CN113093112A - 一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法、装置及存储介质，所述方法包括如下步骤：S1，加载计算参数；S2，利用加载的计算参数计算最大侦察距离；S3，利用加载的计算参数以及计算的最大侦察距离，基于通视计算的几何关系和电磁传播衰减原理，生成地形遮挡下侦察范围包络点。本发明能够考虑地面侦察装备的实际地理环境遮挡情况，综合运用通视计算的几何关系和电磁传播衰减原理，有效解决地面装备实际侦察范围计算不准确的问题，更加真实地反映地面装备的实际侦察覆盖能力。

Description

一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法、装 置及存储介质
技术领域
本发明涉及电子对抗中的侦察装备效能计算应用领域，具体而言，涉及一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法、装置及存储介质。
背景技术
传统的侦察装备能力计算针对某一雷达位置、信号参数以及侦察装备自身的性能参数，利用电磁传播原理，计算侦察覆盖的各个方位上对辐射信号的最大侦察距离，并与通视距离相比较得到最后的侦察距离，然后根据侦察装备所在位置，得出侦察范围的包络点。
其中，在通视情况下，雷达侦察对空间某个辐射信号的最大侦察距离Rmax可用雷达侦察方程算出：
Figure BDA0002987864370000011
式中：
Pt表示雷达发射功率；
Gt表示雷达天线增益；
Gr表示侦察装备接收天线增益；
λ表示雷达信号波长；
Prmin表示接收灵敏度；
Lr表示信号传播过程的损失；
侦察接收机接收雷达辐射源的几何直视距离d0可由下式计算：
Figure BDA0002987864370000021
其中R为等效地球曲率半径，典型值为8490km，h1表示侦察接收机的高度，h2为雷达辐射源的高度。
该方法没有考虑地面装备在实际应用中地理环境对侦察能力范围的影响，在实际情况下，地面装备因为架设的地理条件限制，在方位和俯仰上难以避免会被周围建筑、树木、山丘等遮挡，由于电磁波的直线传播，导致在遮挡区域无法接收到目标辐射信号，使实际侦察范围与计算侦察范围不符。
发明内容
本发明旨在提供一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法、装置及存储介质，以解决地面装备实际侦察范围计算不准确的的问题。
本发明提供的一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法，包括如下步骤：
S1，加载计算参数；
S2，利用加载的计算参数计算最大侦察距离；
S3，利用加载的计算参数以及计算的最大侦察距离，基于通视计算的几何关系和电磁传播衰减原理，生成地形遮挡下侦察范围包络点。
进一步的，步骤S1包括：
(1)设置侦察装备位置，侦察设备高度值h1，侦察装备接收天线增益Gr，接收天线的接收灵敏度Prmin，侦察装备的接收天线覆盖范围；
(2)设置典型计算对象的位置与性能参数，包括雷达高度值h2，雷达发射功率Pt，雷达天线增益Gt，雷达信号传输中的损失Lr，雷达信号波长λ；
(3)设置侦察装备所在地面环境下被障碍物遮挡的方位角和俯仰角，包括方位遮挡起始角度startAZ，方位遮挡终止角度endAZ，俯仰遮挡起始角度startEL，俯仰遮挡终止角度endEL；
(4)设置等效地球曲率半径R。
进一步的，计算最大侦察距离的公式如下：
Figure BDA0002987864370000031
其中，drecon表示最大侦察距离。
进一步的，步骤S3包括如下子步骤：
(1)计算无遮挡下的通视距离d0：
Figure BDA0002987864370000032
(2)根据侦察装备的接收天线覆盖范围，按照一定的颗粒度将方位进行划分，设其中一个方位为αi；
(3)针对每一个方位αi，根据侦察装备的地面遮挡数据，判断在该方位αi上是否存在遮挡；
(4)若不存在遮挡，比较通视距离和最大侦察距离的大小，取其中的较小值作为最终的侦察距离di：
Figure BDA0002987864370000033
(5)若存在遮挡，计算无遮挡下采用通视距离时对应的俯仰角angle0：
Figure BDA0002987864370000041
(6)判断当前方位αi处的方位遮挡终止角度endEL与angle0的大小，如果endEL小于等于angle0，则有遮挡情况下的通视距离与无遮挡下通视距离相同，最终侦察距离为：
Figure BDA0002987864370000042
(7)如果endEL大于angle0，计算垂直距离dv：
Figure BDA0002987864370000043
(8)判断垂直距离dv与目标雷达相对地心的距离大小，计算当前方位αi处有遮挡情况下的通视距离
Figure BDA0002987864370000044
Figure BDA0002987864370000045
(9)比较有遮挡下的通视距离
Figure BDA0002987864370000046
和最大侦察距离drecon的大小，取其中的较小值作为最终的侦察距离：
Figure BDA0002987864370000047
(10)根据侦察装备的位置坐标、当前方位αi、侦察距离di，计算覆盖包络点的位置；
(11)返回步骤(3)，遍历计算全部方位对应的侦察覆盖包络点位置。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行如上述的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法。
本发明还提供一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算装置，包括：
