CN108828595A - 一种s波段相控阵雷达的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种S波段相控阵雷达的控制方法，属于雷达领域。本发明包括如下步骤：显示处理、信号处理、航迹处理、通信管理。本发明可以根据雷达的不同工作模式，进行波形管理，决定波形类型、波束驻留时间、扫描速率等；进行显示方式控制，并根据获取的目标和背景数据形成终端PPI、B型显示或地图显示；在地图显示方式下，可根据雷达和目标位置进行遮挡判断；进行雷达设备的自检控制，定位和显示分机或单元的故障。进行检测控制；向信号处理分机输出雷达模式控制码、工作频率控制码以及其他雷达工作参数。

Description

一种S波段相控阵雷达的控制方法

技术领域

本发明属于雷达领域，涉及一种S波段相控阵雷达的控制方法。

背景技术

S波段三坐标雷达能发现海上、陆地、低空目标，系统采用模块化设计和多种工作方式，操控简单，综合性能较高。可联动光电成像设备对发现的目标进行属性识别并显示视频信息。适用于海、陆、空等部门对低、小、慢目标的监控。

但目前没有一个合理利用雷达进行监控的控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种S波段相控阵雷达的控制方法，旨在合理利用雷达，使得雷达的利用效率提高。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）显示处理

在雷达控制操作界面上，对海面上目标，根据操作员定义的的雷达搜索方式和搜索扇区进行处理，形成雷达工作时序，控制波束发射，进行目标检测，并把波束序列信息发送给信号处理分系统；

（2）信号处理

信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理，形成原始目标检测点迹数据，对点迹数据进行点迹凝聚处理后，再对凝聚后的点迹数据进行特征提取，将特征参数打入点迹包后送到航迹处理；

（3）航迹处理

完成雷达帧间的多目标点点、点航相关、滤波与预测处理，更新已有的航迹或产生新航迹；融合一次雷达和二次雷达信息，然后把航迹数据发送到通信管理处理；

（4）通信管理将点迹-航迹信息转发给显示处理进行屏显，同时转发至视频记录重演和上报目标信息。

进一步的技术方案在于，在雷达控制操作界面上，对海面上目标，根据操作员定义的的雷达搜索方式和搜索扇区进行处理，形成雷达工作时序，控制波束发射，进行目标检测，并把波束序列信息发送给信号处理分系统；

进一步的技术方案在于，信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理，形成原始目标检测点迹数据，对点迹数据进行点迹凝聚处理后，再对凝聚后的点迹数据进行特征提取，将特征参数打入点迹包后送到航迹处理；

进一步的技术方案在于，完成雷达帧间的多目标点点、点航相关、滤波与预测处理，更新已有的航迹或产生新航迹；融合一次雷达和二次雷达信息，然后把航迹数据发送到通信管理处理；

进一步的技术方案在于，还包括对雷达的校正处理：计算机接收雷达校正指令，计算雷达接收和发射的校正参数，并将校正结果显示处理进行屏显，由操作员确定更新雷达校正数据表；校正参数包括雷达天线阵面、雷达接收和发射的数据、雷达接收和发射之间的福相。

进一步的技术方案在于，信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理包括数字脉压、滤波运算、恒虚警处理、门限控制、回波强度分析、副瓣匿影、距离速度解模糊、初始目标处理、原始点迹凝聚、高度测量。

进一步的技术方案在于，所述特征提取是根据雷达探测的目标/干扰回波起伏统计特征、波形统计特征、多谱勒维统计特征、时域运动特征信息，对点迹进行特征综合隶属度运算、并统一划分质量等级，在点航相关时大幅提高目标点迹的正确关联概率；同时还可进行目标粗分类、有源干扰点迹自动滤除等精细化处理工作。

进一步的技术方案在于，所述航迹处理完成点迹相关、跟踪滤波、确认和跟踪请求，完成目标确认、起始、相关、滤波预警、航迹管理和波束调度请求，计算目标的位置、速度、航向，将目标的探测点迹序列形成目标的航迹信息，上报航迹信息；数据处理软件可以实现全自动，半自动和人工录取方式，具备区域控制能力，可以实现各种全自动，半自动目标跟踪目标区域管理能力；数据处理资源管理软件的链路检查、工作状态转换、内部时间统一设置控制命令。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明可以根据雷达的不同工作模式，进行波形管理，决定波形类型、波束驻留时间、扫描速率等；进行显示方式控制，并根据获取的目标和背景数据形成终端PPI、B型显示或地图显示；在地图显示方式下，可根据雷达和目标位置进行遮挡判断；进行雷达设备的自检控制，定位和显示分机或单元的故障。进行检测控制；向信号处理分机输出雷达模式控制码、工作频率控制码以及其他雷达工作参数。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明雷达边扫描边跟踪方式数据处理流程；

