CN113960594A - 一种相控阵雷达搜索方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种相控阵雷达搜索方法及系统，包括：步骤一：确定搜索区域；步骤二：将搜索区域转换为正弦空间；步骤三：确定波位排布；步骤四：确定搜索的初始位置；步骤五：该步骤与步骤六同时开始，将搜索的初始位置储存到数据库中；步骤六：按照搜索次序以及波位排布确定若干个搜索波位，并根据搜索波位进行搜索区域的搜索；步骤七：搜索完成后，结合搜索库中最新记录的搜索初始位置确定下一次搜索的初始位置；步骤八：将新的初始位置放置于数据库中，同步进行步骤九；步骤九：按照新的初始位置开始搜索，并循环执行步骤六‑九。本发明不增加搜索时间，适应各种快速搜索波位排布方法，减少发现概率空间起伏，提升部分空间的发现概率。
Description
技术领域
本发明属于雷达技术领域，涉及一种相控阵雷达搜索方法及系统。
背景技术
相控阵雷达采用移相器进行相位控制，具备灵活的波束捷变能力和高效的资源管理方式，使其在时间、空间、频率、能量管理方面具备比常规机械扫描雷达更具优势，也因此，相控阵雷达在合理分配资源进行最优搜索方面有着巨大潜力。
较常规机械转动雷达不同，相控阵波位排布具有离散特性，天线波束可以从一个波位到另一个波位无惯性跃迁。现阶段，通过研究波位排布可以提升相控阵雷达搜索资源利用效率。
当相控阵雷达进行搜索扫描时，如果波位之间排布过于紧凑，将不可避免造成搜索时间过长，浪费雷达时间资源；如果波位之间排布过于稀疏，则相邻波位之间存在较大的波形损失，从而降低雷达的发现概率。因此，在相控阵雷达设计中，搜索波位排布是一项重要的基础性工作，波位排布的好坏对于相控阵雷达资源优化和搜索性能的提高具有不容忽视的作用。
常见的相控阵雷达波位排布方式有：矩形排布：波位水平垂直矩形3dB交叠排布；三角排布：波位三角形3dB交叠排布；以及交叠排布：波位较三角排布更为密集，保证空间各点波形损耗均小于3dB。由于波形损耗的存在，无论采取任何排布方式，空间中发现概率起伏变化，导致部分角度发现概率过小。以上三种排布方式，搜索时间花费越来越多，概率起伏越来越小。
中国专利“CN105487051A雷达角度搜索的扫描方法”所述的技术方案应用场景有限，对常见的一维搜索区域难以应用。该技术方案虽然可以节约交叠排布搜索时间，但较矩形排布、三角排布所需的搜索时间更长。另外，该技术方案在实现过程中，仍然存在发现概率角度空间分布不均，导致部分区域发现概率较低的问题。
发明内容
为解决现有技术存在的难题，本发明提供了一种相控阵雷达搜索方法，包括以下步骤：
步骤一：确定搜索区域；
步骤二：将搜索区域转换为正弦空间；
步骤三：确定波位排布；
步骤四：确定搜索的初始位置；
步骤五：该步骤与步骤六同时开始，将搜索的初始位置储存到数据库中；
步骤六：按照搜索次序以及波位排布确定若干个搜索波位，并根据搜索波位进行搜索区域的搜索；
步骤七：搜索完成后，结合搜索库中最新记录的搜索初始位置确定下一次搜索的初始位置；
步骤八：将新的初始位置放置于数据库中，同步进行步骤九；
步骤九：按照新的初始位置开始搜索，并循环执行步骤六、七、八、九，直至接收到停止搜索命令。
进一步地，所述确定下一次搜索的初始位置的方法具体为：
在上次搜索中任选两个连续的搜索波位，将其中前一个搜索波位到后一个搜索波位进行连线，产生向量p；
将向量p乘以搜索系数ρ后和上一次搜索的初始位置相加，即可得到一个新的初始位置；所述搜索系数ρ根据目标在角度空间的变化确定。
进一步地，所述搜索系数ρ根据目标在角度空间的变化确定的具体方法为：
对于固定目标或远区目标，搜索系数ρ的范围为0到1/4；所述固定目标为速度小于等于5km/s的目标，所述远区目标为60km以内的目标，不包括固定目标；
对于近区目标，搜索系数ρ为1/2，所述近区目标为0-60km以内的目标，不包括固定目标；
对于除远区目标、近区目标或固定目标以外的其他目标，搜索系数ρ随机选择0到1/2范围内的数。
进一步地，波位排布的确定是根据搜索区域的大小和搜索时间的要求来确定。
进一步地，在波位排布方式确定后，根据搜索先后顺序确定搜索的初始位置。
本发明还提供了一种相控阵雷达搜索系统，所述搜索系统基于权利要求1-5任一权利要求所述的相控阵雷达搜索方法及系统。
与现有技术相比，本发明在不增加搜索时间的情况下，能够适应各种快速搜索波位排布方法，减少发现概率空间起伏，大幅提升部分空间的发现概率。
