CN101833085A - 管理色散天线雷达发射的频率和轴线校准的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于管理雷达时间资源的方法，也就是说能够以优化的方式管理执行的轴线校准的调整的方法。根据本发明的方法首先包括提供包括候选轴线校准的表格。这些候选轴线校准对应于轴线校准请求将被所述雷达考虑的那些。每个轴线校准与从授权频率集合中选择的候选频率集相关联，特定针对每个候选轴线校准确定每个集合。确定所述候选频率从而保证雷达发射的频率的多样性，所有轴线校准被聚在一起。所述轴线校准请求的管理以动态的方式考虑所述天线旋转速度的变化。此后所述方法包括从所述表格中通过各种步骤选择候选轴线校准，以及针对这一选择的轴线校准与其相关联的候选频率中的一个。这一选择的(轴线校准，频率)对被传送给负责相应波形发射的装置。本发明尤其应用在具有色散隙缝天线的监视雷达的轴线校准的管理中。
Description
技术领域
本发明涉及用于管理多功能电子扫描雷达的系统的一般领域。本发明关于用于管理雷达时间中的资源的方法，也就是说能够以优化的方式管理所执行的轴线校准调整。术语轴线校准(boresighting)的意思是指用于执行一个相同的功能的对通过沿天线方向图指定的空间中某方向发射给定的波形得到的信号的利用。本发明尤其应用在具有色散隙缝天线(dispersiveslot antenna)的监视雷达(surveillance radar)的轴线校准的管理中。
背景技术
色散孔径的现象就是影响某些雷达(隙缝天线雷达)的现象。尤其以公知的方式证明天线波束的确定性偏离轴线校准是频率的函数。这些雷达通常是单功能的监视雷达，其制造费用相对较低。
对于这样的雷达，影响波束的轴线校准的方向的这一现象通常被认为是需要实时校正的缺陷。因此，例如，考虑到这种偏离，通常在管理轴线校准中以在期望的方向上发射所需要的波形的方式考虑所导致的方位角偏离。
在传统的监视雷达的情况下以及尤其在色散天线监视雷达的情况下，所执行的操作方式的简便性使在天线的空间扫描期间对轴线校准和频率的管理的固定以及确定性定义成为必要的。该调整对于各种频率规划(plan)(授权的和/或不受干扰的频率)是提前预先建立的。它通常存储在表格中，并以具有恒定周期的周期性方式进行读取，所述恒定周期对应于天线的理论旋转速度。通过这种方式，对于给定的轴线校准方向，天线被认为具有确定及恒定的旋转速度，从而所展示的波形在旋转中以确定的方式所知。
因此，在这种类型的雷达中，对轴线校准的正确管理通常取决于天线的旋转速度的精确性和稳定性。因此，如果天线的实际旋转速度不等于理论速度，则天线在给定时刻的位置不同于所要求的位置。此外，在天线旋转过程中旋转速度的波动的存在导致了相邻波束间的方位角偏移值的不可控的波动，该波动不能被承担管理雷达时间资源的装置所调节。
发明内容
本发明的一个目标是利用色散现象(dispersivity phenomenon)从而扩大色散天线监视雷达的操作能力，使其能够以多功能雷达的方式操作在一定的范围，并确保使用的频率的多样性(根据授权的频率规划使用的频率的等概率性和不可预测性)，负载调节(涉及当前雷达时间预算和天线速度的变化)以及雷达对干扰的鲁棒性(鲁棒性涉及瞬时监听的干扰频率以及通过在干扰频率图上的旋转保持旋转的信息)。本发明的另一个目标，涉及雷达时间预算的管理，是维持雷达操作使用的速率，通过控制而不是忍受在相邻轴线校准间的瞬时偏移的变化，当天线周期不在其标称值(天线的旋转平均较慢或较快)以及当天线旋转速度在旋转时波动相当大时。
为了这一目的本发明的主题是一种用于管理雷达轴线校准发射的方法，所述雷达包括色散天线(dispersive antenna)，其速度随时间进程变化，所述管理根据天线旋转的角度而执行，所述方法被应用于候选轴线校准，在表格中每一候选轴线校准与一个或多个候选频率相关联，其特征在于包括下述步骤：
-选择在考虑的时刻其方向可见的需要的轴线校准的步骤；
-通过授权频率选择的步骤；
-选择受干扰最小的合格频率的步骤；
-选择最少使用的合格频率的步骤；
-创建新的轴线校准请求的步骤；
所述方法的步骤形成了依次重复的循环，所述关联候选轴线校准和候选频率的表格在每个循环被更新。
在实施方式的优选模式中，根据本发明的方法还包括最后补充步骤，用于处理考虑到天线的方向在完成当前迭代时轴线校准不再可见的情况。
在实施方式的特别模式中，根据本发明的方法还包括第一中间步骤，包括从选择中丢弃那些如果在当前迭代它们最终被选择但是导致一个或多个其他可见持续时间短的候选轴线校准的丢失的候选轴线校准。所述第一中间步骤位于第一主步骤之后。
在实施方式的特别模式中，可以合并以前的模式，根据本发明的方法还包括第二中间步骤，用于执行声称具有最高优先级的轴线校准的选择。所述第二中间步骤位于第二主步骤之后。
在根据本发明的方法的实施例的优选模式中，创建新的轴线校准请求的步骤对于每个候选轴线校准保证与包括在两个频率fmin到fmax限定的间隔中的频率范围的关联。频率fmax是实际分配给雷达的频域的最高频率。频率fmin是在从授权频率规划中的最小频率到大于Fmin小于fmax的频率flimit_draw的域中以随机方式选择的频率。
在实施方式的这一优选模式中，所述频率fmin可以通过遵循随着频率增加的递减概率密度的规则的随机取出得到。
在实施方式的这一优选模式中，可以确定频率flimit_draw从而通过fmax定义包括n个数目的授权频率的频率间隔，n相对于授权频率的数目相对较小。