图2是本发明信号处理通信界面；

图3是伺服控制界面；

图4是整机状态界面；

图5 高级设置界面；

图6 航迹设置界面；

图7 警戒区设置界面；

图8 航迹回放界面；

图9 态势回放设置界面；

图10 单兵雷达软件界面。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提供了一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）显示处理

在雷达控制操作界面上，对海面上目标，根据操作员定义的的雷达搜索方式和搜索扇区进行处理，形成雷达工作时序，控制波束发射，进行目标检测，并把波束序列信息发送给信号处理分系统；

（2）信号处理

信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理，形成原始目标检测点迹数据，对点迹数据进行点迹凝聚处理后，再对凝聚后的点迹数据进行特征提取，将特征参数打入点迹包后送到航迹处理；

（3）航迹处理

完成雷达帧间的多目标点点、点航相关、滤波与预测处理，更新已有的航迹或产生新航迹；融合一次雷达和二次雷达信息，然后把航迹数据发送到通信管理处理；

（4）通信管理将点迹-航迹信息转发给显示处理进行屏显，同时转发至视频记录重演和上报目标信息。

优选地，在雷达控制操作界面上，对海面上目标，根据操作员定义的的雷达搜索方式和搜索扇区进行处理，形成雷达工作时序，控制波束发射，进行目标检测，并把波束序列信息发送给信号处理分系统；

优选地，信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理，形成原始目标检测点迹数据，对点迹数据进行点迹凝聚处理后，再对凝聚后的点迹数据进行特征提取，将特征参数打入点迹包后送到航迹处理；

优选地，完成雷达帧间的多目标点点、点航相关、滤波与预测处理，更新已有的航迹或产生新航迹；融合一次雷达和二次雷达信息，然后把航迹数据发送到通信管理处理；

优选地，还包括对雷达的校正处理：计算机接收雷达校正指令，计算雷达接收和发射的校正参数，并将校正结果显示处理进行屏显，由操作员确定更新雷达校正数据表；校正参数包括雷达天线阵面、雷达接收和发射的数据、雷达接收和发射之间的福相。

优选地，信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理包括数字脉压、滤波运算、恒虚警处理、门限控制、回波强度分析、副瓣匿影、距离速度解模糊、初始目标处理、原始点迹凝聚、高度测量。

优选地，所述特征提取是根据雷达探测的目标/干扰回波起伏统计特征、波形统计特征、多谱勒维统计特征、时域运动特征信息，对点迹进行特征综合隶属度运算、并统一划分质量等级，在点航相关时大幅提高目标点迹的正确关联概率；同时还可进行目标粗分类、有源干扰点迹自动滤除等精细化处理工作。

优选地，所述航迹处理完成点迹相关、跟踪滤波、确认和跟踪请求，完成目标确认、起始、相关、滤波预警、航迹管理和波束调度请求，计算目标的位置、速度、航向，将目标的探测点迹序列形成目标的航迹信息，上报航迹信息；数据处理软件可以实现全自动，半自动和人工录取方式，具备区域控制能力，可以实现各种全自动，半自动目标跟踪目标区域管理能力；数据处理资源管理软件的链路检查、工作状态转换、内部时间统一设置控制命令。