附图说明
图1为实施例一的流程图。
图2为不同方法下发现概率起伏对比图。
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
本实施例的工作原理如下：
对于常规的按照固定的初始位置进行搜索的搜索方法，由于波形损耗的存在，相控阵雷达对目标在角度空间上的发现概率不是恒定不变的，而是分布不均的，有些区域发现概率高，有些区域发现概率少，这就会造成部分角度空间内的目标难以发现。
考虑步进初始位置的搜索方法，在不增加单次搜索时间，可以弥补上述空间分布不均的问题，即使用固定初始位置的搜索方法，不管是基于何种波位排布方法，假设每次搜索的时间为a，每次搜索的目标的发现概率分布不均，而利用本实施例的方法，每次搜索的时间同样为a，但对于某一角度，一次搜索可能处于低发现概率区域，下一次由于初始位置的变化，将处在高发现概率区域，这将提升整个雷达的性能。
步进初始位置步进长度至关重要，主要取决于目标在角度空间上的相关时间。近区目标，角度空间域上搜索相关时间较少，可以进行的搜索次数较少，步进长度必须选择较大；固定目标或者远区目标，角度空间域上搜索相关时间较长，可以进行长时间搜索积累，可以选择较小的步进长度，以进一步优化发现概率分布。
图1是本实施例的流程图，结合图1，本实施例提出的相控阵雷达搜索方法具体包括下列步骤：
步骤一：指定搜索区域。用户需要根据实际作战对象、作战目标，指定需要搜索的区域范围。
步骤二：将搜索区域转换为正弦空间。在正弦空间下，波束不会随着搜索波位的偏离法向而产生变化，从而简化波位排布流程。
步骤三：波位排布。根据搜索区域的大小和搜索时间的要求，进行波位排布。所述波位排布方法可以选择现有技术中常见的矩形排布、三角排布等。
步骤四：确定搜索的初始位置。在波位排布方式确定后，根据搜索先后顺序确定搜索的初始位置。比如选择从左向右搜索，则最左侧的搜索波位即为搜索的初始位置；选择从上向下搜索，则最上边的搜索波位即为搜索的初始位置。
步骤五：该步骤与步骤六同时开始，将搜索的初始位置储存到数据库中。
步骤六：按照搜索次序以及波位排布确定若干个搜索波位，并根据搜索波位进行搜索区域的搜索。
步骤七：搜索完成后，结合搜索库中最新记录的搜索初始位置确定下一次搜索的初始位置；所述确定下一次搜索的初始位置的方法具体为：
1、在上次搜索中任选两个连续的搜索波位，将其中前一个搜索波位到后一个搜索波位进行连线，产生向量p；
2、将向量p乘以一个搜索系数（记作ρ，ρ≤1，一般ρ≤1/2，常见搜索系数有1/2、1/3、1/4等等），该系数的选择与目标在角度空间变化相关，具体可以根据所需搜索目标以下几个特性进行选择：
（1）对于固定目标（所述固定目标为速度小于等于5km/s）或者远区目标（所述远区目标为60km以内的目标，不包括固定目标），可以选择的较小的搜索系数（本实施例为0-1/4），减少发现概率起伏。
（2）对于近区目标（0-60km以内的目标，不包括固定目标），搜索系数应当选择一个接近1/2的数。
（3）如果对目标情况一无所知，可以随机选择一个0到1/2范围内的搜索系数。
3、向量p乘以ρ后变为ρp，将此向量ρp和上一次搜索的初始位置相加，即可得到一个新的初始位置。
步骤八：将新的初始位置放置于数据库中，同步进行步骤九。
步骤九：按照新的初始位置开始搜索，并循环执行步骤六、七、八、九，直至用户下达停止搜索命令。
实施例二：
本实施例提供了一种相控阵雷达搜索系统，所述搜索系统包括至少一个处理模块和至少一个数据库，所述处理模块和数据库用于实现实施例一所述的搜索方法。
与现有技术相比，本发明不增加搜索时间，适应各种快速搜索波位排布方法，减少发现概率空间起伏，提升部分空间的发现概率。
对方位一维区域(±45°)进行搜索仿真，单次搜索采用3dB交叠方式，天线方向 图设置为：
其中θ为天线的方位角度数，Smax为方向图最大 值。
考虑波束最大值指向目标时，目标发现概率为0.9，虚警概率为10-6。
仿真结果如图2所示：
当采用固定初始位置的方法搜索时，发现概率起伏很大，部分空间发现概率将至0.48。
当采用1/2步进搜索时（ρ=1/2）法，发现概率起伏有所改善，整个空间发现概率均大于0.69。
当采用1/3步进搜索时（ρ=1/3）法，发现概率起伏更加改善，整个空间发现概率均大于0.73。