在根据本发明的方法的实施方式的优选模式中，创建新的轴线校准请求的步骤对于确定新的候选轴线校准，考虑与可见域(visibility domain)相邻的用于确定新的监视轴线校准的第一角度窗口，以及与第一窗口相邻的用于确定其他新的轴线校准的第二角度窗口。确定所述角度窗口从而考虑天线旋转时间和轴线校准的平均持续时间。
在实施方式的这一优选模式中，所述第一角度窗口被确定从而相应于在等于半轴线校准的最大持续时间的持续时期内天线的旋转角度，其被加上存在于轴线校准被选择的时刻和它实际被发射的时刻之间的最大延时。就其而言，第二角度窗口的大小被定义为与方位角范围值DAzLoadAdaptation成比例，所述方位角范围值DAzLoadAdaptation相应于部分可见域的倍数，在所有情况里DAzLoadAdaptation小于整个可见域。
在根据本发明的方法的实施方式的优选模式中，选择受干扰最小的合格频率的步骤考虑与受干扰最小的频率有关的信息，以两种可能的方式选择轴线校准，或局部地通过瞬时监听受干扰频率进行选择，或全局地通过使用可用的干扰频率图进行选择。
有利地，根据本发明的方法能够将称为“非协作目标的识别”的宽带轴线校准以优化的顺序排序为一系列连续的窄带轴线校准。每个窄带轴线校准朝着目标按时间接连执行，通过使用天线旋转来一个接一个执行窄带发射。
同样有利地，根据本发明的方法允许插入例如寻址轴线校准，例如跟踪轴线校准，以轴线校准的一般顺序，以类似于两平面多功能电子扫描雷达的方式实现。
附图说明
通过以下描述将更容易理解本发明的特征和优点，以下描述通过作为本发明的非限定性示例的特定实施例阐述了本发明并且由附图支持，在附图中
-图1和2示出了天线旋转速度的不可控制的时域波动的存在导致的轴线校准管理中的问题；
-图3示出了描述色散现象的参数；
-图4示出了根据本发明的方法利用色散现象的原理；
-图5示出了根据本发明的用于规划轴线校准的方法的各步骤的流程图；
-图6示出了雷达的操作频率规划的分布以及用于管理与轴线校准相关的频率的参数的各种示例；
-图7示出了操作频率窗口的低边界被随机取出的方式，操作频率的使用被授权并且被分配给每个轴线校准；
-图8示出了用于在它们管理的可见域和根据方位角的天线当前位置的基础上选择轴线校准的原理；
-图9示出了用于限制由于可执行的时间间隔到时而没被执行的轴线校准的数目的机制(scheme)；
-图10示出了根据本发明的所述方法的第三步骤考虑操作频率的离散特性并执行候选离散频率的选择的方式，所述频率与相应于所考虑的轴线校准的方向的理论频率兼容；
-图11示出了根据本发明的所述方法的第六步骤能够执行的用于选择频率的各种原理，在这一阶段几个频率仍然处于候选；
-图12示出了在根据本发明的所述方法的第七步骤期间所执行的候选轴线校准的表格更新的原理；
-图13示出了通过确定持续时间的技术轴线校准(technicalboresighting)的插入管理死时间(dead time)(没有轴线校准可执行或能被执行的时刻)的原理；
-图14示出了由于天线旋转速度不同于期望的标称值以及这一旋转速度的波动而导致的结果。
具体实施方式
图1和2以示意的方式示出了在监视雷达覆盖的质量上天线旋转速度的变化的结果，所述雷达的轴线校准管理系统没有考虑这些变化。
图1对应于理论情况，其中雷达天线以精确已知的恒定速度ω0旋转。既然这样，能够以确定的方式控制天线的波瓣指向给定方向θ的时刻t。因此，能够执行监视操作模式，其中定期探测空间，轴线校准的方向(被图1中箭头11区分开)被规则的间隔开并且精确地确定。
就图2而言，其示出了天线旋转速度没有理想地调节的情况。在某些大气情况(刮风)下，天线的标称旋转速度ω1不是严格地等于理论旋转速度ω0。此外，旋转速度ω1随所述时间进程不是恒定的，所以实际的天线旋转速度能够被写为：
ω1＝ω0+Δw+δω(t) [1]
其中，Δω表示相对于理论旋转速度ω0的恒定偏移，δω(t)表示在偏移的速度附近波动的项，随时间变化，也就是说是朝向天线波瓣被取向的方向的函数。
旋转速度中的这一不可控的变化可能导致所执行的轴线校准不规则的分布，其中轴线校准没有被波束的管理控制，由图2中的箭头21区分，尽管在如同图1的情况中，轴线校准随时间进程定期执行。天线旋转速度的这一变化的结果是值得注意的，尤其是轴线校准之间的角度偏移是不规则的。因此，由于以恒定的旋转速度初始定义的严格顺序，例如没有在给定方向被授权的频率可能被使用。这一实施的轴线校准的不规则分布可能导致要执行的雷达轴线校准的顺序的局部过载，色散天线类型的常规雷达不能吸收过载。
如图14所示，被证明作为这一速度偏移以及在偏移附近波动的天线旋转速度变化的结果是轴线校准141或多或少在角度上偏移。
示图14-a对应于具有轴线校准间的偏移的标称速度，其精确对应于相应波束的3dB的衰减值(因而示出了波束在-3dB处宽度的曲线与连接点相切)。
就示图14-b而言，其对应于较低的速度，连续的轴线校准142和143的波束间间隔系统地变紧，并且波束被叠加在相应于3-dB波瓣宽度的区域。
就示图14-c而言，其对应于较高的速度，连续的轴线校准144和145的波束系统地分离。
最后，示图14-d对应于在标称速度附近的速度波动的情况，连续轴线校准146和147，或148和149的波束间的偏移在轴线校准间演进。
因此，如果期望以即时的方式控制或至少调节实际轴线校准方向的位置，通过考虑授权频率，必需合理设置意味着允许对该天线旋转速度波动现象进行最大可能的补偿。根据本发明的所述方法有利地建立了这样一种方法。
