CN105182309B - 一种动态调整雷达角误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态调整雷达角误差的方法，包含以下步骤：获取雷达在不同接收信噪比下对应的雷达角误差标准差，并形成在不同雷达工作模式下，雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线；将雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线划分成若干段，并确定每一段的斜率；根据实时获取到的接收信噪比，确定对应的斜率，并结合指挥系统上注的斜率调整参数获得动态调整系数；根据雷达角误差的实时测量值及动态调整参数获得雷达角误差实时输出值。本发明利用接收信号的信噪比信息动态调整输出给伺服系统的雷达角误差，可以在信噪比较低时减弱天线振荡、彻底消除天线剧烈振荡，还可避免近距因雷达角闪烁丢失目标的情况，提高雷达的跟踪性能和系统稳定性。

Description

一种动态调整雷达角误差的方法

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种动态调整雷达角误差的方法。

背景技术

雷达角误差是通过对回波信号的处理而提取到的天线指向与目标视线方向之差形成的角误差信息。连续跟踪雷达将提取的雷达角误差送入闭环的角伺服系统，驱动天线波束的指向随目标运动而运动，从而实现对目标的精密跟踪。

由于噪声、角闪烁等因素的存在，雷达提取的角误差是随机变化的，特别是在接收信号的信噪比较低时，雷达角误差变化较大，往往造成伺服系统控制天线剧烈的振荡，影响雷达的跟踪精度和系统的稳定性。

申请号为201410341966.1的专利文献公开了一种自适应处理雷达天线位置振荡的方法，其是通过增加天线位置环反馈控制，伺服系统周期性地检测雷达天线的跟踪位置误差，当检测到雷达天线位置振荡后，在每个运算周期逐次地减少控制位置环路的比例系数和积分系数，减少输出电压消除振荡。这样处理能有效减少天线的剧烈振荡，但此方法是在天线已经发生振荡后，通过闭环控制慢慢减弱振荡，而且目标在近距时通常切向速度较大，如果角闪烁比较明显就会很容易导致丢失目标。

现有技术中对雷达角误差的处理常采用滤波的方法，也就是平滑处理来保证数据的平稳变化。如非专利文献，文献1《跟踪雷达角误差分析及滤波器设计》(“舰船电子对抗”，No.4，1995)及文献2《浅谈机载雷达角误差处理》(“甘肃科技”，Vol. 30 No.17，Sept.2014)，文献3《雷达伺服系统控制精度的研究》（“哈尔滨工业大学学位论文”，2009），其中文献1采用卡尔曼滤波对提取的雷达角误差进行处理，文献2采用alpha-beta滤波对提取的雷达角误差进行处理，文献3对雷达角误差的滤波进行了更深入的研究，除了介绍上述两种滤波方法外，还详细的描述了PID滤波，并比较和分析了它们的优缺点，对雷达角误差的滤波处理，能一定程度的改善伺服机构的控制性能和雷达角度测量性能，但存在较大的滤波响应时间，且在接收信噪比较低雷达角误差测量误差较大时滤波处理效果有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态调整雷达角误差的方法，利用接收信号的信噪比信息动态调整输出给伺服系统的雷达角误差，达到减弱天线振荡、彻底消除天线剧烈振荡的目的，可以避免近距因雷达角闪烁丢失目标的情况，还可根据需要选择滤波处理，可大大缩短响应时间，提高雷达的跟踪性能和系统稳定性。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种动态调整雷达角误差的方法，其特点是，包含以下步骤：

S1、测试雷达角误差标准差，选取雷达工作模式，获取雷达在不同接收信噪比下对应的雷达角误差标准差，并形成在不同雷达工作模式下，雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线；

S2、确定关系曲线的斜率，将雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线划分成若干段，并确定每一段的斜率；

S3、确定动态调整系数，根据实时获取到的接收信噪比，确定对应的斜率，并结合指挥系统上注的斜率调整参数获得动态调整系数；

S4、确定雷达角误差输出值，根据雷达角误差的实时测量值及动态调整参数获得雷达角误差实时输出值，将雷达角误差实时输出值经滤波处理后获得雷达角误差输出值，并将雷达角误差输出值输出至伺服系统。