存储介质，用于存储计算机程序；
处理器，用于运行所述计算机程序；所述计算机程序运行时执行如上述的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明能够考虑地面侦察装备的实际地理环境遮挡情况，综合运用通视计算的几何关系和电磁传播衰减原理，有效解决地面装备实际侦察范围计算不准确的问题，更加真实地反映地面装备的实际侦察覆盖能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法的流程图。
图2为本发明实施例的存在遮挡情况下的通视距离计算流程图。
图3为本发明实施例的存在遮挡情况下的通视计算几何关系图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
实施例
如图1所示，本实施例提出一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法，包括如下步骤：
S1，加载计算参数；具体包括：
(1)设置侦察装备位置，侦察设备高度值h1，侦察装备接收天线增益Gr，接收天线的接收灵敏度Prmin，侦察装备的接收天线覆盖范围；
(2)设置典型计算对象的位置与性能参数，包括雷达高度值h2，雷达发射功率Pt，雷达天线增益Gt，雷达信号传输中的损失Lr，雷达信号波长λ；
(3)设置侦察装备所在地面环境下被障碍物遮挡的方位角和俯仰角，包括方位遮挡起始角度startAZ，方位遮挡终止角度endAZ，俯仰遮挡起始角度startEL，俯仰遮挡终止角度endEL；
(4)设置等效地球曲率半径R。
S2，利用加载的计算参数计算最大侦察距离；具体地，计算最大侦察距离的公式如下：
Figure BDA0002987864370000061
其中，drecon表示最大侦察距离。
S3，利用加载的计算参数以及计算的最大侦察距离，基于通视计算的几何关系和电磁传播衰减原理，生成地形遮挡下侦察范围包络点。具体包括如下子步骤：
(1)计算无遮挡下的通视距离d0：
Figure BDA0002987864370000071
(2)根据侦察装备的接收天线覆盖范围，按照一定的颗粒度将方位进行划分，设其中一个方位为αi；
(3)针对每一个方位αi，根据侦察装备的地面遮挡数据，判断在该方位αi上是否存在遮挡；
(4)若不存在遮挡，比较通视距离和最大侦察距离的大小，取其中的较小值作为最终的侦察距离di：
Figure BDA0002987864370000072
(5)若存在遮挡，如图2所示，计算无遮挡下采用通视距离时对应的俯仰角angle0：
Figure BDA0002987864370000073
(6)判断当前方位αi处的方位遮挡终止角度endEL与angle0的大小，如果endEL小于等于angle0，则有遮挡情况下的通视距离与无遮挡下通视距离相同，最终侦察距离为：
Figure BDA0002987864370000074
(7)如果endEL大于angle0，计算垂直距离dv：
Figure BDA0002987864370000081
(8)判断垂直距离dv与目标雷达相对地心的距离大小，计算当前方位αi处有遮挡情况下的通视距离
Figure BDA0002987864370000082
如图3所示为存在遮挡下通视距离的计算几何关系，在俯仰上有遮蔽时的直视视距计算公式：
Figure BDA0002987864370000083
Figure BDA0002987864370000084
因此，有遮挡情况下的通视距离
Figure BDA0002987864370000085
计算公式如下：
Figure BDA0002987864370000086
(9)比较有遮挡下的通视距离
Figure BDA0002987864370000087
和最大侦察距离drecon的大小，取其中的较小值作为最终的侦察距离：
Figure BDA0002987864370000088
(10)根据侦察装备的位置坐标、当前方位αi、侦察距离di，计算覆盖包络点的位置；
(11)返回步骤(3)，遍历计算全部方位对应的侦察覆盖包络点位置。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
由上，本实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行上述的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法。
由上，本实施例还提供一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算装置，包括：
存储介质，用于存储计算机程序；
处理器，用于运行所述计算机程序；所述计算机程序运行时执行上述的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法。
具体示例：
侦察装备位置为经度为118度，纬度为25度；侦察设备高度值h1为10m，侦察装备接收天线增益Gr为10dB，接收天线的接收灵敏度Prmin为-60dBm，侦察装备的接收天线覆盖范围为30度到60度。
雷达信号传输中的损失Lr为-18dB，雷达高度值h2为6000m，雷达发射功率Pt为10kw，雷达天线增益Gt为30dB，雷达信号波长λ为0.1m。
地面侦察站的遮挡情况为：
障碍物1遮挡情况：方位遮挡起始角度startAZ为32度，方位遮挡终止角度endAZ为36度，俯仰遮挡起始角度startEL为0度，俯仰遮挡终止角度endEL为1度。
障碍物2遮挡情况：方位遮挡起始角度startAZ为42度，方位遮挡终止角度endAZ为44度，俯仰遮挡起始角度startEL为-2度，俯仰遮挡终止角度endEL为0.3度。