如上所述，根据本发明的操作原理依靠方位角色散现象导致的例如隙缝天线类型的天线发射(或接收)方向图的利用，通过装备有该天线的雷达的频率的变化。图3示出了被事实证明的这一现象，作为发射频率的函数，图中虚箭头32所示的这种天线发射方向图示出了相对于天线方向31的角度偏移，偏移值取决于发射频率。这里，表示的天线方向理解为垂直于天线平面的轴。
该角度偏移位于由雷达操作频率范围定义的扇区34中。扇区34取决于雷达使用的频带Δf，并取决于频带Δf中能被使用的最小和最大频率。在图3的示例中，扇区34被示出如导线相对于天线31的轴进行偏移。然而，扇区34可以相对于天线31的轴进行延时偏移。它也可以被放置在天线31的轴的任一侧，并且在这种情况下，对于隙缝天线，物理约束意味着扇区34被定义为两个子扇区，右和左，被非授权的中间扇区分隔开。
相反地，通过将轴线校准方向作为角度参考，如图4所示，应该注意对于给定的方向θ41和给定的发射频带Δf，可以定义角度扇区43，其宽度Δθ＝[θ-θminθ-θmax]，使得考虑到天线的旋转ω，在天线方向42扫描这一扇区时，总是能够通过利用发射频率使天线的波束在方向θ偏转。因此，应该注意到对于给定的方向θ41，通过得益于由于色散的存在导致的偏转，一旦并且只要天线42的方向在天线旋转在角度间隔Δθ＝[θ-θminθ-θmax]期间出现，就可以在该方向执行轴线校准。
根据本发明的方法将这一原理付诸实践从而呈现为能够在一定程度上类似于多功能雷达进行操作的单功能雷达。这一能力的限制显著地依赖于使用色散所能达到的最大和最小偏转，以及所能使用的最小和最大操作频率。根据本发明的方法还将这一原理付诸实践从而至少部分补偿天线旋转速度的变化。
为了这一目标，其主要功能是暂时编排各种波形在天线旋转期间能被实施的顺序，每个波形不得不被应用于给定的轴线校准方向及给定的时间范围，知道轴线校准顺序的下一个编号是可能的，因为在给定的操作频率的给定时刻的选择能够执行一个轴线校准而不是另一个。因此，其中通过考虑最大持续时间来实施所述顺序，在所述最大持续时间期间天线的波束可以被轴线校准在给定的方向，考虑到了天线的瞬时旋转速度和角度扇区Δθ的值，知道其他轴线校准必须实施在这一相同时间间隔。
通常，必须实施在雷达覆盖的空间方向上的波形通过所述雷达必须在这一方向上实施的功能(监视功能或其他寻址功能，如跟踪功能)确定。一种以轴线校准的已知方式说明，轴线校准相应于给定波形的使用来以对于轴线校准的相关功能特定的方式照亮在给定方向。应该注意的是，关于目标轴线校准功能(例如跟踪轴线校准)，后者通常被雷达的全局管理工具管理，并且在根据本发明方法的级别上被证明，通过考虑轴线校准请求，定义了在天线旋转期间要被执行的跟踪轴线校准的特征(方向，相关的适当持续时间的波形以及考虑的轴线校准的优先度)。相反地，另一方面关于监视功能，后者直接被根据本发明的方法管理，至于实施的波形通常被确定以及轴线校准的方向通过轴线校准的持续时间、天线的所估计的瞬时旋转速度以及局部考虑的雷达负载来确定。这里，表示雷达负载被理解为在给定时间间隔里要执行的轴线校准的数目。
因此，根据本发明的方法的主要功能在于在给定的时刻t，考虑到在这一将来时刻t’天线的预测位置，从请求轴线校准的集合中，确定必须在不久的给定时刻t’实施。所考虑的将来时刻t’通常对应于在所考虑的时刻t执行的轴线校准执行结束时间。为了完成这一任务，根据本发明的方法包括各种处理模块，相互协调以实时考虑下列约束：
-考虑授权发射频率和它们在分配给雷达操作的频带上的分布的必要性(这一授权频率集合包括离散频率，可能相邻或分离。在相邻频率的情况下所述集合可以用M个可用频率的整个规划或N个频率的子带来定义。在分离频率的情况下，授权频率用P个非相邻频率的梳状函数来定义，可能限制为单一频率)。
-考虑如下事实的必要性：以等概率的方式(在旋转时及旋转间取平均)及不可预测的方式(在时刻t频率的选择不能通过已用频率的有限范围知识而被预测)的方式应用每个授权频率，使得干扰的某些类型可以被尽可能地克服。
-考虑所发射的波形的持续时间在轴线校准间是可变的事实的必要性。
-考虑所请求的轴线校准的重要性的体系的必要性，其中根据每个轴线校准的优先级进行划分。
-考虑天线旋转速度的可能变化的必要性，其中以这一轴线校准可以被执行的时间间隔为条件。
-确保较少数目的轴线校准将不会执行的必要性。
-以即时方式(在每个轴线校准发射前通过监听时间)考虑通过具有由天线实施的选择轴线校准的最后步骤(根据“最小干扰频率”(LJF)分派候选频率/轴线校准和选择频率)的干扰频率的必要性。
-根据被保持并且在旋转间的每扇区被更新的干扰频率的图的信息考虑旋转间干扰频率的必要性，。
-期望最小化在使用技术轴线校准的这些情况下的“死时间”(轴线校准的非发射时间)，其数目取决于当前雷达时间预算。
本文接下来将更详细地描述在规划轴线校准时考虑这些各种约束的所实施的各种功能的原理。
根据本发明的方法，被称为“雷达轴线校准管理”(RPM)在雷达操作模式的控制链中找到了位置，并且位于用于“雷达任务管理”(RTM)的模块和用于“雷达脉冲突发管理”(RBM)的模块之间。
雷达任务管理(RTM)模块以请求执行任务的形式向根据本发明的方法提供信息，涉及请求执行的某些轴线校准或轴线校准族的特征，大体上跟踪轴线校准和某些特别的监视轴线校准(每个扇区定义的监视)。这些特征值得注意的是轴线校准的方向、实施的波形的特性、轴线校准的更新周期(用于周期轴线校准，如“跟踪”)、以及与所考虑的轴线校准的执行相关的优先级。
根据本发明的方法，RPM考虑这些请求，并将它们在有用时间并入随时间保持周期性的表格。这一表格或候选轴线校准的表格包括涉及可能在给定时间间隔执行的轴线校准的所有信息，在这里轴线校准被称为“候选轴线校准”。RPM方法通过考虑天线的轴的位置、瞬时天线旋转速度以及每个轴线校准可用的频率(即，授权的并且非干扰频率)来管理存储在表格中的轴线校准的顺序，然后发送给负责雷达脉冲突发管理(RBM)的模块，突发的相应列表被发射。