实施例

一、任务需求

1)根据雷达的不同工作模式，进行波形管理，决定波形类型、波束驻留时间、扫描速率等。

2）进行显示方式控制，并根据获取的目标和背景数据形成终端PPI、B型显示或地图显示。

3）在地图显示方式下，可根据雷达和目标位置进行遮挡判断。

4）进行雷达设备的自检控制，定位和显示分机或单元的故障。进行检测控制。

5）向信号处理分机输出雷达模式控制码、工作频率控制码以及其他雷达工作参数。

二、显示处理屏显要求

在工作模式1下，提供两种显示方式：偏心PPI方式、地图方式。在工作模式2下用偏心PPI方式显示。在工作模式3下用B型显示。

1图像颜色

刻度线颜色：浅兰色。

远离雷达的动目标为绿色。

逼近雷达的动目标为红色

跟踪的动目标为黄色

2偏心PPI显示

画面底色为黑色。

刻度线

方位：共7根刻度线：

距离：共6根刻度线；

目标图像

图像像素：每个目标4X2(横×纵)：

图像缩放

提供2倍、4倍和8倍放大显示。

3 B型显示

画面底色为黑色。

刻度线

方位：共7根刻度线；

距离：共6根刻度线；

目标图像

图像像素：每个目标4×2(横X纵)；

图像缩放

提供2倍、4倍和8倍放大显示。

4地图显示

以地图为背景显示目标图像；

提供背景以地图为背景的雷达图像放大、缩小、漫游功能。

地图上叠加带刻度的方位圈，波束扫描线占1°的角度。

5目标数据显示

显示内容

目标编号；

运动目标／静止目标；

获取的目标参数：距离、方位、仰角、速度、幅度。

·显示方式

字符显示：字符为黑色。

当点击目标数据，并输入编号后，显示该目标的所有信息。

6 BIT显示

显示内容：

各故障诊断点诊断结果：正常／故障。

显示方式

a)有故障时进行提示。点击BIT时，显示故障位置。

b)记录：记录故障信息。

7雷达控制与参数设置

控制方案应能对扫描范围、工作模式、工作频率、波形类型、波束驻留时间、扫描速率等进行设置、控制。

三、控制方案组成

根据系统设计方案，本雷达控制方案主要由信号处理、数据处理、监控、显控以及伺服控制等几部分组成。其中信号处理包括校正处理、目标处理、通信管理、视频记录重演、雷达情报显示。为了保证系统的高可靠性，监控在设计时各分系统故障状态及控制信息均通过光纤或网络进行传输。伺服分系统包括天线伺服分系统控制方案配置项。

（1）校正处理

校正处理计算机接收雷达校正指令，计算雷达接收和发射的校正参数，并将校正结果送显示，由操作员确定更新雷达校正数据表。校正处理与硬件接口设备配合，采集雷达天线阵面、收发组件模块的数据，校正收发单元之间的福相。对阵面工作参数和工作状态进行控制。

（2）信号检测

信号检测主要完成不同波束的目标检测及点迹提取。信号检测是完成信号处理的重要模块，完成数字脉压、滤波运算、恒虚警处理、门限控制、回波强度分析、副瓣匿影、距离速度解模糊、初始目标处理、原始点迹凝聚、高度测量等功能。不同的工作模式自动选用不同的功能模块，塔建信号处理数据处理流程。

（3）点迹综合

点迹综合主要完成原始点迹的检查和距离与方位凝聚及目标识别的综合决策。原始点迹的检测准则按照雷达工作模式的设置参数进行。距离凝聚主要完成同一方位，不同距离单元幅度极值点的参数提取，然后进行相关匹配处理。方位凝聚主要进行相邻方位同一距离单元点迹的凝聚。点迹处理将统计杂波数量、强度，为信号处理提供杂波抑制的参数和门限。综合决策是通过特征库特征对分类融合的目标特性进行最终判别，输出目标的分类识别结果，为波束控制、威胁等级计算和目标跟踪模型选择提供依据。

（4）点迹特征提取

点迹特征提取模块根据雷达探测的目标/干扰回波起伏统计特征、波形统计特征、多谱勒维统计特征、时域运动特征等信息，对点迹进行特征综合隶属度运算、并统一划分质量等级，在点航相关时大幅提高目标点迹的正确关联概率；同时还可进行目标粗分类、有源干扰点迹自动滤除等精细化处理工作。

（5）航迹处理

航迹处理完成点迹相关、跟踪滤波、确认和跟踪请求等。完成目标确认、起始、相关、滤波预警、航迹管理和波束调度请求等功能，计算目标的位置、速度、航向等参数，将目标的探测点迹序列形成目标的航迹信息，上报航迹信息。数据处理可以实现全自动，半自动和人工等录取方式，具备区域控制能力，可以实现各种全自动，半自动目标跟踪目标区域管理能力。数据处理资源管理的链路检查、工作状态转换、内部时间统一设置等控制命令。

（6）通信管理

通信管理完成外部数据的接入和输出管理，系统内部数据交换管理，负责雷达系统和外部系统(如上级情报系统、指挥中心等)之间的信息收集和分发，完成通信协议的动态加载、通信方式动态配置、上报情报定制、报文解析与分发、通信链路维护、通信安全防护处理、通信设备的管理和设备监视等功能。

