CN114781191B - 一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法及装置,涉及雷达探测技术领域,具体为:对预设高度层的平面进行网格化,获取多个网格点;将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;基于地空传播损耗模型计算目标回波功率;计算所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和,作为总干扰功率;将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率,得到所述目标的雷达信干噪比;若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度,则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标;对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制,得到预设高度层的雷达威力覆盖图。本申请在雷达探测中考虑了无意干扰即其它雷达的干扰影响,提高了复杂电磁环境的雷达探测能力仿真的真实性。
Description
技术领域
本申请涉及雷达探测技术领域,尤其是涉及一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法及装置。
背景技术
当多雷达同时开机时,会产生相互干扰,影响雷达探测能力。这些干扰主要包括邻频干扰、互调干扰等,会使雷达接收机输出信噪比变差,严重影响对小目标的检测。
目前未有考虑无意干扰对雷达探测能力影响的技术方案。
发明内容
有鉴于此,本申请提供了一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法及装置,以解决上述技术问题。
第一方面,本申请提供了一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法,包括:
对预设高度层的平面进行网格化,获取多个网格点;将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;
基于地空传播损耗模型计算目标回波功率;
计算所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和,作为总干扰功率;
将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率,得到所述目标的雷达信干噪比;若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度,则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标;
对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制,得到预设高度层的雷达威力覆盖图。
进一步,将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;包括:
进一步,基于地空传播损耗模型计算目标回波功率,包括:
进一步,所有干扰雷达的邻频干扰功率的计算步骤包括:
对于一个干扰雷达,首先判断下式是否成立:
若成立,则所述干扰雷达的邻频干扰对雷达无效,否则,所述干扰雷达的邻频干扰对雷达有影响,计算重叠带宽:
其中,为干扰雷达的输出功率,为所述干扰雷达天线增益;为所述干
扰雷达与雷达之间的直线距离;为所述干扰雷达辐射的干扰信号带宽;为所述干
扰雷达信号在距离上的单程传输损耗;为雷达干扰发射损耗;为雷达天线在
干扰方向的增益值,其中,; 雷达和目标间的方位角与雷达和干扰机
间的方位角的差;为雷达和目标间的仰角与雷达和干扰机间的仰角的差;
将所有对雷达有邻频干扰的干扰雷达的邻频干扰功率相加,得到所有干扰雷达的邻频干扰功率。
当干扰雷达的个数为2时,所述方法还包括:计算两个干扰雷达的互调干扰功率;所述总干扰功率为所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和与互调干扰功率的和。
进一步,计算两个干扰雷达的互调干扰功率;包括:
进一步,雷达接收机噪声功率的计算步骤包括:
第二方面,本申请实施例提供了一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真装置,包括:
目标确定单元,用于对预设高度层的平面进行网格化,获取多个网格点;将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;
第一计算单元,用于基于地空传播损耗模型计算目标回波功率;
第二计算单元,用于计算所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和,作为总干扰功率;
第三计算单元,用于将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率,得到所述目标的雷达信干噪比;若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度,则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标;