如图5所示，根据本发明的方法(RPM)是迭代方法，包括8个连续的步骤51到58。两个步骤52和54实际上是可选的，而步骤51、53、55到58是所述方法的必要步骤。就其而言，步骤58是最后的步骤，与处理轴线校准最终没有被选择从而将在接下来的迭代中不再可见的情况的方法和目标有关，考虑到了天线的标称方向。
根据本发明的方法构建并且保持候选轴线校准的表格50，每个候选轴线校准在每次迭代中被最初关联到一个或多个发射频率(在该步骤中发射频率可能被关联到几个候选轴线校准)，然后定期分析包含在表格中的轴线校准，以便确定这些候选轴线校准必须被执行的顺序。要不然，其目标是在每次迭代中选择一个包含在表格50中的候选轴线校准，以及一个最初被关联到该轴线校准的候选频率。这一(轴线校准，频率)对在时间上是雷达首先要执行的。
应该注意，在表格中轴线校准和频率间没有双向单射。候选轴线校准可以具有几个关联的频率，相反地，候选频率可以被关联到几个候选轴线校准。
根据本发明，关联到每个轴线校准的发射频率的集合，在从全局分派给雷达用于其操作的频率规划上执行的随机取出的基础上被确定。在本发明实施例的优选实施方式中，这一随机取出是特别的，其主要目标是确保最终雷达使用的频率的多样性(diversity)，所有轴线校准聚集在一起。通过这种方式，每个候选轴线校准在给定的迭代中被关联到它自己频率的固有集合，然而，可能有意外两个轴线校准被关联到同一个相同的频率集合，其代表分派给雷达的频率规划的子集。因此，这一子集由频率fmin和频率fmax定义。
为了选择一(轴线校准，频率)对，步骤51到56中的每一步应用对于存储在表格中的候选轴线校准及关联的频率特定的处理，所述处理在每一步应用从而能够从最后的选择(迭代的结束)中丢弃一个或多个轴线校准(所述方法的步骤51、52、54)，或一个或多个分配给雷达的频率规划中的频率(步骤53、55和56)。
在给定步骤执行的处理被应用到上一步骤完成时保留的候选轴线校准，或上一步骤完成时保留的候选频率。
在给定步骤完成时没有丢弃的轴线校准和频率，属于接下来步骤的选择，而丢弃的轴线校准保留备用于迭代的其他部分，从而可能在接下来的迭代期间被再次分析。
因此，最终在所述方法的最后的步骤完成时保留的(轴线校准，频率)对被传送到雷达脉冲突发管理(RBM)模块。
接下来，本文描述根据本发明的方法包括的8个步骤，要记住，步骤52和54是可选的，根据本发明的方法在简化的版本中可以仅包括6个步骤。
如图6和8所示，第一步骤51包括从包含在表格中的候选轴线校准中确定轴线校准81和82，其管理可见域表示所分配的可见域的一部分，在考虑的时刻不包含天线的方向。这些轴线校准原则上被从接下来的选择中丢弃。
根据本发明，候选轴线校准的表格实际上包括在同一时间对于每个轴线校准与轴线校准有关的波形的特征、考虑的轴线校准与所述表格中其他轴线校准相比的优先级、所述轴线校准请求的方向θ0、轴线校准的持续时间以及分配给所述轴线校准的可见域的一部分。
根据本发明，与轴线校准相关的分配的可见域被定义为在考虑的时刻雷达波束的偏转可到达的方位角孔径，考虑到了用于在考虑的方向上执行轴线校准可用的(可使用的)操作频率。以类似的方式与轴线校准相关的所述管理可见域也被定义为在考虑的时刻雷达波束的偏转可到达的方位角孔径，考虑到了与抽取候选轴线校准的表格中的考虑的轴线校准相关联的操作频率(候选频率)，这些频率从可用频域中选出。要不然，管理可见域组成了可见域的所分配的一部分。这一确定基于分配给所考虑的轴线校准的频率范围。该频率范围本身表示分配给雷达的授权频率规划的子集。
所述授权频率规划可以采用如图6的6-a到6-c所示的几种形式。例如它可以包括覆盖分配给雷达(6-a)操作的覆盖整个频率规划B的M个连续频率61的组，或全部频带B的N个相邻的频率62(6-b)的子带。它还可以包括P个离散分布的或要不然遍布在整个频带B(称为稀疏频率梳)的频率63的组(6-c)。这里要注意的是分配给雷达的频带B通常是位于频率Fmin和频率Fmax之间被规则分隔开的离散频率的集合。
根据本发明，分派给每个轴线校准请求的的频率范围，其频率形成管理可见域，如图6所示被确定为借助于从组成小于给定频率flimit_draw的授权频率规划B的频率中的随机处理选择的最小频率fmin和大于flimit_draw并小于或等于这一频率规划的最大频率Fmax的最大频率fmax。属于间隔[fs fmax]的n个频率的集合形成管理可见域的区域，称为安全窗口。根据本发明，n被定义为相对于授权频率数目的小数目。接下来描述涉及步骤57的用于确定fmin的原理。
因此，步骤51考虑到了以前引用的标准，选择被考虑为可见的轴线校准，然后其他候选轴线校准被丢弃。
进一步应该注意，如果某些候选频率仅与被丢弃的候选轴线校准相关联，那么这些频率作为中间结果从之后迭代期间执行的选择中被丢弃。因此，在原理上仅涉及候选轴线校准的步骤51中执行的选择，可能实际上影响频率的选择。
根据本发明，步骤52应用到在第一步骤51完成时没有被拒绝的候选轴线校准。如图9所示，它包括丢弃轴线校准82，如果在考虑的迭代期间它们最终被选择将导致一个或多个其他最终期限结束的候选轴线校准81的丢失，也就是说轴线校准81如果被丢弃，不再在接下来的迭代中被选择，考虑到了发射在考虑的迭代中保留的轴线校准82需要的时间。尤其是这种情况如图9所示，如果天线的方向在选择的时刻接近于丢弃的轴线校准(或多个轴线校准)的管理可见域的出口93。因此，第二步骤的原理包括考虑待解决的轴线校准81和82的执行91和92的持续时间，从而确定在当前迭代中的候选轴线校准82的选择是否在接下来的迭代中排除另一个最终期限结束的候选轴线校准81，可能会或不会在选择时刻称为候选轴线校准。