(7)雷达监控显示

雷达监控显示主要负责雷达整机信息的监视和控制，负责监控天线阵面状态信息并进行故障定位，负责显示、装订标校结果。

通过人机接口对收发组件的频率点和通道相位进行控制、对天线转速进行控制，同时接收并显示收发组件状态信息、伺服驱动系统状态信息、阵面冷却系统状态信息、阵面供电系统状态信息等。

(8)记录重演

记录重演主要是对点航迹数据进行记录重演，主要是通过雷达情报显示中记录重演模块来完成，数据以文件形式保存在对应的记录设备中。雷达情报显示可以控制点航迹数据的记录与重演。

(9)雷达情报显示

雷达情报显示处理完成任务管理、数据处理等信息的综合显示，提供人机接口和图、文、表等多种显示方式。显示种类包括目标参数显示、原始信息显示、表格显示等。

提供人机交互接口，显示点航信息、定位信息、时间信息等，可以进行多种地图操作和人工干预操作，同时负责全机状态采集、监视和控制。具有子窗口显示功能，可以设置子窗口显示目标距离-高度窗：具有微表显示功能，微表显示航迹信息包括批号、距离、方位、速度和航向。接收来自航迹处理的数据，进行相应的处理，处理信息包括时间信息、定位信息、点迹信息、航迹信息、目标分合批信息、目标改换批信息和目标作废信息等。

(10)天线伺服

天线伺服驻留在伺服分系统的PLC控制器内。天线伺服的主要功能包括雷达天线的驱动控制、协议解析、角度上报等。

四、控制方案处理流程

控制方案主要处理流程主要是指目标检测与跟踪任务处理流程。雷达采用边跟踪边搜索(TWS)工作方式。边跟踪边搜索工作方式是在雷达搜索过程中一方面要对目标进行跟踪，另一方面还要继续对整个空域进行搜索，不单独进行跟踪探测。雷达边扫描边跟踪工作方式数据流程图如图1所示。

其处理流程为：

（1）显示处理对操作员定义的搜索方式和扇区进行处理，把工作状态发送至信号处理，形成雷达工作时序，控制波束发射，并把波束序列信息发送给信号处理分系统；

（2）信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理，形成原始点迹数据，经过信号处理点迹凝聚处理后再对凝聚后的点迹数据进行特征提取，将特征参数打入点迹包后送到航迹处理；

（3）航迹处理完成雷达帧间的多目标点点、点航相关、滤波与预测处理，更新已有的航迹或产生新航迹。融合一次雷达和二次雷达信息，然后把航迹数据发送到通信管理处理；

（4）通信管理将点迹-航迹信息转发给显示处理，同时转发至视频记录重演和上报目标信息。

五、控制方案功能设计

1 信号处理通信控制

信号处理通信主要按照通信协议将协议帧发送给信号处理机，信号处理机根据接收到的协议帧解析出相关的参数进行处理。具体参考图2。

2伺服通信控制

伺服通信控制主要设置转台的转动方向、转动速度、方位驻留、转台工作及停止、雷达经纬度值及北向夹角的获取，如图3所示。

3雷达工作状态

雷达工作状态主要是通过主机的状态上报帧来获取各个模块的工作情况，具体如下图所示，其中红色表示相应模块出现故障，绿色表示相应模块工作正常，如图4所示。

4高级设置

高级设置主要涉及到目标凝聚，航迹形成参数，收发天线赋形等方面的设置。在对话框中可以设置发射天线采用那种赋形方向图，接收天线由于采用DBF方式，因此可以选择关闭某个接收波束来实现只看低空或者只看海面目标，如图5所示。

5 航迹设置按钮

点击此按钮后将出现航迹设置对话框。在本对话框中可以设置与航迹相关的参数，如图6所示。

手动航迹：选中表示打开手动航迹。

自动航迹：选中表示雷达控制方案会根据相应的算法生成自动航迹，并用航迹线将同一目标连接起来，形成航迹。

显示临时航迹：选中表示显示临时航迹。

显示稳定航迹：选中表示显示稳定的航迹。

历史航迹点数：表示显示在一条航迹中的最大目标点数。

一般情况下只需选择自动航迹，显示稳定航迹，航迹点数设置为6.

