CN113406619A - 一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法，包含以下步骤：S1建立无线电信号测量模型，该无线电信号测量模型用于计算飞机平台在接收到二次雷达信号时飞机平台与二次雷达之间的距离R__C；S2在准备发射二次雷达信号时，计算飞机平台与二次雷达之间的距离与距离R__C之间的距离差ΔRx；S3根据距离差ΔRx计算飞机平台发射二次雷达信号时的发射功率。本发明通过对二次雷达中应答机的发射功率进行有效辐射管控，保证在不影响整体效能的前提下，最大限度的提高辐射源本身的隐身能力，实现作战效能的最大化。

Description

一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法

技术领域

本发明涉及空管询问应答机的功率控制设计，特别是在复杂环境下对敌方电磁探测设备进行隐蔽攻击时的一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法。

背景技术

和民用无线电系统相比，军用战术无线电系统(即数据链系统)存在显著的对抗性设计要求。在体系化的对抗性作战环境中，战术无线电需在对抗中生存，完成整个作战任务，包括通信、导航、识别、雷达、电子战等。战术无线电面临的首要威胁便是敌无源探测系统对射频信号的截获，对接收到的射频信号进行参数测量、分选识别、辐射源定位跟踪，进而无源探测系统可引导电子干扰及攻击设备等对我方无线电信号及载体进行软杀伤和硬杀伤，最终严重威威生存能力和作战效能。因此，在对抗中主动实现射频信号隐蔽，并在质量快速随机变化的信道中实现可靠高效数据传输，是无线电系统需同时优化的两项目标。战术无线电射频隐身控制方法包括频域、时域、空域、能量域以及波形域，五域之间的高效协同控制，确保我方战术无线电系统在进入敌方探测区域时完成隐身任务。

在现代作战体制中，空中交通管制系统、相对导航系统等战术无线电系统，采用二次雷达形式完成战场识别、相对测量等战术任务，传统的二次雷达系统通过询问雷达发射一段电磁脉冲，应答机根据接收到的电磁脉冲进行解析，进行信号应答，从而完成合作目标的识别与测距。然而，这种发射方式，满足全空域覆盖，对相关的射频信号捕获来讲产生了极大的威胁，且信号的发射，造成了机载平台有限能源的消耗，对航空装备的空中飞机安全和健康管理产生了一定的威胁。

动态辐射功率控制用于动态调整无线链路的辐射功率，在辐射功率控制中，辐射功率始终与信道质量成反比，不管信道质量如何变化，始终保证功率辐射设备在通信距离范围内实现有效通信。然而，在现有的二次雷达通信体制中，还很少有进行功率辐射控制的方法。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法，通过对二次雷达中应答机的发射功率进行有效辐射管控，保证在不影响整体效能的前提下，最大限度的提高辐射源本身的隐身能力，实现作战效能的最大化。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法，包含以下步骤：

S1建立无线电信号测量模型，该无线电信号测量模型用于计算飞机平台在接收到二次雷达信号时飞机平台与二次雷达之间的距离R_{_C}；

S2在准备发射二次雷达信号时，计算飞机平台与二次雷达之间的距离与距离R_{_C}之间的距离差ΔRx；

S3根据距离差ΔRx计算飞机平台发射二次雷达信号时的发射功率，包含以下步骤：

S3.1基于Sigmod函数，建立步进函数：

S3.2根据S3.1中的步进函数，建立发射功率补偿函数：

S3.3计算发射功率

其中：P_{T_Jmin}为飞机平台接收到的二次雷达信号的最小接收功率，G_{D_F}为飞机平台接收到二次雷达信号时的接收增益，G_{T_J}为二次雷达接收二次雷达信号时的接收增益，L是大气参数模型，大气参数根据天气情况可以估算出，λ为二次雷达信号的波长。