因此，在完成第二步骤52时选择的候选轴线校准是已经在步骤51中选择的轴线校准，或是依照它们的最终期限判断具有优先级的轴线校准。
为了处理一些轴线校准接近它们的最终期限从而面临被丢弃的情况，所述方法开始迭代测试具有最高优先级的那个。一旦在这一步保留的轴线校准在其相关频率不是可执行的，则以前取消选定的轴线校准被重新激活。
根据本发明的方法的第三步骤53的目标是从以前步骤完成时保留的轴线校准中选择单独的轴线校准，根据具体的情况而定以前的步骤为51或52，至少一个相关的频率对应于被影响(相对于天线的方向)的方向角偏转的轴线校准，从而在请求的方向上执行这一轴线校准，这些频率是对应于对每个轴线校准特定的管理可见域的授权频率。图10的示图10-a和10-b描述这一选择的原理，描述了两种可能的情况，第一种情况10-a对应于与两个频率关联的轴线校准。
因此，对于每个轴线校准，分配给它的一个或多个频率被确定，在选择的时刻它对应于轴线校准请求的方向101或102(理论频率)，注意到了由图10的示图10-a和10-b中的窗口103划分开的容限。示图10-a展示了对于给定的轴线校准仅仅一个相关频率105可以被保留的情况。示图10-b展示了对于给定的轴线校准两个相关的频率104和105可以被保留的情况。
由窗口103划分开的容限能够限制请求的方向101或102与实际轴线校准方向104或105间的偏移，因为可用频率是离散分布的。所述容限窗口被定义为雷达性能约束的功能。
因此，如果在与考虑的候选轴线校准相关联的候选频率中存在至少一个频率与对应于轴线校准的理论方向θ0的频率f0相邻，也就是说分配的频率位于容限窗口，则所述轴线校准以及一个或多个与使其被保留的频率f0相邻的频率被保留。
因此，假设没有分配给候选轴线校准的频率位于这一窗口，则所述轴线校准被丢弃。
同样，对应于示图10-a，假设来自分配的频率中的单个频率103位于该窗口中，则所述轴线校准以及这一频率被保留。
最后，对应于示图10-b，假设分配的几个频率104和105位于这一窗口中，则所述轴线校准以及这两个频率被保留。
如图10所示并且如上所述，没有双射关系存在于候选轴线校准和候选频率之间(候选频率105可以被关联到几个候选轴线校准，并且相反候选轴线校准可以拥有几个候选频率104、105)。
根据本发明，方法的第四步骤54被应用到第三步骤53完成时未被拒绝的候选轴线校准。包括考虑分派给每个候选轴线校准的优先级。这一优先级明显地取决于考虑的轴线校准(例如根据轴线校准类型的重要性分派不同的优先级，如在监视和跟踪轴线校准之间)的特性，以及天线方向在其管理可见域(天线方向进入自己安全窗口的轴线校准，其优先级增加)中的当前位置。这一步骤完成时，如果某轴线校准比第三步骤53完成时保留的其他轴线校准具有更高的优先级，则该轴线校准被保留。同样，如果几个轴线校准具有高于第三步骤53完成时保留的其他候选轴线校准的优先级的同样优先级，则这些轴线校准被保留。
根据本发明的方法的第五步骤55的目标是从最后的选择中丢弃那些在以前步骤中保留的候选轴线校准，根据具体的情况而定以前的步骤为53或54，所有相关的频率被认为是受干扰的，或者与候选轴线校准相关的频率完全被干扰，从而丢弃除了那些与最小干扰频率相关的之外的所有候选轴线校准。
干扰频率的确定可以用各种已知方式实施。例如可以使用干扰频率图，而且例如由雷在监听期间建立。这一图通常被建立用于雷达的全部授权频率规划。这一图在每扇区旋转间被保持作为监听频率的结果。可选地，这些干扰频率也可用动态方式确定，限制单独对候选频率干扰的分析，也就是说在当前时刻雷达实际可用的授权频率，也就是说在以前步骤54中被选择的那些。然后所述分析由雷达实时执行，通过在轴线校准发射之前监听这些少数的频率的限制组。后面的过程称为“瞬时最小干扰频率”(ILJF)。
因此，根据本发明的方法的第五步骤55划分为三种情况：
-如果没有与保留的候选轴线校准相关的候选频率受干扰，则没有候选轴线被丢弃。
-如果所有的候选频率受干扰，则保留的轴线校准就是与最小干扰频率相关的那个。
-如果仅仅某些候选频率受干扰，则仅仅与受干扰频率相关的候选轴线校准被丢弃。
要注意的是，对于实时操作约束，步骤55及接下来的步骤可被可操作的插入RBM，既然ILJF即时监听方法是非常时间受限的。
根据本发明方法的第六步骤56被应用到在第五步骤55完成时未被拒绝的候选轴线校准。它组成了最后的选择步骤并包括仅保留与以前迭代期间最少使用的候选频率相关的候选轴线校准。这一轴线校准及相应频率形成了最终选择的(轴线校准，频率)对。
如图11所示，在第六步骤期间执行的测试基于天线最后旋转期间发射的授权频率的直方图的研究(对于每个授权频率，在这一频率发射的轴线校准的百分比)。在图11中仅考虑了每个与单个频率相关的两个候选轴线校准仍然被保留(由实直线段表示)。
根据本发明，如果对应于以前步骤完成时保留的候选轴线校准的频率111比其他保留的频率使用率低(示图11-a，在连续的线的候选频率)，则选择这一频率。因此，相应的一个或多个轴线校准被保留，并且其他候选轴线校准被丢弃。另一方面，如果对应于保留的轴线校准的所有频率具有同样的使用率，如图11-b所示，其中两个频率112和113具有同样的使用率，则选择的频率(113)是最接近于其相关的候选轴线校准的标称频率f0(对于频率112为114，对于频率113为115)的那个。因此与这一频率相关的候选轴线校准被保留并且其他轴线校准被丢弃。
