CN109143178A - 一种陆用雷达装备应用的阵地快速适配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陆用雷达装备应用的阵地快速适配方法，根据雷达站点周边环境的不同，将整个360°方位区域划分为多个方位子扇区，每个子扇区内依据地形环境的不同或作战任务的不同，可以通过雷达控制软件提供的地形快速适配界面对每个方位子扇区选择不同的发射方向图赋形文件和接收方向图权系数文件，以实现雷达发射能量和接收多波束在俯仰空域的不同分配，从而得到需要的探测性能和地物杂波抑制性能。

Description

一种陆用雷达装备应用的阵地快速适配方法

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及陆用雷达装备阵地快速适配的新方法，可应用于雷达装备对复杂地形环境下阵地的适应性配置，具有配置简单、灵活、快速等特点，且工程实用性强，已在某雷达装备上应用。

背景技术

陆用雷达装备作战使用的实际效果与阵地周边环境息息相关，不同的地形环境(如山脉、平原、海洋等)或地表状态(如森林、城市、戈壁、沙漠等)会对雷达装备的检测效果造成极大的影响，比如杂波点剩余数量增多、虚假航迹增多、检测漏空域等问题。

现役陆用雷达装备的研制，在立项论证阶段已将雷达的战术指标明确限定，导致雷达装备在设计阶段完全依据立项论证阶段拟制的战技指标要求开展设计，使得雷达装备的战技性能僵化。例如：通常对空情报雷达只具有警戒搜索、目标指示、低空几种作战模式，每种模式下的探测威力、仰角覆盖、信号处理方法、数据处理方法等主要战技指标固定，不能修改；并且同时只能工作在摸一个作战模式下，不能按照地形划分扇区，在不同的扇区选择不同的作战模式、战技性能工作。以上原因，导致目前依据“雷达阵地”检索得到的期刊文献等，多为介绍雷达阵地选择的文章(如《雷达阵地选择方法研究》、《基于数字地图的雷达阵地选择》等)，基本没有针对雷达装备系统级阵地适配方面的文章，可查资料未见其它现役或在研陆用雷达装备具有阵地快速适配特性。

现役雷达由于在设计阶段没有考虑阵地快速适配的作战要求，导致雷达装备在环境变化较大地阵地间(如内陆平原、沿海、山区等)转移部署时，不同环境下雷达检测效果差异很大，甚至雷达装备不能有效使用，例如：雷达装备在内陆工作性能良好，转移到沿海某些阵地部署时，杂波点剩余数量非常多，导致对真实目标不能良好跟踪，雷达装备使用效果大打折扣。又由于雷达装备不具有针对阵地周边环境的工作参数适配能力，或者不能快速适配，从而使得对雷达阵地的选择变得由其重要，如果阵地选择不好，雷达工作性能将明显变差。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种雷达阵地快速适配方法，可应用于陆用雷达装备，实现雷达装备在复杂周边环境阵地的作战性能快速适配，以适应不同作战任务、环境下对雷达装备工作性能最优化的需求，属于雷达整机设计技术领域。

技术方案

一种陆用雷达装备应用的阵地快速适配方法，其特征在于对信号处理机、波控机、收发组件和数据处理机进行工作状态参数化设计，步骤如下：

步骤1：根据不同的俯仰检测覆盖要求，设计多种发射方向图赋形形状，包括下视覆盖、仅低空覆盖、仅中高空覆盖、低中高空覆盖、低仰角覆盖、高仰角覆盖或多个覆盖要求的组合，将发射方向图赋形权系数文件存储在波控机内，使用波控机对其收发组件进行控制，实现不同俯仰覆盖及能力分配；

步骤2：根据不同的俯仰检测覆盖要求或环境要求，设计多种接收方向图俯仰覆盖类型，包括下视覆盖、仅低空覆盖、仅中高空覆盖、低中高空覆盖、低仰角覆盖、高仰角覆盖或多个覆盖要求的组合，将接收方向图DBF权系数文件存储在信号处理机中，雷达工作时选择与发射方向图覆盖相匹配的接收方向图覆盖方式；

步骤3：根据不同环境下的最优化检测要求，在信号处理机的MTD检测功能中设计3种FIR滤波器组，可在终端雷达控制机界面按照设定的扇区进行独立控制；

步骤4：根据不同作战任务的需求，在信号处理机的CFAR检测功能中设计两侧单元平均恒虚警GO-CFAR和排序恒虚警OS-CFAR两种处理算法，可在终端雷达控制机界面按照设定的扇区进行独立控制；