从仿真实验结果来看，采用本发明的方法，可以减少发现概率空间起伏，提升部分空间的发现概率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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)
1.一种相控阵雷达搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：确定搜索区域；
步骤二：将搜索区域转换为正弦空间；
步骤三：确定波位排布；
步骤四：确定搜索的初始位置；
步骤五：该步骤与步骤六同时开始，将搜索的初始位置储存到数据库中；
步骤六：按照搜索次序以及波位排布确定若干个搜索波位，并根据搜索波位进行搜索区域的搜索；
步骤七：搜索完成后，结合搜索库中最新记录的搜索初始位置确定下一次搜索的初始位置；
步骤八：将新的初始位置放置于数据库中，同步进行步骤九；
步骤九：按照新的初始位置开始搜索，并循环执行步骤六、七、八、九，直至接收到停止搜索命令。
2.根据权利要求1所述的相控阵雷达搜索方法，其特征在于，所述确定下一次搜索的初始位置的方法具体为：
在上次搜索中任选两个连续的搜索波位，将其中前一个搜索波位到后一个搜索波位进行连线，产生向量p；
将向量p乘以搜索系数ρ后和上一次搜索的初始位置相加，即可得到一个新的初始位置；所述搜索系数ρ根据目标在角度空间的变化确定。
3.根据权利要求2所述的相控阵雷达搜索方法，其特征在于，所述搜索系数ρ根据目标在角度空间的变化确定的具体方法为：
对于固定目标或远区目标，搜索系数ρ的范围为0到1/4；所述固定目标为速度小于等于5km/s的目标，所述远区目标为60km以内的目标，不包括固定目标；
对于近区目标，搜索系数ρ为1/2，所述近区目标为0-60km以内的目标，不包括固定目标；
对于除远区目标、近区目标或固定目标以外的其他目标，搜索系数ρ随机选择0到1/2范围内的数。
4.根据权利要求3所述的相控阵雷达搜索方法，其特征在于，波位排布的确定是根据搜索区域的大小和搜索时间的要求来确定。
5.根据权利要求4所述的相控阵雷达搜索方法，其特征在于，在波位排布方式确定后，根据搜索先后顺序确定搜索的初始位置。
6.一种相控阵雷达搜索系统，其特征在于，所述搜索系统基于权利要求1-5任一权利要求所述的相控阵雷达搜索方法。
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| CN202111292625.6A CN113960594A (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种相控阵雷达搜索方法及系统 |
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Publications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN113960594A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115932741A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-04-07 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种警戒雷达的多模式组合自动搜索方式 |
| CN116528253B (zh) * | 2023-07-05 | 2024-05-17 | 四川创智联恒科技有限公司 | 一种信令波束下的波位图谱生成方法及系统 |
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2021
- 2021-11-03 CN CN202111292625.6A patent/CN113960594A/zh active Pending
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| CN116528253B (zh) * | 2023-07-05 | 2024-05-17 | 四川创智联恒科技有限公司 | 一种信令波束下的波位图谱生成方法及系统 |
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