最后，如果几个轴线校准与保留的频率相关，则要被保留的是天线方向最接近于它的管理可见域的出口的那个，或者等同于时间最终期限最接近的轴线校准。
根据本发明的方法的第六步骤56完成时，单个的候选轴线校准最终被保留。这一轴线校准的特征波形被传送给雷达脉冲突发管理(RBM)，然后这将生成对应于这一轴线校准的雷达发射阶段和接收阶段的时间序列。然后所述候选轴线校准或者从候选轴线校准表格中被删除(监视轴线校准情况)，或者被保持在该表格的存储器中，但是以非激活形式(跟踪轴线校准的情况，根据它们发射周期被重新激活)。
根据本发明的方法的第六步骤接下来是第七步骤57，其目标是基于新的轴线校准请求或者重新激活天线不久将再次可见的跟踪轴线校准请求，提供候选轴线校准的表格。
这一步骤尤其执行所述频率的范围的选择，所述频率与每个轴线校准相关，如前所述，所述频率通过执行随机取出被选择。所述频率的这一随机取出的主要目标是确保雷达最终使用的频率的多样性，将所有的轴线校准聚集在一起。它包括确定范围的下限(start-of-span)和上限(end-of-span)频率fmin和fmax。
下限频率fmin以随机方式从所述范围的频率中选出，所述范围离安全窗口足够远从而确保满足频率多样性约束。然而，作为分配给轴线校准的频率范围的下限频率fmin的确定不是由简单的等概率性随机取出产生，即对于fmin选择以前提到的频率规划的给定频率与第一个频率取出的区域中的所有频率的概率是相同的。事实上它由对于fmin最低频率比最高频率更有机会选出的取出来产生，给定频率是第一频率取出的区域中的这一频率的相对位置的递减函数。
根据本发明，以这样的方式建立递减的规律，当撇开频域的低于最大频率Fmax的最高频率时，最小频率(fmin)被取出。这样定义了低于频率Fmax的限制最小频率flimit_draw从而频率fmin取出的区域位于间隔[Fmin，flimit_draw]。随机取出区域[Fmin，flimit_draw]是这样的，取出超出flimit_draw的频率的概率为0。进一步在间隔[Fmin，flimit_draw]中取出最小频率fmin的概率的规律是递减的，其结果是有利地对最终将分派给轴线校准的所有集合的交集倾向选择这些集合中的高频的事实进行补偿。
取出倾向低频的fmin的规律的递减特性将有利地对系统性的倾向高频导致的结果进行补偿，这一结果自然地由频率的选择模式导致，所述频率的选择模式在根据本发明的方法的步骤期间被实施。因此，能够建立雷达使用频率的等概率性。
根据本发明，取出最小频率fmin的公式以如下表达给出：
ifreq＝Nbfreq_random1E(Nbfreq_randomDraw_uniform(.)Coeff_draw)[2]
其中：
-Nbfreq_random为随机取出的范围中频率的数目；
-E()为返回数字的整数部分的函数；
-Draw_uniform(.)为随机返回0和1之间数字的函数；
-Coeff_draw为0到1之间的实系数，在函数Draw_uniform(.)中用作指数。例如它能够取等于0.5的值，这样根据如图7所示的均匀衰减(线性规律)的规律得到一取出规则。可选地，例如它能够取等于0.25的值，这样根据二次衰减规律得到一取出规则。
-ifreq为选择的频率的索引，随机取出的范围中的频率从用于最低频率的0到用于最高频率的(Nbfreq_random-1)进行编号。对应于索引ifreq频率将对应于分派给轴线校准的频率fmin。
如申请人执行的仿真所示，这一不同于等概率性随机取出的特殊随机取出在授权频率的时间期间得到均匀分布是有利的。因此，使得雷达对于某些类型的干扰不太敏感。
因此，根据本发明的方法的步骤57能够关联每个候选轴线校准，下限频率为fmin的频率范围被确定从而导致更均匀的使用的频率的分布。这些频率组成称为“第一频率的取出区域”的区域。通过这种方式，频率的给定数目在被集成入所述表格时被分派给每个候选轴线校准。确定与每个候选轴线校准相关的频率范围有利地以在轴线校准间完全独立的方式被执行。考虑到了天线的位置和它的旋转速度，每个频率确定考虑的轴线校准能够被执行的时刻。因此，如图7所示，所确定的频率范围能够为每个轴线校准请求定义被称为管理可见域的可变(随机)大小的角度区域，其中当它被天线方向横穿时，所述管理可见域授权雷达使用所述范围中的频率的一个来执行相应的轴线校准。通过这种方式，如图8所示，对于天线给定的方向来说，能够确定在给定时刻被执行的候选轴线校准81和82，只要天线方位角至少位于候选轴线校准的可见域中的一个。
接下来被选择的轴线校准和那些不再可能(天线方向位于这些请求的可见域之后)被实施的轴线校准被从表格中排除，而其他的保留在表格中(天线方向位于这些请求的可见域之前或之中)，从而在接下来的迭代中被考虑。
除了选择与每个候选轴线校准相关联的频率范围，步骤57还具有如图12所示的在每次迭代中动态建立新的要被考虑的轴线校准请求的功能。这些新的请求是在一个相同时间的监视轴线校准的新的请求，其方向包括在与雷达(如果所有频率被授权则为完全可见域，如果一些频率被授权则为部分可见域)的可见域122相邻的第一角度窗口121中，以及对于其他可能出现的类型的轴线校准的请求，如跟踪请求，其方向包括在与第一窗口121相邻的第二角度窗口123中。如原先指出的天线31的位置在考虑最后选择的轴线校准之后得到。
