CN109143219B - 一种提高tws雷达俯仰角测量精度的方法 - Google Patents

一种提高tws雷达俯仰角测量精度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提高TWS雷达俯仰角测量精度的方法，首先预判目标在下一扫描周期的俯仰角，到下一扫描周期时，雷达调整扫描波束，在预判俯仰角±3°进行扫描，提高相邻波束发现目标的信噪比。当相邻波束都扫描到目标时，俯仰角测量可以进行比幅测角，没有相邻波束扫描到目标时，俯仰角测量不能进行比幅测角，比幅测角时测量精度高，因此将俯仰角扫描周期间的平滑滤波，改为相邻波束扫描次数加权滤波，可以提高该雷达俯仰角测量精度。

Description

一种提高TWS雷达俯仰角测量精度的方法
技术领域
本发明属于雷达技术领域，具体是针对使用俯仰顺序波瓣比幅测角的TWS雷达，提高俯仰角测量精度的方法。
背景技术
使用俯仰顺序波瓣比幅测角的TWS雷达，在方位上机械扫描的同时，在俯仰方向上，波束用电扫描进行快速扫描形成多个顺序波瓣，信号处理器将每一波瓣内的目标点迹，传至数据处理器，数据处理器将同一目标的点迹进行凝聚，通过多个凝聚点的波束幅度信息进行相邻一个或几个波瓣的比幅测角，最终计算出目标在本扫描周期测量的俯仰角，根据上一扫描周期的俯仰角测量值和本扫描周期的俯仰角测量值进行平滑滤波，得到本扫描周期的俯仰角上报值，传送到显控终端进行处理。
某型TWS雷达，需要覆盖大空域范围，根据系统时序分配，采用4组波束进行顺序波瓣比幅测角，每组波束宽度10°～15°，需要覆盖空域30°～45°，那么每组波束相邻交点处在3dB宽度上，在进行俯仰角测量时，由于相邻波束存在10°～15°的凹口，因此雷达相邻波束发现目标的信噪比不高，在进行比幅测高时，俯仰角测量精度不能达到要求的指标。现有顺序波瓣比幅测角技术中，为了提高俯仰角测量精度，通常需要减小相邻波束存在的凹口，但是为了保证覆盖空域的搜索，减小凹口就需要增加波束数量，增加波束数量在雷达设计资源不变的情况下必须降低目标数据率，这影响了系统战术使用性能。
发明内容
本发明解决的技术问题是：本发明的目的是，针对该类俯仰角采用顺序波瓣比幅测角的TWS雷达提供一种方法，用于提高该雷达俯仰角测量精度。
本发明的技术方案是：一种提高TWS雷达俯仰角测量精度的方法，包括以下步骤：
步骤一：雷达开机，天线做360度周期扫描运动；雷达搜索到目标并建立第一点目标航迹，之后雷达每圈转动时，天线法线方向转到距目标方位小于5°时，数据处理器根据雷达上一圈航迹点俯仰角上报值计算本圈航迹点俯仰角的预判值；
步骤二：数据处理器控制扫描波束在俯仰角预判值±3°内进行扫描；
步骤三：信号处理器计算目标一次点迹信息，信息包含本圈所有扫描到目标每一扫到目标的波瓣内的幅度信息；
步骤四：数据处理器对所有目标一次点迹进行距离和方位凝聚；
步骤五：数据处理器通过多个凝聚点的波束幅度信息，进行相邻一个或几个波瓣的比幅测角(公知算法)，得到本次扫描周期的俯仰角测量值，同时记录相邻波束扫到目标的次数和波束扫到目标的总次数；
步骤六：数据处理器根据本次扫描周期的目标俯仰角测量值和目标距离计算(公知算法)目标本次扫描周期高度测量值；
步骤七：数据处理器根据雷达上一圈航迹点的高度上报值和本次扫描周期的高度值测量值进行相邻波束扫描次数加权滤波，得到本次扫描周期的高度值上报值，通过目标距离计算(公知算法)本次扫描周期的俯仰角，结果即为本次扫描周期的俯仰角上报值。加权滤波公式如下：
Figure BDA0001771496270000021
H：本次扫描周期的高度上报值；
hn-1：上一扫描周期的高度值上报值；
Nn-1：上一扫描周期波束扫到目标的总次数；
Bn-1：上一扫描周期相邻波束扫到目标的次数；
hn：本次扫描周期的高度测量值；
Nn：本次扫描周期波束扫到目标的总次数；
Bn：本次扫描周期相邻波束扫到目标的次数。
发明效果
本发明的技术效果在于：未采用本发明方法时，该型雷达测高精度为2.5°～3°，采用本发明方法后，该型雷达测高精度提升为1.5°，满足了该型雷达战术指标。
1、预判目标在下一扫描周期的俯仰角，到下一扫描周期时，雷达调整扫描波束，在预判俯仰角±3°进行扫描，提高相邻波束发现目标的信噪比(本案例提高了1.5dB～2dB)。
2、当相邻波束都扫描到目标时，俯仰角测量可以进行比幅测角，没有相邻波束扫描到目标时，俯仰角测量不能进行比幅测角，比幅测角时测量精度高，因此将俯仰角扫描周期间的平滑滤波，改为相邻波束扫描次数加权滤波，可以提高该雷达俯仰角测量精度。
具体实施方式
本发明所述方法包含以下步骤：
[1]雷达开机，天线做360度周扫运动，雷达在搜索到目标并建立第一点目标航迹，之后雷达每圈转动时，天线法线方向转到距目标方位小于5°时，数据处理器根据雷达上一圈航迹点俯仰角上报值计算(公知算法)本圈航迹点俯仰角的预判值；
[2]数据处理器控制扫描波束在俯仰角预判值±3°(一个波束扫描步进值)内进行扫描；
[3]信号处理器计算目标一次点迹信息，信息包含本圈所有扫描到目标每一扫到目标的波瓣内的幅度信息；其中目标一次点迹是雷达专有词语，表示信号处理机计算出来的点迹；
[4]数据处理器对所有目标一次点迹进行距离和方位凝聚；
[5]数据处理器通过多个凝聚点的波束幅度信息，进行相邻一个或几个波瓣的比幅测角(公知算法)，得到本次扫描周期的俯仰角测量值，同时记录相邻波束扫到目标的次数和波束扫到目标的总次数；
[6]数据处理器根据本次扫描周期的目标俯仰角测量值和目标距离计算(公知算法)目标本次扫描周期高度测量值；
[7]数据处理器根据雷达上一圈航迹点的高度上报值和本次扫描周期的高度值测量值进行相邻波束扫描次数加权滤波，得到本次扫描周期的高度值上报值，通过目标距离计算(公知算法)本次扫描周期的俯仰角，结果即为本次扫描周期的俯仰角上报值。加权滤波公式如下：
Figure BDA0001771496270000041
H：本次扫描周期的高度上报值；
hn-1：上一扫描周期的高度值上报值；
Nn-1：上一扫描周期波束扫到目标的总次数；
Bn-1：上一扫描周期相邻波束扫到目标的次数；
hn：本次扫描周期的高度测量值；
Nn：本次扫描周期波束扫到目标的总次数；
Bn：本次扫描周期相邻波束扫到目标的次数。

