作波长λ、目标反射截面积σ、发射脉冲宽度τ、大气衰减系数α、波尔兹曼常数k、热力学温度T0、噪声系数F0、识别因子M和系统损耗L，按如下公式确定脉冲积累点数Num：
[0010][0011]步骤3：根据空域覆盖范围θ、俯仰维波束宽度θ
pitch
，按照以下公式估算俯仰维波束数的初始值m0：
[0012]m0＝2
×
0.866
×
sin(0.5
×
θ)/sin(θ
pitch
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0013]步骤4：根据空域覆盖范围θ、俯仰维波束宽度θ
pitch
、俯仰维波束数初值m0，按照以下公式计算得到m个俯仰维波束指向θ
m
：
[0014][0015]步骤5：根据最大作用距离R
max
、俯仰维波束宽度θ
pitch
和式(4)计算得到的波束指向θ
m
，绘制雷达空域威力图，根据绘制威力图的结果与空域覆盖范围，以满足空域覆盖且波束数最少为标准，对波束数m0和波束指向θ
m
进行优化设计，得到最终的波束数m和波束指向θ
j
,j＝0,1,...,n
‑
1；
[0016]步骤6：根据以上参数，设计雷达工作时序：
[0017]步骤601：雷达俯仰维波束以PRT为驻留时间，从最低角θ0顺序扫描n次到达最高角θ
n
‑1，完成一次波列扫描时间BTT，其中：
[0018]BTT＝n
×
PRT
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0019]步骤602：雷达俯仰波束回到最低角θ0，继续依次顺序扫描n次到达最高角θ
n
‑1，共重复Num次，Num为脉冲积累点数；
[0020]步骤603：根据波列扫描时间BTT、脉冲积累点数Num、每层俯仰波束的工作波长λ
i
，按照下式计算每个俯仰层的速度分辨率v
i
：
[0021][0022]一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
[0023]一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述的方法。
[0024]有益效果
[0025]本专利技术提供的一种基于脉冲重复周期(PRT)级驻留时间的相频扫三坐标无人机探测雷达工作时序设计方法，可在确保数据率、空域覆盖、作用距离、速度分辨率和最小可检测速度等指标满足要求的前提下，简化系统软硬件设计复杂度、提高测角精度和目标跨俯仰波束机动飞行时的稳定检测性能。
[0026]本专利技术方法与传统的基于相参处理间隔(CPI)级驻留时间的工作时序相比，该方法每层俯仰波束的脉冲重复周期、积累点数和脉冲宽度均相同，且避免了过PRT周期目标和杂波信号折叠回一次距离区，可简化信号处理器的软硬件设计复杂度；同时，采用该方法设计的每层俯仰波束的速度分辨力一致性较好，有利于提高系统对机动飞行无人机目标的稳定探测性能；最后，采用该方法相邻波束间目标姿态变化小，回波相关性高，有利于提高比幅测角精度。
附图说明
[0027]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0028]图1是本专利技术专利实现步骤的流程框图；
[0029]图2是参数优化前的空域威力覆盖图；
[0030]图3是参数优化后的空域威力覆盖图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032]某型Ku波段相频扫三坐标无人机探测雷达，战术指标要求如下：
[0033]最大作用距离R
max
(对RCS＝0.03m2无人机)：≥8km，最小作用距离R
min
≤200m，覆盖高度h≥500m，方位覆盖范围：≥45
°
；俯仰覆盖范围θ：≥30
°
，速度分辨力：≤1m/s；数据率：≤5s。
[0034]硬件技术参数如下。
[0035]发射功率P
t
＝800W，发射/接收天线增益G
t
＝G
r
＝35dB，工作波长λ＝0.0176m～0.02m，目标反射截面积σ＝0.03m2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相频扫三坐标无人机探测雷达工作时序设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：根据最大作用距离R
max
和最小作用距离R
min
，按以下公式确定脉冲重复周期PRT和发射脉冲宽度τ：步骤2：结合发射功率Pt、发射天线增益Gt、接收天线增益Gr、工作波长λ、目标反射截面积σ、发射脉冲宽度τ、大气衰减系数α、波尔兹曼常数k、热力学温度T0、噪声系数F0、识别因子M和系统损耗L，按如下公式确定脉冲积累点数Num：步骤3：根据空域覆盖范围θ、俯仰维波束宽度θ
pitch
，按照以下公式估算俯仰维波束数的初始值m0：m0＝2
×
0.866
×
sin(0.5
×
θ)/sin(θ
pitch
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)步骤4：根据空域覆盖范围θ、俯仰维波束宽度θ
pitch
、俯仰维波束数初值m0，按照以下公式计算得到m个俯仰维波束指向θ
m
：步骤5：根据最大作用距离R
max
、俯仰维波束宽度θ
pitch
和式(4)计算得到的波束指向θ
m
，绘制雷达空域威力图，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：同非，罗丁利，许京伟，徐保庆，廖桂生，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：