6警戒区域设置按钮

点击此按钮后将出现警戒区域设置界面。在此界面可以设置警戒区域半径，在目标进入此区域后雷达控制方案将在详细信息界面进行提示，如图7所示。

7航迹回放按钮

点击此按钮后将出现航迹回放对话框，在选择时间段与目标之后将在地图上回放出目标的航线，包括经纬度与时间，速度等信息如图8所示。

操作步骤：

1：选择开始时间与结束时间，并点击查询按钮。

2：选中列表中的一个时间段，点击播放即可。

8态势回放按钮

点击此按钮后将出现态势回放对话框。在选择了时间段以及回放类型之后，将根据选择的回放类型对数据进行回放，包括一下两个类型：如图9所示。

原始点回放：将自动打开原始点显示对话框，并将选择的时间段中的原始点信息显示到界面上。

点迹显示区域的横轴为方位度数，纵轴为距离。点迹显示区域的左下方按钮可以控制显示方式，B显为笛卡尔坐标显示，P显为极坐标显示。图中①是点迹显示区域，显示点迹的方位与距离。②是点迹列表区域，是将点迹按照列表的方式显示出原始点的主要信息。③是显示的点迹，绿色点迹表示远离的目标，红色点迹表示靠近的目标。

5.9 整机界面设计

雷达控制方案的整机界面如图10所示；

海视雷达控制方案的主界面包括一下几个部分：

标题栏：显示海视雷达控制方案的logo。

地图扫描圈：显示地图信息，以及扫描范围，目标等。

状态栏：显示硬件状态。

详细信息列表：显示本船方位，以及目标等信息。

工具栏：主要操作界面，为用户提供方便的操作方式。

Claims (8)

1.一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）显示处理

在雷达控制操作界面上，对海面上目标，根据操作员定义的的雷达搜索方式和搜索扇区进行处理，形成雷达工作时序，控制波束发射，进行目标检测，并把波束序列信息发送给信号处理分系统；

（2）信号处理

信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理，形成原始目标检测点迹数据，对点迹数据进行点迹凝聚处理后，再对凝聚后的点迹数据进行特征提取，将特征参数打入点迹包后送到航迹处理；

（3）航迹处理

完成雷达帧间的多目标点点、点航相关、滤波与预测处理，更新已有的航迹或产生新航迹；融合一次雷达和二次雷达信息，然后把航迹数据发送到通信管理处理；

（4）通信管理将点迹-航迹信息转发给显示处理进行屏显，同时转发至视频记录重演和上报目标信息。

2.根据权利要求1所述的一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，在雷达控制操作界面上，对海面上目标，根据操作员定义的的雷达搜索方式和搜索扇区进行处理，形成雷达工作时序，控制波束发射，进行目标检测，并把波束序列信息发送给信号处理分系统。

3.根据权利要求1所述的一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理，形成原始目标检测点迹数据，对点迹数据进行点迹凝聚处理后，再对凝聚后的点迹数据进行特征提取，将特征参数打入点迹包后送到航迹处理。

4.根据权利要求1所述的一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，完成雷达帧间的多目标点点、点航相关、滤波与预测处理，更新已有的航迹或产生新航迹；融合一次雷达和二次雷达信息，然后把航迹数据发送到通信管理处理。

5.根据权利要求1所述的一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，还包括对雷达的校正处理：计算机接收雷达校正指令，计算雷达接收和发射的校正参数，并将校正结果显示处理进行屏显，由操作员确定更新雷达校正数据表；校正参数包括雷达天线阵面、雷达接收和发射的数据、雷达接收和发射之间的福相。

6.根据权利要求1所述的一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，信号处理分系统对接收到的雷达回波进行检测处理包括数字脉压、滤波运算、恒虚警处理、门限控制、回波强度分析、副瓣匿影、距离速度解模糊、初始目标处理、原始点迹凝聚、高度测量。

7.根据权利要求1所述的一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，所述特征提取是根据雷达探测的目标/干扰回波起伏统计特征、波形统计特征、多谱勒维统计特征、时域运动特征信息，对点迹进行特征综合隶属度运算、并统一划分质量等级，在点航相关时大幅提高目标点迹的正确关联概率；同时还可进行目标粗分类、有源干扰点迹自动滤除等精细化处理工作。

8.根据权利要求1所述的一种S波段相控阵雷达的控制方法，其特征在于，所述航迹处理完成点迹相关、跟踪滤波、确认和跟踪请求，完成目标确认、起始、相关、滤波预警、航迹管理和波束调度请求，计算目标的位置、速度、航向，将目标的探测点迹序列形成目标的航迹信息，上报航迹信息；数据处理软件可以实现全自动，半自动和人工录取方式，具备区域控制能力，可以实现各种全自动，半自动目标跟踪目标区域管理能力；数据处理资源管理软件的链路检查、工作状态转换、内部时间统一设置控制命令。