Claims (1)

1.一种提高TWS雷达俯仰角测量精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：雷达开机，天线做360度周期扫描运动；雷达搜索到目标并建立第一点目标航迹，之后雷达每圈转动时，天线法线方向转到距目标方位小于5°时，数据处理器根据雷达上一圈航迹点俯仰角上报值计算本圈航迹点俯仰角的预判值；
步骤二：数据处理器控制扫描波束在俯仰角预判值±3°内进行扫描；
步骤三：数据处理器计算目标一次点迹信息，信息包含本圈所有扫描到目标每一扫到目标的波瓣内的幅度信息；
步骤四：数据处理器对所有目标一次点迹进行距离和方位凝聚；
步骤五：数据处理器通过多个凝聚点的波束幅度信息，进行相邻一个或几个波瓣的比幅测角，得到本次扫描周期的俯仰角测量值，同时记录相邻波束扫到目标的次数和波束扫到目标的总次数；
步骤六：数据处理器根据本次扫描周期的目标俯仰角测量值和目标距离计算目标本次扫描周期高度测量值；
步骤七：数据处理器根据雷达上一圈航迹点的高度上报值和本次扫描周期的高度值测量值进行相邻波束扫描次数加权滤波，得到本次扫描周期的高度值上报值，通过目标距离计算本次扫描周期的俯仰角，结果即为本次扫描周期的俯仰角上报值；加权滤波公式如下：
Figure FDA0002450955180000011
H：本次扫描周期的高度上报值；
hn-1：上一扫描周期的高度值上报值；
Nn-1：上一扫描周期波束扫到目标的总次数；
Bn-1：上一扫描周期相邻波束扫到目标的次数；
hn：本次扫描周期的高度测量值；
Nn：本次扫描周期波束扫到目标的总次数；
Bn：本次扫描周期相邻波束扫到目标的次数。
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