优选地，计算接收到二次雷达信号时飞机平台与二次雷达之间的距离R_{_C}的公式为：

其中，P_{T_F}为飞机平台接收到二次雷达信号时的接收功率，G_{T_F}为二次雷达发射二次雷达信号时的增益，G_{D_J}为飞机平台接收到二次雷达信号时的增益，P_{D_J_C}为飞机平台接收到二次雷达信号时的接收功率。

优选地，S2包含以下步骤：

S2.1设任意两个接收到二次雷达信号的时刻，二次雷达与飞机平台的距离R_{_C}分别为R₁和R₂，根据R₁和R₂对应的飞机平台的位置P₁、P₂和飞行速度估算出二次雷达的位置P_{_T}：

P__T＝f(R₁,R₂,P₁,P₂)；

S2.2利用二次雷达的位置P_{_T}解算出飞机平台在向二次雷达发射信号时飞机平台与二次雷达的距离Rx：

R_x＝f(P₃,P_{_T})

S2.3根据飞行平台的飞行速度V和时间，可以计算出飞机平台在处理二次雷达信号时飞行过程中的距离区间：

ΔR＝V·Δt；

Δt为飞机平台在处理二次雷达信号时产时的时延；

S2.4根据S2.2和S2.3，计算出准备发射二次雷达信号时，距离Rx与距离R_{_C}之间的距离差ΔRx：

本发明的有益效果在于：

1、基于功率管控的空管询问应答机，实现在应答机应答时在规定的距离范围内射频辐射，解决了满功率辐射等造成的系统功耗高、被截获概率大等问题，有效的增加了机载平台的安全性。

2、基于平滑函数的功率管控，通过引入S函数，在区间内进行功率控制，满足飞机在大机动条件下的功率覆盖不全等问题，可以进一步提高在应答功率。

附图说明

图1为本发明所述方法流程图。

图2为二次雷达示意图。

图3为飞机平台在飞行过程中与塔台的距离估算图。

图4为应答机发射信号时的功率控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例所示的一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法，包括如下步骤：

S1建立无线电信号测量模型，该无线电信号测量模型用于计算飞机平台在接收到二次雷达的信号时飞机平台与二次雷达之间的距离R_{_C}。

本实施例中，作为举例说明采用根据飞机平台接收到二次雷达信号时的接收功率P_{D_J_C}以及二次雷达信号在传输过程中的损耗计算出二次雷达与飞机平台的距离R_{_C}

其中，L是大气参数模型，大气参数根据天气情况可以估算出。λ为传输信号的波长，二次雷达在数据传输过程中，一般用L频段电磁波作为信号传输载波。P_{T_F}为飞机平台接收到二次雷达信号时的接收功率。G_{T_F}为二次雷达发射二次雷达信号时的增益。G_{D_J}为飞机平台接收到二次雷达信号时的增益。

S2在准备发射二次雷达信号时，计算飞机平台与二次雷达之间的距离与距离R_{_C}之间的距离差ΔRx。

飞机平台在飞行过程中，根据任务需求会不断的修改自身的飞行航线。飞机平台是一个高速高动态的飞行平台，飞机速度达到几倍音速都有可能。因此，飞机平台在飞行过程中，对于二次雷达的应答，不但要根据接收信号判断雷达的发射距离，还应该实时的估算应答时刻的实际距离。本实施例中，作为举例说明给出如下步骤：

S2.1设任意两个接收到二次雷达信号的时刻，二次雷达与飞机平台的距离R_{_C}分别为R₁和R₂，根据该R₁和R₂对应的飞机平台的位置P₁、P₂和飞行速度，可以估算出二次雷达的位置P_{_T}。

P_{_T}＝f(R₁,R₂,P₁,P₂)

S2.2在位置P2接收到了二次雷达的询问信号，但由于处理延时，在准备应答时，飞机平台的位置P3可能超出了应答功率距离或者应答功率距离过剩。因此，需要利用二次雷达的位置P_{_T}解算出飞机平台在向二次雷达发射信号时飞机平台与二次雷达的距离Rx：