步骤5：根据不同的阵地环境，对108子区域独立CFAR门限自适应调节功能设计多个决策门限、步进值，可在终端雷达控制机界面按照设定的扇区进行独立控制；

步骤6：在数据处理机中设计3种基于点迹负荷的航迹起始准则：严格、较严、正常，可在终端雷达控制机界面按照设定的扇区进行独立控制；

雷达到达新阵地工作时，根据雷达站点周边环境的不同，将整个360°方位区域划分为多个方位子扇区，每个子扇区内依据地形环境的不同或作战任务的不同，在终端雷达控制机上选择相对应的发射方向图赋形文件和接收方向图权系数文件，以实现雷达发射能量和接收多波束在俯仰空域的不同分配，从而得到需要的探测性能和地物杂波抑制性能；选择雷达STC时间灵敏度控制方式、MTD滤波器类型、CFAR检测算法；针对CFAR检测门限，将整个检测空域划分为高空、低空各108个子区域，每个子区域的CFAR门限根据门限库、步进库进行自适应调整，同时，每个子区域中，数据处理机动态评估雷达的航迹建立状态，并设定不同的航迹起始准则，以达到更优的虚假航迹数量控制；所述的终端雷达控制机通过网络与信号处理机、波控机、收发组件和数据处理机通信，终端雷达控制机上设置地图显示功能，显示海区、陆地、公路；终端雷达控制机上设置适配选择界面。

有益效果

本发明提出的一种陆用雷达装备应用的阵地快速适配方法，与现有技术相比具有以下优点：

1)现有技术多是研究阵地选择，本发明是研究雷达整机系统级阵地适配；

2)具有快速完成雷达装备阵地适配的能力(适配环境和任务)；

3)工程实用性好，扩展能力强。

附图说明

图1阵地快速适配功能的系统间数据流框图

图2阵地快速适配方法原理框图

图3雷达控制机阵地适配控制界面

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明一种陆用雷达应用的阵地快速适配方法为：

a)雷达前端(通常包含频率综合器、信号处理机、波控机、收发组件等)采用工作状态参数化的设计思想。频率综合器、波控机和收发组件的工作状态完全参数化控制，与雷达整机作战模式不关联，如发射波束指向、发射波束赋形形状、接收通道STC规律等均可通过参数独立控制，由雷达控制机通过命令进行控制；信号处理机对更多的功能模块参数化设计，如接收波束俯仰覆盖类型、MTD检测滤波器类型、CFAR处理方式、CFAR门限自适应调节参数、点迹凝聚处理类型等；

b)设计多种发射方向图赋形形状，以适应不同的俯仰检测覆盖要求，如下视覆盖、仅低空覆盖、仅中高空覆盖、低中高空覆盖、低仰角覆盖、高仰角覆盖或多个覆盖要求的组合，发射方向图赋形权系数文件存储在执行层硬件本地(即波控机)，以保证发射方向图捷变的实时性要求；

c)设计多种接收方向图俯仰覆盖类型，以适应不同的俯仰检测覆盖要求或环境要求，如下视覆盖、仅低空覆盖、仅中高空覆盖、低中高空覆盖、低仰角覆盖、高仰角覆盖或多个覆盖要求的组合，接收方向图DBF(数字波束形成)权系数文件存储在执行层硬件本地，以保证变更实时性要求；

d)设计多种MTD检测滤波器、CFAR处理算法、CFAR门限自适应调节准则、点迹凝聚处理准则、基于点迹负荷的航迹起始准则，由雷达控制机通过参数控制，以适应不同的作战任务、工作环境对雷达工作性能的精细化要求；

e)终端雷达控制机软件PPI界面开发地图显示功能，辅助雷达操作员分析阵地周边环境，如图3所示。

f)终端雷达控制机软件开发阵地适配设置界面，可由雷达操作员对不同方位扇区独立进行雷达工作状态的参数设定，以快速实现雷达在阵地不同方位扇区的最优适配。

上述操作，a)～e)步骤在雷达整机研制阶段实现，f)步骤在雷达工作时同步实时进行。

a)对于上述a)步骤，提到的对雷达前端进行参数化设计，使频率综合器、波控机、收发组件的全部功能软件参数化，不与雷达作战模式绑定，均可有外部通过参数独立控制；使信号处理针对阵地适配需求，对相关功能模块进行多模设计，并参数化控制，不与雷达作战模式绑定，均可有外部通过参数独立控制；参数化设计的功能模块包括a)中提到的发射波束指向、发射波束赋形形状、接收通道STC规律(目前开发了3种STC曲线，以适应不同距离范围、不同环境杂波情况下的使用需要)、接收波束俯仰覆盖类型、MTD检测滤波器类型、CFAR处理方式、CFAR门限自适应调节参数、点迹凝聚处理类型等，但不限于此；

b)对于上述b)步骤，提到的设计多种发射方向图赋形形状，给出了设计思路，具体设计多少种结合不同用户需求可以不同；提到的发射方向图赋形权系数文件存储在执行层硬件本地，是保证变更实时性的一种方式，但不限于该种方式，只要能保证实时性即可；

