CN113866730A - 一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法，该方法需要在搜索模式的软件程序中加入相应链表操作，按照时间顺序逐帧记录帧计数及伺服角度等信息，一个节点记录一帧的相关数据，根据搜索完挑选出的目标的帧计数重新遍历上述链表查找对应的节点位置，再根据已测得的通信延迟帧数继续向后遍历链表，找到对应延迟帧数的节点，从该节点中提取出角度，最后将已测得的目标角误差补偿给新提取出的角度，作为搜索转截获需要置位的角度，该角度相比改进前的指向误差更小。
Description
技术领域
本发明涉及雷达目标搜索技术领域，具体涉及一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法。
背景技术
传统的雷达采用的多是机械扫描的扫描方式，伺服机构的角度回传往往存在延迟。当某一时刻波束指向某一角度时，数据处理通常在一帧时间内对该帧回波数据进行处理，由于通信延迟的存在，该帧数据所对应的角度可能尚未传递过来，因而导致该帧数据记录的角度可能不是波束指向的准确角度，而是前若干帧的波束对应的角度值，即回波数据与真实角度不同步，示意图如图1。当伺服的扫描速度较低时，上述传输延迟带来的角度偏差可能较低，当扫描速度较高时，传输延迟带来的角度不同步很可能导致搜索转截获角度指向的准确性降低。
工程中在解决该问题时，一般可以通过提高数据率的方式实现，但是对于数据处理来讲往往是按照帧周期进行处理，超过处理频率的伺服数据率并没有实际益处。此外，也可采用测量延迟时间，再根据伺服扫描的规律进行后期补偿的方法，但该方法对于扫描曲线的规律性要求较高，容易造成补偿偏差过大，最终导致搜索转截获时角度指向不准。对于雷达来讲，当天线口径一定，雷达的工作频段越高波束越窄，其对置位角度精度的要求就越高，伺服高速扫描时的角度传输延迟会直接导致截获概率的降低。因此，需要有一种能够解决由于通信延迟造成的角度传递不同步的方法，该方法旨在提升搜索转截获时角度指向的准确性，同时对于伺服不同的扫描方式应有一定的适应性。
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，本发明提出一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法。
技术方案
一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：采用仿真测试系统标定伺服的通信延迟帧数，即在确知目标空间角度的条件下，按照一维线性的扫描方式被动搜索信号源释放的目标，根据扫描过程实时记录的每帧目标角度和幅度信息，判断伺服通信延迟的帧数；
步骤2：在数据处理的算法中，建立包含有角度、帧计数信息的查询链表，该链表从系统进入搜索模式就开始按照帧计数顺序记录角度，一直到停止搜索为止，期间一个节点对应一个帧计数；
步骤3：搜索完按照已有的提取准则，在目标搜索链表中挑选出待截获的目标，所述的目标搜索链表包含搜索时的距离、目标幅度、角度、角误差、帧计数信息；确定该目标对应的帧计数，该帧计数与步骤2的帧计数同步同源；
步骤4：通过步骤3确定的帧计数，按照节点顺序在步骤2产生的链表中查找该帧计数对应的节点位置；
步骤5：找到该节点位置后，按照步骤1中的通信延迟帧数向后查找对应位置的节点，从该节点中提取出角度；
步骤6：在步骤5提取出的目标角度上使用步骤3当前帧的角误差进行修正得到更加精准的截获指向角度。
本发明进一步的技术方案：步骤1具体如下：
步骤1.1：将辐射源固定在雷达天线面的法线方向，即辐射源喇叭处于雷达天线的零位方向，打开辐射源释放目标信号；
步骤1.2：雷达正常开机，俯仰维保持0度位置，在方位维从角度范围的最左边按照匀速角速度的扫描方式搜索辐射源；
步骤1.3：扫描过程中通过串口实时记录并存储每帧处理完的目标幅度以及接收的伺服角度信息，直到角度达到扫描范围的最右边；
步骤1.4：在记录的数据中查找幅度最大的那一帧数据，记录帧计数；
步骤1.5：向后继续遍历查找方位角度最接近0度的那一帧数据，记录帧计数；
步骤1.6：上述两个帧计数之差即是伺服方位维扫描时通信延迟的帧数。
本发明进一步的技术方案：步骤1.2中也可以方位维保持0度位置，在俯仰维从角度范围的最左边按照匀速角速度的扫描方式搜索辐射源。
本发明进一步的技术方案：步骤3中提取准则为幅度最大或者距离最近。
有益效果