根据本发明的实施方式的优选模式，确定第一角度窗口121的大小使得对应于天线在等于半轴线校准的最大持续时间上旋转的角度，将最大延时加于其上，所述最大延时可以存在于轴线校准被选择的时刻和其实际被发射的时刻之间。
根据实施方式的这一优选模式，就其而言，第二角度窗口123的大小被确定为与方位角范围值DazLoadAdaptation成比例，所述值对应于在整个可见域的限制中的部分可见域的方位角范围的倍数。这一窗口例如可以等于0.5倍的方位角范围值DazLoadAdaptation。就其而言，这一理论限制等于两倍的部分可见域，在限制之外集中在这一扇区的局部负载可以不再被处理。
实际上，为了在包括在第一窗口121中的给定方向上动态创建监视轴线校准，根据本发明的方法考虑相关的轴线校准请求，而不是方向包括在第二窗口123中的监视轴线校准以及在以前迭代中创建的最后监视轴线校准。因此，考虑的监视轴线校准的方向是以前的监视轴线校准的方向，将如下定义和计算的方位角偏移OffsetAzSurv加于其上。
使雷达自适应于负载的这一逻辑的实施通过考虑由根据本发明的方法在两个相邻监视轴线校准间强加的方位角偏移OffsetAzSurv包括长期部分(long-term component)OffsetAzSurvLT和短期部分(short-term component)OffsetAzSurvST来完成。
负载的局部差异对OffsetAzSurvLT的影响很小。它的值对应于天线在轴线校准的平均持续时间内扫描的方位角扇区，通过考虑被固定为先验的技术轴线校准的百分比，在数秒的时间段上计算持续时间。
OffsetAzSurvST仅仅对局部负载变化起作用。它的值由下式给出：
OffsetAz SurvST＝DAz LoadOffsetAz～SurvLT/(DAzAdaptation Load-DAz Load)[3]
其中，DAzLoad对应于著名的雷达负载瞬时差异，在过载时为正的方位角值，在欠载时为负的方位角值。
要注意的是OffsetAzSurvST在过载(监视轴线校准在某一时间被丢弃的更多从而雷达负载日益增多地被释放)时为正，在欠载(监视轴线校准间的间隔在某一时间变紧从而日益增加地从过剩的雷达可用负载中获益)时为负，并且负载正常时为零。在重大且突然的局部过载情况下，本方法的轴线校准间的最大间隔将被限制。
所以方位角偏移实际上在处理区域中维持恒定，OffsetAzSurvST的计算仅在检测到新的过载或欠载(如当考虑跟踪轴线校准或天线旋转速度的变化时)的原因的情况下，或当负载状态变为正常时被执行。在后者情况下，方位角偏移被考虑为由OffsetAzSurvLT部分给出。
因此，方位角偏移的计算使发明是可能的，从而雷达过载或欠载的状态在宽度等于DazLoadAdaption的方位角扇区中被最好的处理，这一扇区的监视轴线校准间的方位角偏移将几乎恒定，并且这一扇区的入口和出口将在这些偏移中没有太突然的出现变化，由正被讨论的扇区的足够宽度来保证。
对于每个将来存储在候选轴线校准表格中的监视轴线校准，相应的轴线校准的方向被这样确定。
最后第七步骤57接下来是最后步骤58，包括处理在最后迭代中没有被保留的候选轴线校准，以及由于天线的方向已经离开了它们相应的管理可见域，在接下来迭代中不再可能候选的候选轴线校准；两种情况必须被考虑：
-如果候选轴线校准是监视轴线校准，则它被完全及简单地从候选轴线校准表格中删除，
-如果候选轴线校准不是监视轴线校准而是周期的(如跟踪轴线校准)，则它被保留在候选轴线校准表格中，但是状态去激活(在选择步骤它不被考虑)，并且它将被再次激活然后它的参数将在下一次天线旋转或在它的处于新的通过角度窗口123期间的下一周期中被更新(如它的位置和它的管理可见域)。
应该注意，在完成根据本发明的方法的各种步骤的迭代时，如果没有轴线校准被选择(“死时间”的检测)，则技术轴线校准被实施(参见图13)。然后启动新的迭代。
以同样的方式，如果候选轴线校准在给定迭代的第一步骤中数量不足，则技术轴线校准被选择。候选轴线校准的不足数量的处理实际上将不允许频率的有效管理，也就是说频率的等概率性的维持。然后启动新的迭代。
通过插入技术轴线校准管理“死时间”的原理在图13中进行解释。
如果在给定时刻t1没有激活的候选轴线校准，不管是因为考虑到天线的方位角，可用候选轴线校准131、132或133的可见域134、135或136在时刻t1天线波束不可达，还是因为一个或更多对应于与这些轴线校准相联系的频率的可用候选轴线校准137的可见域138的部分在时刻t(参见图10示出由于窗口103划分界线的容限对于天线轴线校准可达的例子)天线波束不可达，则给定持续时间的技术轴线校准139被插入。然后确定技术轴线校准执行结束的时刻t2，并查看在这一时刻，考虑到天线的旋转，是否以前的候选轴线校准131、132、133或137的某些变为激活。
如果变为激活，则激活的候选轴线校准被考虑。
如果没变为激活，则仍然没有候选轴线校准可达，另一个技术轴线校准1311被插入。
所述操作被重复直到对于给定时刻t3，考虑到这一时刻天线的方位角，第一候选轴线校准132，考虑到天线的方向，变为潜在地可达。
应该注意到，根据本发明，技术轴线校准的速率经由功能57调节(轴线校准间的偏移考虑时间的百分比，对于技术轴线校准由操作者定义先验并固定)。
通过使用所用雷达的天线的色散特性，根据本发明的方法，关于在天线旋转周期要执行的轴线校准，有利地能够用执行时间间隔的概念代替执行时刻的概念。因此能够以优化的方式通过确定在给定时间间隔(自己创建的)要被执行的轴线校准的执行顺序来管理雷达负载，以及能够插入目标轴线校准(如跟踪轴线校准)将这一雷达转换为多功能雷达。