根据计算参数计算最大侦察距离，结果为316.80362km。
计算无遮挡下的通视距离，结果为332.27359km。
将天线覆盖范围方位按照1度划分，针对每个方位，计算有遮挡情况下的通视距离，结果如表1所示。
表1：
方位(度) 30～31 32～36 37～41 42～44 45～60
通视距离(km) 332.27359 203.54025 332.27359 277.60608 332.27359
其中，方位角为34度时的通视距离计算过程如下：
计算无遮挡下通视距离时对应的俯仰角angle0，结果为-0.08794度。
判断endEL与angle0的大小，此时endEL的值1度大于angle0的值-0.08794度，且endEL大于0，计算垂直距离dv，结果为8490010m。
计算通视距离结果为203.54025km。
根据通视距离和最大侦察距离，判断得到最终侦察距离如表2所示。
表2：
方位(度) 30～31 32～36 37～41 42～44 45～60
侦察距离(km) 316.80362 203.54025 316.80362 277.60608 316.80362
根据地面侦察站的经度118度，纬度25度和不同方位的最终侦察距离，计算侦察范围包络点位置，结果如表3所示。
表3：
Figure BDA0002987864370000101
Figure BDA0002987864370000111
通过上述内容可知，本发明能够考虑地面侦察装备的实际地理环境遮挡情况，综合运用通视计算的几何关系和电磁传播衰减原理，有效解决地面装备实际侦察范围计算不准确的问题，更加真实地反映地面装备的实际侦察覆盖能力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，加载计算参数；
S2，利用加载的计算参数计算最大侦察距离；
S3，利用加载的计算参数以及计算的最大侦察距离，基于通视计算的几何关系和电磁传播衰减原理，生成地形遮挡下侦察范围包络点。
2.根据权利要求1所述的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法，其特征在于，步骤S1包括：
(1)设置侦察装备位置，侦察设备高度值h1，侦察装备接收天线增益Gr，接收天线的接收灵敏度Prmin，侦察装备的接收天线覆盖范围；
(2)设置典型计算对象的位置与性能参数，包括雷达高度值h2，雷达发射功率Pt，雷达天线增益Gt，雷达信号传输中的损失Lr，雷达信号波长λ；
(3)设置侦察装备所在地面环境下被障碍物遮挡的方位角和俯仰角，包括方位遮挡起始角度startAZ，方位遮挡终止角度endAZ，俯仰遮挡起始角度startEL，俯仰遮挡终止角度endEL；
(4)设置等效地球曲率半径R。
3.根据权利要求2所述的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法，其特征在于，计算最大侦察距离的公式如下：
Figure FDA0002987864360000011
其中，drecon表示最大侦察距离。
4.根据权利要求3所述的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法，其特征在于，步骤S3包括如下子步骤：
(1)计算无遮挡下的通视距离d0：
Figure FDA0002987864360000021
(2)根据侦察装备的接收天线覆盖范围，按照一定的颗粒度将方位进行划分，设其中一个方位为αi；
(3)针对每一个方位αi，根据侦察装备的地面遮挡数据，判断在该方位αi上是否存在遮挡；
(4)若不存在遮挡，比较通视距离和最大侦察距离的大小，取其中的较小值作为最终的侦察距离di：
Figure FDA0002987864360000022
(5)若存在遮挡，计算无遮挡下采用通视距离时对应的俯仰角angle0：
Figure FDA0002987864360000023
(6)判断当前方位αi处的方位遮挡终止角度endEL与angle0的大小，如果endEL小于等于angle0，则有遮挡情况下的通视距离与无遮挡下通视距离相同，最终侦察距离为：
Figure FDA0002987864360000024
(7)如果endEL大于angle0，计算垂直距离dv：
Figure FDA0002987864360000025
(8)判断垂直距离dv与目标雷达相对地心的距离大小，计算当前方位αi处有遮挡情况下的通视距离
Figure FDA0002987864360000031
Figure FDA0002987864360000032
(9)比较有遮挡下的通视距离
Figure FDA0002987864360000033
和最大侦察距离drecon的大小，取其中的较小值作为最终的侦察距离：
Figure FDA0002987864360000034
(10)根据侦察装备的位置坐标、当前方位αi、侦察距离di，计算覆盖包络点的位置；
(11)返回步骤(3)，遍历计算全部方位对应的侦察覆盖包络点位置。
5.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行如权利要求1至4任一项所述的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法。
6.一种面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算装置，其特征在于，包括：
存储介质，用于存储计算机程序；
处理器，用于运行所述计算机程序；所述计算机程序运行时执行如权利要求1至4任一项所述的面向地面装备在有障碍遮挡下的侦察包络计算方法。
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