本发明提出的一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法，该方法需要在搜索模式的软件程序中加入相应链表操作，按照时间顺序逐帧记录帧计数及伺服角度等信息，一个节点记录一帧的相关数据，根据搜索完挑选出的目标的帧计数重新遍历上述链表查找对应的节点位置，再根据已测得的通信延迟帧数继续向后遍历链表，找到对应延迟帧数的节点，从该节点中提取出角度，最后将已测得的目标角误差补偿给新提取出的角度，作为搜索转截获需要置位的角度，该角度相比改进前的指向误差更小。
本发明方法能够提升搜索转截获时角度指向的准确性，该方法无需提高伺服通信的数据率，无需改变系统的硬件结构，只需要在软件程序中加入相应链表操作，无需过多占用内存空间，实现较为简单，对伺服的扫描方式也具有较好的适应性。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是伺服搜索角度与数据处理时间上不匹配的示意图；
图2是本发明流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图2所示，本发明提出的一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法，包括以下步骤：
(1)采用仿真测试系统标定伺服的通信延迟帧数，即在确知目标空间角度的条件下，按照一维线性的扫描方式被动搜索信号源释放的目标(扫描速度在搜索过程中尽量保持恒定，且需满足一定的波束接收驻留时间)，根据扫描过程实时记录的每帧目标角度和幅度信息，判断伺服通信延迟的帧数；
1a)将辐射源固定在雷达天线面的法线方向，即辐射源喇叭处于雷达天线的零位方向，打开辐射源释放目标信号；
1b)雷达正常开机，俯仰维保持0度位置，在方位维从角度范围的最左边按照匀速角速度的扫描方式搜索辐射源(同时需满足一定的波束接收驻留时间，也可方位维保持0度位置，俯仰维扫描)；
1c)扫描过程中通过串口实时记录并存储每帧处理完的目标幅度以及接收的伺服角度信息，直到角度达到扫描范围的最右边；
1d)在记录的数据中查找幅度最大的那一帧数据，记录帧计数；
1e)向后继续遍历查找方位角度最接近0度的那一帧数据，记录帧计数；
1f)上述两个帧计数之差即是伺服方位维扫描时通信延迟的帧数。
(2)在数据处理的算法中，建立包含有角度、帧计数信息的链表1，该链表1从系统进入搜索模式就开始按照帧计数顺序记录相关信息，一直到搜索停止为止，这期间一个节点对应一个帧计数；
(3)搜索完按照已有的提取准则(如幅度最大或距离最近等策略)，在目标搜索链表2中挑选出待截获的目标，该目标自身含有搜索时的距离、目标幅度、角度、角误差、帧计数等信息，该链表中节点的帧计数与步骤(2)的帧计数同步同源；
(4)通过步骤(3)确定的帧计数，按照节点顺序在步骤(2)产生的链表中查找该帧计数对应的节点位置；
(5)找到该节点位置后，按照已测得的通信延迟帧数向后查找对应位置的节点，从该节点中提取出角度；
(6)步骤(5)提取出的目标角度即是波束照射到目标时所对应的实时角度，由于帧处理周期耗时的存在，该角度可能不会完全正对辐射源中心，即存在一定的角度偏差，而该偏差可以通过步骤(3)角误差进行修正，因此将待截获目标的角误差数据补偿给上述角度，从而获得更加精准的截获指向角度。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
(1)使用仿真测试系统标定伺服的通信延迟帧数，延迟为2帧；
(2)在数据处理的算法中，建立包含有方位角度az、俯仰el和搜索帧计数cnt的链表scannode。从搜索开始那一刻，按照帧计数顺序存入每帧的方位角度、俯仰角度和帧计数，一直到搜索停止为止，帧计数cnt从0到M-1，M为搜索期间经历的总帧数；
(3)搜索完按照幅度最大的提取准则，挑选出待截获的目标，编号第N帧，该目标自身包含有搜索时的帧计数cnt[N]、方位角误差az_err[N]和俯仰角误差el_err[N]，其中N为第N帧数据处理帧的编号；
(4)通过步骤(3)确定的帧计数cnt[N]，按照链表scannode节点顺序从头到尾顺序查找该帧计数对应的节点位置；
(5)在链表scannode中找到该节点位置后，按照已知通信延迟帧数为2帧；朝后查找第2个节点，即第N+2个节点，从该节点中提取出角度方位角度az[N+2]、俯仰角度el[N+2]；