通过监视轴线校准对这些负载变化(由插入跟踪轴线校准和天线旋转速度的波动引起)的偏移的自适应的功效能够和谐地管理雷达负载变化。
通过以随机或类似方式使用授权的或最少干扰频率能够有效管理频率。关于干扰，所述方法能够自适应于旋转间的干扰图以及瞬间监听最小干扰频率，从而最佳地选择要被使用的频率。
通过动态插入“激活跟踪”、“非协作目标识别(NCTR)”、“外部指定”等类型以及先进的抗干扰功能“Pick-A-Boo”(轴线校准在干扰方向附近的偏移，从而限制干扰的效果)的目标轴线校准的能力的功效，多功能类型操作的可能性是可达到的。对于具有宽带波形(倾斜方式频率调制)的NCTR轴线校准能力，以及为了避免关于目标位置的波束的偏离轴线校准，所述轴线校准将通过本发明的方法的功效被排序为几个减少频率倾斜(多倾斜波形的原理)的子轴线校准。
Claims (9)
1.一种用于管理雷达轴线校准发射的方法，所述雷达包括旋转速度可以随时间进程变化的旋转色散天线，根据所述天线在所考虑的时刻的可见域来执行所述管理，所述方法以迭代的方式应用到候选轴线校准，每个候选轴线校准在表格中与从授权的雷达频率集合中确定的候选频率集合相关联，所述方法包括在每次迭代中选择所述候选轴线校准中必须首先被执行的那个以及与这一轴线校准相关联的用于其执行的频率，所述方法的特征在于包括以下步骤：
-步骤(51)，在该步骤中对于所考虑的迭代，考虑到与候选轴线校准在所述表格中相关联的频率及天线指向的方向，将方向对于所述天线波瓣不可达的候选轴线校准排除；
-步骤(53)，在该步骤中对于每个剩余的轴线校准，考虑到天线指向的方向，将相关联的候选频率中的不处于能够在期望的方向上执行考虑的轴线校准的理论频率的给定相邻关系中的那些排除；
-步骤(55)，在该步骤中确定剩余频率中的一些是否受干扰，并且如果所有剩余频率都受干扰，则确定哪个频率受干扰最小；除了受最小干扰的频率之外，将受干扰频率排除；
-步骤(56)，在该步骤中将最少使用的频率从剩余候选频率中选出；将不与该频率相关联的剩余候选轴线校准排除；
将未被排除的与所述最少使用的候选频率相关联的候选轴线校准传送到负责实施相应的波形的装置；
-步骤(57)，创建新的轴线校准请求；每个新的轴线校准请求包括新的候选轴线校准或仍然没有被执行的候选轴线校准及相关联的候选频率集合，这些频率是所述授权频率中的包括在以随机方式在分配给所述雷达的频带B中确定的频带中的那些；
-最后步骤(58)，考虑到所述天线的旋转之后的所述可见域的转移，处理在完成当前迭代时所述轴线校准不再可见的情况；
所述形成方法的步骤以迭代方式进行重复，关联所述候选轴线校准和所述候选频率的表格在每一循环中被更新。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括中间步骤(52)，其包括排除如下所述候选轴线校准：如果它们在所考虑的迭代中最终被选择，则会导致一个或多个可见持续时间短的其他候选轴线校准的丢失。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括用于执行声明具有最高优先级的轴线校准的选择的第二中间步骤(54)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，创建新的轴线校准请求的步骤(57)保证对于每个候选轴线校准与包括在由两个频率fmin和fmax界定的间隔中的频率范围的所述关联，所述频率fmax是授权频率的所述域的最高频率，所述频率fmin是以随机方式在从授权频率的所述域的最低频率到大于Fmin且小于fmax的频率flimit_draw延伸的频域中选择的频率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过具有随频率递增而递减的概率密度的随机取出来获得所述频率fmin。
6.根据权利要求4或5中的一项所述的方法，其特征在于，确定所述频率flimit_draw，从而根据fmax定义包括n个数目的授权频率的频率间隔，n相对于包括在由Fmin和fmax限定的间隔中的授权频率数目而言较小。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了新的候选轴线校准的确定，创建新的轴线校准请求的步骤(57)考虑与可见域(122)相邻的用于新的监视轴线校准的确定的第一角度窗口(121)，以及与所述第一窗口(121)相邻的用于其余新的轴线校准的确定的第二角度窗口(123)，确定所述角度窗口121和123以便考虑天线的旋转。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述第一角度窗口(121)从而对应于所述天线在等于半轴线校准的最大持续时间的持续时间上旋转的角度，最大延时被加于其上，所述最大延时可以存在于轴线校准被选择的时刻和实际被发射的时刻之间；就其而言，所述第二角度窗口(123)的大小被定义为与方位角范围值DAzLoadAdaptation成比例，所述方位角范围值DAzLoadAdaptation对应于与部分可见域相对应的方位角范围的倍数，DAzLoadAdaptation在所有情况下都小于整个可见域。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(55)考虑关于最小受干扰频率的信息用于以两个可能的方式选择所述轴线校准，或者局部地通过瞬时监听所述受干扰的频率进行选择，或者全局地通过使用可用的干扰频率图进行选择。
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