CN109308344B - 基于空情航迹共享的机载雷达信号被截获概率建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于空情航迹共享的机载雷达信号被截获概率建模方法，用于解决现有机载火控雷达控制方法实用性差的技术问题。技术方案是首先计算在雷达波束扫描范围内，截获接收机被照射的次数n。其次计算当雷达照射时，截获接收机与雷达波束在时域相遇的概率P。然后计算雷达对截获接收机照射n次，每次照射时两者在时域相遇的概率为P时，则时、空域相遇成功m次的概率P_r(m,n,P)。再计算雷达和截获接收机在时、空域相遇成功1次的概率。再计算截获接收机对雷达发射机波束能量的检测概率P_d、截获接收机调谐到雷达频率的概率P_f以及计算雷达被截获接收机识别的概率P_k，建立机载雷达信号被截获概率模型。本发明采用二项式分布作为雷达信号被截获概率的模型，实用性好。

Description

基于空情航迹共享的机载雷达信号被截获概率建模方法

技术领域

本发明涉及一种机载火控雷达控制方法，特别涉及一种基于空情航迹共享的机载雷达信号被截获概率建模方法。

背景技术

参照图1。常规情况下，战机多目标的攻击火控雷达工作流程分为起飞、导引、空中搜索、目标跟踪和制定攻击计划、攻击准备、攻击和退出攻击等阶段。这里定义的“常规情况”，是指在没有综合空情支持条件下的“一对一”作战模式。截获接收机要实现对雷达信号的可靠侦察，必须在时域、空域、频域、能量以及极化方式等五个方面与截获雷达信号“匹配”，在该情况下，雷达通过一次探测而被截获属于小概率事件。文献“基于LPI的相控阵雷达辐射控制方法，系统工程与电子技术，2011，33(12):2638-2642”正是在这种情况下，采用泊松(Poisson)分布模型来描述雷达低截获这种随机事件，进而推导出了基于泊松(Poisson)分布的机载雷达信号被截获概率的数学模型。该方法停留在“点对点”空战模式下的技术层面，未涉及随着网络化作战概念的发展而使得空情信息共享后空战模式的变革及对雷达功能的影响，显然和未来空战的“面对面”模式存在较大偏差，使得建立于“单对单”模式的被截获概率计算不能反映未来作战的真实状态。

发明内容

为了克服现有机载火控雷达控制方法实用性差的不足，本发明提供一种基于空情航迹共享的机载雷达信号被截获概率建模方法。该方法首先计算在雷达波束扫描范围内，截获接收机被照射的次数n。其次计算当雷达照射时，截获接收机与雷达波束在时域相遇的概率P。然后计算雷达对截获接收机照射n次，每次照射时两者在时域相遇的概率为P时，则时、空域相遇成功m次的概率P_r(m,n,P)。再计算雷达和截获接收机在时、空域相遇成功1次的概率。再计算截获接收机对雷达发射机波束能量的检测概率P_d、截获接收机调谐到雷达频率的概率P_f以及计算雷达被截获接收机识别的概率P_k，建立机载雷达信号被截获概率模型。本发明采用二项式分布作为雷达完成一次照射后可能被截获接收机检测的概率模型，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于空情航迹共享的机载雷达信号被截获概率建模方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、计算在雷达波束扫描范围内，截获接收机被照射的次数n。

n＝A_FD_I   (1)

其中，A_F为天线波束覆盖面积，D_I是截获接收机在该面积内的密度。

步骤二、计算当雷达照射时，截获接收机与雷达波束在时域相遇的概率P。

其中，T_ot表示雷达对截获接收机照射的时间，T_I表示截获接收机搜索的时间。

步骤三、计算雷达对截获接收机照射n次，每次照射时两者在时域相遇的概率为P时，则时、空域相遇成功m次的概率P_r(m,n,P)。

步骤四、计算雷达和截获接收机在时、空域相遇成功1次的概率为：

P_r(1,n,P)＝1-nP(1-P)^n-1   (4)

步骤五、计算截获接收机和雷达有关参量：

计算截获接收机对雷达发射机波束能量的检测概率P_d。

计算截获接收机调谐到雷达频率的概率P_f：

其中，T_I指每次侦收时间，T_Ii指扫过一个频率的侦收时间，ΔT表示最小接收时间。

计算雷达被截获接收机识别的概率P_k。

步骤六、建立雷达被截获概率模型为：

本发明的有益效果是：该方法首先计算在雷达波束扫描范围内，截获接收机被照射的次数n。其次计算当雷达照射时，截获接收机与雷达波束在时域相遇的概率P。然后计算雷达对截获接收机照射n次，每次照射时两者在时域相遇的概率为P时，则时、空域相遇成功m次的概率P_r(m,n,P)。再计算雷达和截获接收机在时、空域相遇成功1次的概率。再计算截获接收机对雷达发射机波束能量的检测概率P_d、截获接收机调谐到雷达频率的概率P_f以及计算雷达被截获接收机识别的概率P_k，建立机载雷达信号被截获概率模型。本发明采用二项式分布作为雷达完成一次照射后可能被截获接收机检测的概率模型，实用性好。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明基于空情航迹共享的机载雷达信号被截获概率建模方法的流程图。