c)对于上述c)步骤，提到的设计多种接收方向图俯仰覆盖类型，给出了设计思路，具体设计多少种结合不同用户需求可以不同；提到的接收方向图DBF权系数文件存储在执行层硬件本地，是保证变更实时性的一种方式，但不限于该种方式，只要能保证实时性即可；

d)对于上述d)步骤，提到的设计多种MTD检测滤波器、CFAR处理算法、CFAR门限自适应调节准则、点迹凝聚处理准则和基于点迹负荷的航迹起始准则，并可参数控制，是为了对上级(通常为雷达控制机)开放与阵地适配相关的控制权限或提供阵地适配相关的多种断则，但涉及阵地适配的可控环节不限于此；

e)对于上述e)步骤，提到的终端雷达控制机软件开发PPI地图显示功能，是为了便于雷达操作员掌握阵地周围地理环境，辅助操作员做出准确的阵地适配决策；但不限定必须开发地图显示功能，因为相关信息也可由纸质地图等获得，此时，雷达操作员需要具有较好的识图技能；

f)对于上述f)步骤，提到的终端雷达控制机软件开发阵地适配设置界面，具体实现形式未作要求，依据不同厂家设计规范和用户要求各不相同，但应与a)～d)中雷达前端设计提供的阵地适配控制参数相匹配，布局合理，便于雷达操作员快速、有效的完成阵地适配设置。

以某对空情报雷达为例，详细说明如下：

a)雷达前端由频率综合器、信号处理机、6个波控机、96个收发组件(安装在12个收发机笼内)和电源模块等组成。用于实现阵地快速适配功能的分系统包括DBF信号处理机、波控机、数据处理计算机和雷达控制计算机，他们之间的数据传输流图如图1所示。

b)雷达发射方向图赋形及指向控制执行节点为96个收发组件，由6个波控机直接控制实现，每个波控机控制16个收发组件，发射方向图赋形权系数文件存储在6个波控机内，可满足实时切换的要求；目前设计了超过30种发射方向图权系数文件，实现不同俯仰覆盖及能力分配，如-6°～25°、-6°～40°、-6°～60°、0°～25°、0°～40°、0°～60°等覆盖，同一仰角覆盖依据中高空大能量、中能量、小能量设计有三种权系数文件；

c)雷达接收方向图控制执行节点为信号处理机，96个收发组件输出的96路中频回波信号输入信号处理机，进行AD采样、DDC、DBF及后续处理，接收方向图DBF权系数文件存储在信号处理机中，可满足实时切换的要求；目前设计了-6°～25°、-6°～40°、-6°～60°、0°～25°、0°～40°、0°～60°几种覆盖，接收波束数量均为30个，雷达工作时选择与发射方向图覆盖相匹配的接收方向图覆盖方式；

d)该雷达有8、12、16点MTD，用于不同的作战模式下，每种点数的MTD，都设计有3组FIR滤波器组；以16点MTD为例说明，MTD处理后，回波信号(目标和杂波)按照多普勒频率被分选到0～15个滤波通道中，杂波信号主要在0通道，为了针对不同的环境有更好的杂波抑制效果(不同环境下，杂波的频率宽度会有所不同)，设计了3种FIR滤波器组，区别是非0通道对0通道上杂波的抑制能力不同，以及0、1、2通道的滤波器带宽有所变化，以应对不同环境下的最优化检测，可在终端界面由操作员按照设定的扇区进行独立控制。

e)信号处理机CFAR检测功能设计了GO-CFAR(两侧单元平均恒虚警)和OS-CFAR(排序恒虚警)两种处理算法，GO-CFAR算法更加稳定，OS-CFAR算法双目标距离分辨率性能更号，以应对不同作战任务的需求，可在终端界面由操作员按照设定的扇区进行独立控制；

f)该雷达具有108子区域独立CFAR门限自适应调节功能，通过对该功能提供的多个决策门限、步进值进行控制，可以实现对自适应调节速度、调节稳态效果的调整，以适应不同的阵地环境，可在终端界面由操作员按照设定的扇区进行独立控制；

g)数据处理机提供3种基于点迹负荷的航迹起始准则：严格、较严、正常，以控制在恶劣环境下由于点迹负荷重(即点迹数量多)导致产生过多的虚假航迹的问题，是一种调节虚假航迹剩余的手段，虽然会带来部分航迹起始较慢的现象，但在对需将航迹剩余更为关注的应用场合，是一种调控手段，可在终端界面由操作员按照设定的扇区进行独立控制；

h)终端雷达控制机软件PPI界面提供地图显示功能，可以显示海区、陆地、公路等信息，可以辅助操作员对阵地周边环境及雷达检测范围有所了解；

i)终端雷达控制软件在维护界面下设计了“阵地快速适配“设置功能区，操作员可以对阵地周边按照地理环境进行方位扇区划分，每个扇区可以独立设定b)～h)介绍的控制参数，以实现对雷达工作状态的任意组合控制。