(6)将步骤(2)确定的方位角误差az_err[N]和俯仰角误差el_err[N]按照伺服控制极性补偿给方位角度az[N+2]、俯仰角度el[N+2]，得到更准确的截获置位方位角度值az_cap和俯仰角度值el_cap，如公式(1)和公式(2)。
az_cap＝az[N+2]+az_err[N] (1)
el_cap＝el[N+2]+el_err[N] (2)
其中“+”号需要根据伺服控制的正负极性确定。
实施例2：
(1)使用仿真测试系统标定伺服的通信延迟帧数，延迟为3帧；
(2)在数据处理的算法中，建立包含有方位角度az、俯仰el和搜索帧计数cnt的链表scannode。从搜索开始那一刻，按照帧计数顺序存入每帧的方位角度、俯仰角度和帧计数，一直到搜索停止为止，帧计数cnt从0到T-1，T为搜索期间经历的总帧数；
(3)搜索完按照距离最近的提取准则，挑选出待截获的目标，编号第K帧，该目标自身包含有搜索时的帧计数cnt[K]、方位角误差az_err[K]和俯仰角误差el_err[K]；
(4)通过步骤(3)确定的帧计数cnt[K]，按照链表scannode节点顺序从头到尾顺序查找该帧计数对应的节点位置；
(5)在链表scannode中找到该节点位置后，按照已知通信延迟帧数为3帧；朝后查找第3个节点，即第K+3个节点，从该节点中提取出角度方位角度az[K+3]、俯仰角度el[K+3]；
(6)将步骤(3)确定的方位角误差az_err[K]和俯仰角误差el_err[K]按照伺服控制极性补偿给方位角度az[K+3]、俯仰角度el[K+3]，得到更准确的截获置位方位角度值az_cap和俯仰角度值el_cap，如公式(1)和公式(2)。
az_cap＝az[K+3]+az_err[K] (1)
el_cap＝el[K+3]+el_err[K] (2)
其中“+”号需要根据伺服控制的正负极性确定。
通过试验验证和对比本发明与传统方法，本发明的平均角度指向误差相比传统方法更小且适应性更强，具体如表1：
表1 本发明方法与传统方法的对比
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：采用仿真测试系统标定伺服的通信延迟帧数，即在确知目标空间角度的条件下，按照一维线性的扫描方式被动搜索信号源释放的目标，根据扫描过程实时记录的每帧目标角度和幅度信息，判断伺服通信延迟的帧数；
步骤2：在数据处理的算法中，建立包含有角度、帧计数信息的查询链表，该链表从系统进入搜索模式就开始按照帧计数顺序记录角度，一直到停止搜索为止，期间一个节点对应一个帧计数；
步骤3：搜索完按照已有的提取准则，在目标搜索链表中挑选出待截获的目标，所述的目标搜索链表包含搜索时的距离、目标幅度、角度、角误差、帧计数信息；确定该目标对应的帧计数，该帧计数与步骤2的帧计数同步同源；
步骤4：通过步骤3确定的帧计数，按照节点顺序在步骤2产生的链表中查找该帧计数对应的节点位置；
步骤5：找到该节点位置后，按照步骤1中的通信延迟帧数向后查找对应位置的节点，从该节点中提取出角度；
步骤6：在步骤5提取出的目标角度上使用步骤3当前帧的角误差进行修正得到更加精准的截获指向角度。
2.根据权利要求1所述的一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法，其特征在于步骤1具体如下：
步骤1.1：将辐射源固定在雷达天线面的法线方向，即辐射源喇叭处于雷达天线的零位方向，打开辐射源释放目标信号；
步骤1.2：雷达正常开机，俯仰维保持0度位置，在方位维从角度范围的最左边按照匀速角速度的扫描方式搜索辐射源；
步骤1.3：扫描过程中通过串口实时记录并存储每帧处理完的目标幅度以及接收的伺服角度信息，直到角度达到扫描范围的最右边；
步骤1.4：在记录的数据中查找幅度最大的那一帧数据，记录帧计数；
步骤1.5：向后继续遍历查找方位角度最接近0度的那一帧数据，记录帧计数；
步骤1.6：上述两个帧计数之差即是伺服方位维扫描时通信延迟的帧数。
3.根据权利要求2所述的一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法，其特征在于步骤1.2中也可以方位维保持0度位置，在俯仰维从角度范围的最下到最上按照匀速角速度的扫描方式搜索辐射源。
4.根据权利要求1所述的一种提升搜索转截获时角度指向精度的方法，其特征在于步骤3中提取准则为幅度最大或者距离最近。
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