CN107505599B - 一种旋转相控阵雷达电子波束指向实时控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转相控阵雷达电子波束指向实时控制方法，旋转相控阵雷达天线在方位上作机械360度旋转，电子波束能够在天线法向正负一定范围内和仰角一定范围内进行二维电描，恶劣天气以及平台摇摆时会造成天线机械旋转的转速不均匀，雷达任务执行时长与天线的波束驻留时长不匹配，经一段时间后，电子波束的指向与天线机械法向方位会相差过大，造成波束的不可达。本发明解决的方法是：通过计算上个调度时间内，所有电子波束执行时与天线机械法向方位的偏差的平均值，得出电子波束超前还是落后于天线机械法向方位，将此角度差换算成时间，将偏差时间加到在下个调度时间长度内，从而实现了电子波束指向的实时控制。

Description

一种旋转相控阵雷达电子波束指向实时控制方法
技术领域
本发明属于旋转相控阵雷达资源调度中的波束控制领域。
背景技术
二维旋转相控阵雷达在方位上机械旋转的同时，方位和仰角上均能实现电扫描，因此需要解决机械与电控的时间协调性。
传统的一维相扫三坐标雷达，在仰角上进行电控扫描，在方位上进行机械扫描，而二维相控阵雷达，天线的机械旋转由伺服控制，波束的电子扫描由波控控制，两者往往不一致。当两者在方位向的不一致累积误差超过了电子波束可回扫的范围时，将造成漏空域甚至工作混乱，因此需要进行协调同步控制。
因此旋转相控阵雷达在进行任务编排时要实时考虑伺服方位，将任务的执行时刻尽量安排在天线法向附近。由于天线在方位上做均匀转动，当某个方向上的任务量过重时，波束驻留时间资源不够用，需要占用该方位两侧的时间资源，方能完成任务。
对于搜索雷达，在没有目标跟踪的情况下，并且没有先验知识，则认为每个方向的威胁程度相同，则搜索雷达在每个方向安排的探测的波束相同。为了资源利用率最高，将任务量的执行时间与波束驻留时间安排相同，则天线法向和电子波束的指向会始终保持一致。如果一圈执行所有的任务需要的时间总和减少。并且每个任务之间没有空隙，那么一圈下来后，伺服会领先于电子波束经过多圈累积以后，任务执行需要的波束指向与天线实际波束指向将偏差到难以匹配。
因此需要实时的监控和补偿调度时间与伺服的指向差。
发明内容
电子波束指向的偏差过大是指由天线的转速不均匀和安排的任务与天线转动的周期不匹配两方面造成的电子波束执行时与当前的伺服方位相差过大，在波束调度编排时刻分别计算天线转速不均匀造成的角度偏差和任务负载量与天线周期不匹配造成的角度偏差，通过将两个角度偏差换算为时间偏差，将时间偏差在下个调度间隔内控制，实现了电子波束指向偏差的实时控制。
本发明的针对旋转相控阵雷达伺服转速不均匀引起的电子波束偏移问题，提出了一种调度时间实时补偿方法。由于气象大风，船的纵横摇等因素，会让伺服偏离正常转速，引起电子波束与伺服法线方向偏移过大，造成波束的不可达，以及完成任务的质量下降。通过每个调度间隔读取伺服的方位，计算出调度间隔之间天线转过的角度。减去标准值后得出由于转速不均匀造成的偏移的角度，将偏移的角度转化为时间，将时间加到下个调度间隔中，实现偏移的补偿。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
附图1是一种旋转相控阵雷达电子波束指向实时控制方法。
附图2是转速不均匀造成的角度偏差的计算流程。
具体实施方式
本发明提出的一种调度时间实时控制方法，具体实现步骤如下：
1.利用看门狗定时器，每个调度间隔产生一次中断，如果调度间隔选取为100ms，则定时器每100ms产生一个中断。
2.中断到来时读取伺服的方位并记录，将本中断到来时读取的伺服方位与上次中断记录的方位相减，得出当前调度间隔内天线转过的角度。
3.将此角度与天线转速均匀的情况下100ms的标准的角度相减，得出上次调度间隔天线转速不均匀引起的角度差。
4.将此角度差除以标准转速，计算出偏移的时间量。
5.每次波束发射时记录发射的角度与伺服的角度的差。统计一个调度间隔内所有的波束的差值，并计算平均值。
6.按照步骤4的方法，将发射的差值平均值换算为时间。
7.将计算的由天线转速不均匀造成的时间偏差和任务不匹配造成的时间偏差加上标准的调度间隔，作为下次的调度间隔。
8.当下次调度间隔到来时，重复步骤1-5。

Claims (1)

1.一种旋转相控阵雷达电子波束指向实时控制方法，其特征在于包含以下步骤：
S1：计算天线转速不均匀造成的角度偏差：
S1-1：定时器每调度间隔的时长触发一次中断，每次中断到来时，触发一次资源调度任务，在每一次资源调度开始时，读取寄存器中存放的伺服的当前方位并记录下本次读取的伺服方位；
S1-2：将本次记录的方位值与上次记录的方位值相减，得出当前调度间隔内天线实际上转过的角度；
S1-3：天线的周期除以调度间隔的大小得出每个天线周期内总的调度间隔数，全方位360度除以总的调度间隔数，得出每个间隔内天线理论上转过的角度；
S1-4：将步骤S1-2中计算出本间隔内实际转过的角度减去步骤S1-3中理论上转过的角度，得出天线转速不均匀造成的角度偏差；
S2：计算任务量与天线周期不匹配造成的角度偏差：
S2-1：相控阵天线的波控，在每个电子波束的发射时刻，实时读取寄存器中存放的伺服的当前方位；
S2-2：将电子波束实际指向的方位减去伺服方位，得出本电子波束与伺服的角度偏差；将本调度间隔内所有的电子波束发射的角度偏差记录完毕后，发送给资源调度；
S2-3：资源调度在调度间隔的中断到来时，将波控发来的每个电子波束的角度偏差求和，然后除以本调度间隔内的电子波束的总数，得出电子波束发射时的平均角度偏差，此平均角度偏差即为任务量与天线周期不匹配造成的角度偏差；
S3：将角度偏差换算为时间偏差，所述角度偏差为S1和S2计算的角度偏差之和：天线的周期除以360度得出天线转过1度时需要的时间，天线转过1度时需要的时间乘以角度偏差即为时间偏差；
S4：将时间偏差在下个调度间隔内补偿：将理论上的调度间隔加上时间偏差作为新的调度间隔，如果时间偏差为负，说明伺服超前于电子波束，新的调度间隔小于理论上的调度间隔，即在本调度间隔对应的方位上安排更少的任务让电子波束追赶上伺服方位，反之若时间偏差为正，说明电子波束超前于伺服，新的调度间隔大于理论上的调度间隔，在本调度间隔内对应的方位上安排更多的任务让电子波束等着伺服方位，实现了电子波束指向的实时控制。
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