所述的步骤S1中雷达工作模式包含近距工作模式、中距工作模式及远距工作模式。

所述的步骤S1中采用多项式拟合的方法拟合雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线。

所述的步骤S2中，进一步包含将若干段曲线用直线拟合，以使每一段曲线的斜率一致。

所述的步骤S3中，动态调整系数的计算公式为，其中r表示动态调整系数，SNR表示实时获取到的接收信噪比，a表示实时获取到的接收信噪比对应的关系曲线的斜率，k为指挥系统上注到雷达的斜率调整参数，k的取值为0~N-1，N表示指挥系统上注到雷达的斜率调整参数的调整等级。

本发明一种动态调整雷达角误差的方法与现有技术相比具有以下优点：通过直接处理输出给伺服机构的雷达角误差达到减弱天线振荡、彻底消除天线剧烈振荡的目的，而且可以避免近距因雷达角闪烁丢失目标的情况，提高雷达的跟踪性能和系统稳定性；根据接收信噪比动态调整雷达角误差，在较低信噪比时比直接滤波处理具有更好的控制稳定性和角度测量性能；接收信噪比变化较大时，雷达角误差动态调整，缩短滤波响应时间，提高雷达快速跟踪性能，特别是在距离工作模式切换时；可以减小雷达角误差受接收信噪比的影响，保证雷达工作的稳定性和性能的一致性；可以根据需要从指挥系统上注“斜率调整”参数，控制接收信噪比对雷达角误差输出值的影响，尤其适用于星载跟瞄雷达和一般跟踪雷达；在雷达角闪烁比较明显时，保证雷达能持续跟踪的基础上将“斜率调整”变大，可以一定程度的抑制雷达角闪烁对角度测量精度的影响。

附图说明

图1为本发明一种动态调整雷达角误差的方法的流程图；

图2为雷达在不同工作模式下雷达角误差标准差随接收信噪比变化的关系曲线测试结果示意图；

图3为采用多项式拟合的方法拟合雷达角误差标准差随接收信噪比变化的关系曲线示意图；

图4为不同斜率调整参数所对应的动态调整系数；

图5为斜率调整参数k=0时动态调整前后雷达角误差标准差对比图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种动态调整雷达角误差的方法，包含以下步骤：

S1、测试雷达角误差标准差，选取雷达工作模式，获取雷达在不同接收信噪比下对应的雷达角误差标准差，并形成在不同雷达工作模式下，雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线。

在本实施中，较佳地，在微波测试紧缩场中，调整目标模拟器位置，使模拟的目标位于雷达（1°，1°）的位置，雷达在工作模式1状态下稳定跟踪目标后，调整雷达测试信号发射功率，记录雷达接收信号的接收信噪比和雷达角误差，统计雷达角误差在不同接收信噪比下的标准差，如图2所示，在雷达工作在工作模式2和工作模式3状态下进行同样的测试。

雷达工作模式包含近距工作模式、中距工作模式及远距工作模式，一般不同工作模式雷达发射信号脉宽不同，信号形式也可能不同。

在本实施例中，采用多项式拟合的方法拟合雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线，如图3所示，通过多项式拟合雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线，便于将关系曲线划分成几个分段并尽量准确的确定各分段的斜率，如果不同工作模式下雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线差异较大，为得到更好的性能，可以再根据不同工作模式进行划分。

S2、确定关系曲线的斜率，将雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线划分成若干段，并确定每一段的斜率。

在本实施例中，根据性能的需要，将雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线划分成M段，每段斜率近似相同，分别用直线拟合各段曲线，以使每一段曲线的斜率一致，并得到相应的斜率a(i)，i=1,…,M。

S3、确定动态调整系数，根据实时获取到的接收信噪比，确定对应的斜率，并结合指挥系统上注的斜率调整参数获得动态调整系数。

动态调整系数的计算公式为，其中r表示动态调整系数，SNR表示实时获取到的接收信噪比，a表示实时获取到的接收信噪比对应的关系曲线的斜率，k为指挥系统上注到雷达的斜率调整参数，k的取值为0~N-1，N表示指挥系统上注到雷达的斜率调整参数的调整等级。

在本实施例中，根据需要确定斜率调整参数k，共分为N个等级，k从0到N-1由指挥系统上注雷达，调节雷达角误差输出值随接收信噪比自适应动态调整的比例，N的值确定可供调整的等级。可以设置成当斜率调整参数为k=0时，调整系数随接收信噪比变化最明显，调整幅度最大，当k=N时，所有调整系数为1，雷达角误差的输出就是雷达角误差的实时测量值，不随接收信噪比的变化而调整，也可以设定当k从N到0时，调整力度越来越小。