某雷达的阵地快速适配流程为：

雷达到达新阵地工作时，根据雷达站点周边环境的不同，将整个360°方位区域划分为多个方位子扇区，每个子扇区内依据地形环境的不同或作战任务的不同(主要是探测威力、仰角覆盖、地物杂波的不同)，可以通过雷达控制软件提供的地形快速适配界面(见图3)对每个方位子扇区选择不同的发射方向图赋形文件和接收方向图权系数文件，以实现雷达发射能量和接收多波束在俯仰空域的不同分配，从而得到需要的探测性能和地物杂波抑制性能。

根据雷达站点周边环境的不同和作战任务，操作员可以手动选择雷达STC时间灵敏度控制方式、MTD滤波器类型、CFAR检测算法。

雷达针对CFAR检测门限，将整个检测空域划分为高空、低空各108个子区域(共216个区域)，每个子区域的CFAR门限可以自适应调整，调整策略(门限库、步进库)可以由操作员手动选择，同时，每个子区域中，数据处理机可以动态评估雷达的航迹建立状态，并设定不同的航迹起始准则(严格、较严、正常)，以达到更优的虚假航迹数量控制。

依托某型雷达装备参加某国空军用户的国际竞标试验，在山区、沿海、城市、戈壁、沙漠等环境开展了试验，并针对用户强烈的阵地快速适配需求，利用两年多时间对该雷达产品进行了全面的系统级技术提升，实现了雷达装备的阵地快速部署，并取得了良好的效果，证明该“一种陆用雷达装备的阵地快速适配方法”是实用可行的。

Claims (1)

1.一种陆用雷达装备应用的阵地快速适配方法，其特征在于对信号处理机、波控机、收发组件和数据处理机进行工作状态参数化设计，步骤如下：

步骤1：根据不同的俯仰检测覆盖要求，设计多种发射方向图赋形形状，包括下视覆盖、仅低空覆盖、仅中高空覆盖、低中高空覆盖、低仰角覆盖、高仰角覆盖或多个覆盖要求的组合，将发射方向图赋形权系数文件存储在波控机内，使用波控机对其收发组件进行控制，实现不同俯仰覆盖及能力分配；

步骤2：根据不同的俯仰检测覆盖要求或环境要求，设计多种接收方向图俯仰覆盖类型，包括下视覆盖、仅低空覆盖、仅中高空覆盖、低中高空覆盖、低仰角覆盖、高仰角覆盖或多个覆盖要求的组合，将接收方向图DBF权系数文件存储在信号处理机中，雷达工作时选择与发射方向图覆盖相匹配的接收方向图覆盖方式；

步骤3：根据不同环境下的最优化检测要求，在信号处理机的MTD检测功能中设计3种FIR滤波器组，可在终端雷达控制机界面按照设定的扇区进行独立控制；

步骤4：根据不同作战任务的需求，在信号处理机的CFAR检测功能中设计两侧单元平均恒虚警GO-CFAR和排序恒虚警OS-CFAR两种处理算法，可在终端雷达控制机界面按照设定的扇区进行独立控制；

步骤5：根据不同的阵地环境，对108子区域独立CFAR门限自适应调节功能设计多个决策门限、步进值，可在终端雷达控制机界面按照设定的扇区进行独立控制；

步骤6：在数据处理机中设计3种基于点迹负荷的航迹起始准则：严格、较严、正常，可在终端雷达控制机界面按照设定的扇区进行独立控制；

雷达到达新阵地工作时，根据雷达站点周边环境的不同，将整个360°方位区域划分为多个方位子扇区，每个子扇区内依据地形环境的不同或作战任务的不同，在终端雷达控制机上选择相对应的发射方向图赋形文件和接收方向图权系数文件，以实现雷达发射能量和接收多波束在俯仰空域的不同分配，从而得到需要的探测性能和地物杂波抑制性能；选择雷达STC时间灵敏度控制方式、MTD滤波器类型、CFAR检测算法；针对CFAR检测门限，将整个检测空域划分为高空、低空各108个子区域，每个子区域的CFAR门限根据门限库、步进库进行自适应调整，同时，每个子区域中，数据处理机动态评估雷达的航迹建立状态，并设定不同的航迹起始准则，以达到更优的虚假航迹数量控制；所述的终端雷达控制机通过网络与信号处理机、波控机、收发组件和数据处理机通信，终端雷达控制机上设置地图显示功能，显示海区、陆地、公路；终端雷达控制机上设置适配选择界面。