图2是背景技术方法的流程图。

具体实施方式

参照图1。随着网络信息的引入，使得空战态势日益透明，空中目标的数量、性质、飞行航迹以及雷达散射截面积(Radar Cross Section:RCS)等信息已经和战机平台共享，并已完成了作战规划。此时，机载火控雷达无须承担更多的空域搜索而专制于火控任务，使得其工作模式发生如下变化：①大范围、远距离高功率搜索任务明显压缩；②由于有高精度网络信息的引导，火控雷达可以用最短的时间完成目标的交接和跟踪；③由于已经掌握了目标的距离、方位、RCS等信息，火控雷达波束可以限定在有限空域，其发射功率满足已知距离的探测。

由此可知，基于网络信息环境下雷达工作模式表现为如下特征：①火控雷达一开机，其波束便指向目标平台，针对性明显，无须广域扫描，显然传统的泊松(Poisson)模型不能描述雷达低截获这种随机事件；②雷达完成一次照射后可能被截获接收机检测的概率分别由如下两方面的因素决定：一是雷达波束探测区间内截获机的数量、截获机的灵敏度、频率匹配概率以及截获接收机检测识别能力，另一方面则由雷达的发射功率、积累时间以及脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency:PRF)等因素决定。

综上，可以用重复独立的贝努里(Bernoulli)试验来描述截获概率问题，采用二项式分布作为雷达完成一次照射后可能被截获接收机检测的概率模型，故基于空情航迹共享的机载雷达信号被截获概率建模方法具体步骤如下：

步骤一、计算在雷达波束扫描范围内，截获接收机被照射的次数n。

n＝A_FD_I   (1)

其中，A_F为天线波束覆盖面积，D_I是截获接收机在该面积内的密度，为确定值。则n＝A_FD_I实际代表截获接收机与雷达波束在空域相遇的概率。

步骤二、计算当雷达照射时，截获接收机与雷达波束在时域相遇的概率P。

其中，T_ot表示雷达对截获接收机照射的时间，T_I表示截获接收机搜索的时间。P实际上表示在雷达扫描和截获接收机各自独立工作时，两者在时域相遇的概率，应该指出的是，相遇并不等于截获。

步骤三、计算雷达对截获接收机照射n次，每次照射时两者在时域相遇的概率为P时，则时、空域相遇成功m次的概率P_r(m,n,P)。

这种情况符合重复独立的Bernoulli试验要求，因此P_r(m,n,P)可用二项分布概率公式来描述：

步骤四、由于截获概率就是指至少发生一次截获的可能性，由(3)式可知，雷达和截获接收机在时、空域相遇成功1次的概率为：

P_r(1,n,P)＝1-nP(1-P)^n-1   (4)

步骤五、时域、空域的相遇，并不等于截获，雷达完成照射后可能被截获接收机检测的概率还分别由雷达波束探测区间内截获机能力和雷达发射功率等因素决定。各有关参量计算如下：

⑴截获接收机对雷达发射机波束能量的检测概率P_d。

P_d指截获接收机探测到雷达发射机波束能量，并能获得雷达信号参数的概率，具体数值由截获接收机确定。

获得信号参数并不等于对目标的识别，特别是在网络信息支撑下，雷达探测目标所发射的功率完全和目标位置、距离、RCS匹配，属低截获概率工作范畴，使得P_d较小。

⑵截获接收机调谐到雷达频率的概率P_f。

P_f指在雷达照射过程中，截获接收机(例如超外差接收机)刚好调谐于雷达频率之上的概率。可用下面几何概率的方法计算：

其中，T_I指每次侦收时间，T_Ii指扫过一个频率的侦收时间，ΔT表示最小接收时间，也即截获接收机反应时间。

对于高性能信道化接收机，可以近似认为P_f＝1。

⑶雷达被截获接收机识别的概率P_k。

P_k指雷达信号被截获后的识别概率，分粗识别和精识别两类。前者指对该类信号进行归类，如警戒(预警)类、火控类等；后者在分类的基础上识别其具体型号和用途。一般地，在空战中，凡属于火控类雷达，即使未最终识别，亦会划归最危险等级。在给定的作战环境中，认为P_k为确定量。

步骤六、建立雷达被截获概率模型为：

Claims (1)

1.一种基于空情航迹共享的机载雷达信号被截获概率建模方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、计算在雷达波束扫描范围内，截获接收机被照射的次数n；

n＝A_FD_I   (1)

其中：A_F为天线波束覆盖面积，D_I是截获接收机在该面积内的密度；

步骤二、计算当雷达照射时，截获接收机与雷达波束在时域相遇的概率P；

其中，T_ot表示雷达对截获接收机照射的时间，T_I表示截获接收机搜索的时间；

步骤三、计算雷达对截获接收机照射n次，每次照射时两者在时域相遇的概率为P时，则时、空域相遇成功m次的概率P_r(m,n,P)

步骤四、计算雷达和截获接收机在时、空域相遇成功1次的概率为：

P_r(1,n,P)＝nP(1-P)^n-1    (4)

步骤五、计算截获接收机和雷达有关参量：

计算截获接收机对雷达发射机波束能量的检测概率Pd

计算截获接收机调谐到雷达频率的概率Pf：

其中，T_I指每次侦收时间，T_Ii指扫过一个频率的侦收时间，ΔT表示最小接收时间，也即截获接收机反应时间；

计算雷达被截获接收机识别的概率Pk；

步骤六、建立雷达被截获概率模型为：

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