图4中表示的是斜率调整参数k分别为0,…,7（共8阶，N=8）时的雷达角误差输出值随接收信噪比动态调整系数，通过调节斜率调整参数k可以控制雷达角误差随接收信噪比调整的幅度，当k=7时，动态调整系数均为1，表示不进行调整，雷达角误差输出值等于测量值，当k=0时，动态调整幅度最大。

S4、确定雷达角误差输出值，根据雷达角误差的实时测量值及动态调整参数获得雷达角误差实时输出值，将雷达角误差实时输出值经滤波处理后获得雷达角误差输出值，并将雷达角误差输出值输出至伺服系统。

在本实施例中，根据雷达角误差实时测量值E_m和关系式E_o=E_m*r确定雷达角误差实时输出值E_o。然后再根据需要进行相应的滤波处理，即可得到输出给伺服系统的雷达角误差。通过上述步骤的处理后，雷达角误差输出值自适应动态调整后的效果如图5所示。图5中工作模式1实测表示雷达在没有根据接收信噪比动态调整雷达角误差时测量的标准差，工作模式1调整后表示利用本发明的方法根据接收信噪比动态调整后雷达角误差的标准差，工作模式2和工作模式3类似。从图中看出，调整后雷达角误差受接收信噪比的影响明显要小，尤其在接收信噪比较小时更平稳。

具体地，本发明根据微波试验紧缩场中测试的雷达角误差，统计其标准差随接收信噪比变化的斜率来确定输出给伺服机构的雷达角误差随接收信噪比自适应动态调整的斜率，同时通过指数控制的方式运用指挥系统上注给雷达的“斜率调整”参数来调节雷达角误差输出值随接收信噪比自适应动态调整的比例。通过上述处理可以实现：在接收信噪比较大时，测量得到的雷达角误差稳定度和准确度较高，此时给提取的雷达角误差一个较小的调整，输出给伺服机构以较快较稳定地驱动雷达天线跟踪目标；在接收信噪比较小时，测量得到的雷达角误差稳定度和准确度较差，此时给提取的雷达角误差一个较大的调整，以减弱天线的振荡，彻底消除天线的剧烈振荡。通过上述的动态调整处理，既可以保证目标距离较近（一般信噪比较大，目标角速度也较大）情况下的快速稳定跟踪，也可以保证目标距离较远（一般信噪比较小，目标角速度也不会太大）情况下的稳定跟踪，并提高角度测量精度。

另外，本发明具备由指挥系统上注雷达 “斜率调整”参数，实现动态调整策略的更改功能，在近距雷达角闪烁比较明显时，可以通过上注参数降低雷达角误差随接收信噪比动态调整的比例，抑制雷达角闪烁的影响。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种动态调整雷达角误差的方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、测试雷达角误差标准差，选取雷达工作模式，获取雷达在不同接收信噪比下对应的雷达角误差标准差，并形成在不同雷达工作模式下，雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线；

S2、确定关系曲线的斜率，将雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线划分成若干段，并确定每一段的斜率；

S3、确定动态调整系数，根据实时获取到的接收信噪比，确定对应的斜率，并结合指挥系统上注的斜率调整参数获得动态调整系数；

S4、确定雷达角误差输出值，根据雷达角误差的实时测量值及动态调整参数获得雷达角误差实时输出值，将雷达角误差实时输出值经滤波处理后获得雷达角误差输出值，并将雷达角误差输出值输出至伺服系统；

所述的步骤S3中，动态调整系数的计算公式为r＝|a×SNR|^(N-K)/N，其中r表示动态调整系数，SNR表示实时获取到的接收信噪比，a表示实时获取到的接收信噪比对应的关系曲线的斜率，k为指挥系统上注到雷达的斜率调整参数，k的取值为0～N-1，N表示指挥系统上注到雷达的斜率调整参数的调整等级。

2.如权利要求1所述的动态调整雷达角误差的方法，其特征在于，所述的步骤S1中雷达工作模式包含近距工作模式、中距工作模式及远距工作模式。

3.如权利要求1所述的动态调整雷达角误差的方法，其特征在于，所述的步骤S1中采用多项式拟合的方法拟合雷达角误差标准差与接收信噪比的关系曲线。

4.如权利要求1所述的动态调整雷达角误差的方法，其特征在于，所述的步骤S2中，进一步包含将若干段曲线用直线拟合，以使每一段曲线的斜率一致。