R_x＝f(P₃,P_{_T})。

S2.3根据飞行平台的飞行速度和时间，可以计算出飞机平台在处理二次雷达信号时飞行过程中的距离区间：

ΔR＝V·Δt。

S2.4根据S2.2和S2.3，计算出飞机平台从接收到二次雷达信号到准备发射二次雷达信号之间，距离Rx与距离R_{_C}之间的距离差ΔRx：

S3根据距离差ΔRx计算飞机平台发射二次雷达信号时的发射功率。

根据二次雷达信号接收过程中是一个临界接收值，存在空中接收信号的抖动的情况，因此，需要在接收信号区间加一个阈值，Sigmod函数是目前普遍的阈值范围函数，因此，在解算距离范围内，加入Sigmod函数的阈值处理，可以有效解决信号辐射过程中的不连续以及稳定导致应答信号无法接收到的问题。Sigmod函数表达式为：

S3.1基于Sigmod函数，根据S2.4中建立的距离误差模型，建立步进函数：

S3.2根据S3.1中的步进函数，建立发射功率补偿函数：

S3.3根据S1.1和S3.2，计算发射功率：

其中，P_{T_Jmin}为飞机平台接收到的二次雷达信号的最小接收功率，G_{D_F}为飞机平台接收到二次雷达信号时的接收增益，G_{T_J}为二次雷达接收二次雷达信号时的接收增益。

空域辐射的信号波形需要通过自适应的调整自身的发射功率，从而使得自身的电磁辐射距离在二次雷达接收范围内。并且二次雷达应答机的发射功率需要根据辐射源本身的功率管控要求进行辐射，超出量程后也会进入保护状态。

Claims (3)

1.一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法，其特征在于包含以下步骤：

S1建立无线电信号测量模型，该无线电信号测量模型用于计算飞机平台在接收到二次雷达信号时飞机平台与二次雷达之间的距离R_{_C}；

S2在准备发射二次雷达信号时，计算飞机平台与二次雷达之间的距离与距离R_{_C}之间的距离差ΔRx；

S3根据距离差ΔRx计算飞机平台发射二次雷达信号时的发射功率，包含以下步骤：

S3.1基于Sigmod函数，建立步进函数：

S3.2根据S3.1中的步进函数，建立发射功率补偿函数：

S3.3计算发射功率

其中：P_{T_Jmin}为飞机平台接收到的二次雷达信号的最小接收功率，G_{D_F}为飞机平台接收到二次雷达信号时的接收增益，G_{T_J}为二次雷达接收二次雷达信号时的接收增益，L是大气参数模型，λ为二次雷达信号的波长。

2.根据权利要求1所述的一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法，其特征在于计算接收到二次雷达信号时飞机平台与二次雷达之间的距离R_{_C}的公式为：

其中，P_{T_F}为飞机平台接收到二次雷达信号时的接收功率，G_{T_F}为二次雷达发射二次雷达信号时的增益，G_{D_J}为飞机平台接收到二次雷达信号时的增益，P_{D_J_C}为飞机平台接收到二次雷达信号时的接收功率。

3.根据权利要求1所述的一种基于平滑函数的二次雷达应答机功率控制方法，其特征在于S2包含以下步骤：

S2.1设任意两个接收到二次雷达信号的时刻，二次雷达与飞机平台的距离R_{_C}分别为R₁和R₂，根据R₁和R₂对应的飞机平台的位置P₁、P₂和飞行速度估算出二次雷达的位置P_{_T}：

P_{_T}＝f(R₁,R₂,P₁,P₂)；

S2.2利用二次雷达的位置P__T解算出飞机平台在向二次雷达发射信号时飞机平台与二次雷达的距离Rx：

R_x＝f(P₃,P_{_T})

S2.3根据飞行平台的飞行速度V和时间，计算出飞机平台在处理二次雷达信号时飞行过程中的距离区间：

ΔR＝V·Δt；

Δt为飞机平台在处理二次雷达信号时产时的时延；

S2.4根据S2.2和S2.3，计算出准备发射二次雷达信号时，距离Rx与距离R_{_C}之间的距离差ΔRx：

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