雷达威力覆盖图绘制单元,用于对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制,得到预设高度层的雷达威力覆盖图。
本申请在雷达探测中考虑了无意干扰即其它雷达的干扰影响,提高了复杂电磁环境的雷达探测能力仿真的真实性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,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的附图。
图1为本申请实施例提供的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法的流程图;
图2为本申请实施例提供的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真装置的功能结构图;
图3为本申请实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
首先对本申请实施例的设计思想进行简单介绍。
当多雷达同时开机时,会产生相互干扰,影响雷达探测能力。这些干扰主要包括邻频干扰、互调干扰等,会使雷达接收机输出信噪比变差,严重影响对小目标的检测。而现有的雷达功能仿真对这方面考虑较少,所以有必要对这些干扰进行量化分析。
为解决上述技术问题,本申请提供了一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法,其应用场景为:地面和空中部署多部雷达,雷达的性能参数可配置,如位置、技术参数等。多雷达工作时互相干扰,分析干扰对雷达探测性能的影响,同时考虑通视和传播损耗的影响;可以得出雷达在无意干扰的情况下,是否能探测到目标,同时计算出回波信干噪比,最终绘出雷达在不同高度层的威力覆盖图,用不同颜色来区分信干噪比大小。
本申请在无意干扰功率计算时,考虑邻频干扰和互调干扰;邻频干扰考虑主雷达和干扰雷达带宽的重合度;互调干扰主要考虑三阶互调干扰,可通过经验公式得到干扰功率。两种干扰都用到了雷达干扰方程和损耗模型。雷达干扰方程中,主要是计算雷达天线在干扰雷达方向上的增益。干扰功率损耗值可根据应用场景,调用不同损耗模型计算。计算出各自干扰功率后,直接相加即可得到总干扰功率。
此外,本申请在计算雷达回波功率时,针对各种损耗,大多数仿真都是直接给出近似值。而本申请建立了精确的损耗数学模型,依据不同情况给出不同损耗值,计算精度有了很大提高。
在介绍了本申请实施例的应用场景和设计思想之后,下面对本申请实施例提供的技术方案进行说明。
如图1所示,本申请实施例提供了一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法,包括如下步骤:
步骤101:对预设高度层的平面进行网格化,获取多个网格点;将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;
其中,预设高度层的平面垂直于雷达所在的地平面,与雷达的距离为预设的高度H。为了研究雷达在预设高度层平面的探测能力,首先要选取多个平面上的点作为目标,首先对预设高度层的平面进行网格化,获取多个网格点,但是并不是每个网格点所在的目标都能被雷达探测到,因此对于每个网格点计算视线通视和电磁通视分布情况;地球曲率对电磁波的传播有遮蔽作用,导致在低仰角情况下,雷达对目标的探测受视距影响。当雷达和目标之间是通视的,还需要考虑地形地物对雷达探测范围的影响,其对目标的遮挡通常用遮蔽角来衡量。遮蔽角度定义为雷达天线和障碍物顶端的连线和水平线之间的夹角,它是某一方位上雷达的最小仰角。
由于电磁波在障碍物附近传播会产生绕射现象,当目标和雷达之间仰角与遮蔽角接近时,绕射会产生很大的衰减,故有必要对遮蔽角加上一个修正量。
在本实施例中,将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;包括:
步骤102:基于地空传播损耗模型计算目标回波功率;
雷达电波在空间传播,会有各种能量损耗,包括大气分子和水汽及由水汽凝聚成的降落颗粒引起的损耗,电波绕过地形表面或障碍物的绕射引起的损耗。实际雷达工作时的传播衰减与雷达的作用距离以及目标高度有关。实际仿真中,把各个典型频段传播损耗预先利用地空传播损耗模型计算出结果,使用时直接调用即可。
步骤103:计算所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和,作为总干扰功率;
邻频干扰指多个雷达辐射源和己方雷达频段接近,空间相隔较近,发射电波能进入己方雷达接收机内部,从而对有用信号造成较大干扰。所以有必要给出定量化的分析。
在本实施例中,所有干扰雷达的邻频干扰功率的计算步骤包括:
对于一个干扰雷达,首先判断下式是否成立:
若成立,则所述干扰雷达的邻频干扰对雷达无效,否则,所述干扰雷达的邻频干扰对雷达有影响,计算重叠带宽:
其中:的单位为W;为干扰雷达的输出功率,为所述干扰雷达天线增
益;为所述干扰雷达与雷达之间的直线距离;为所述干扰雷达辐射的干扰信号带
宽,单位为Hz;为所述干扰雷达信号在距离上的单程传输损耗;为雷达干扰发
射损耗;为雷达天线在干扰方向的增益值,其中,; 雷达和目
标间的方位角与雷达和干扰机间的方位角的差;为雷达和目标间的仰角与雷达和干扰
机间的仰角的差;
将所有对雷达有邻频干扰的干扰雷达的邻频干扰功率相加,得到所有干扰雷达的邻频干扰功率。
将所有对雷达有邻频干扰的干扰雷达的邻频干扰功率相加,得到所有干扰雷达的邻频干扰功率。
在邻频干扰基础上,若相邻雷达的频点和主雷达频点比较接近,很容易对主雷达产生互调干扰。它产生的原因是因为多个频率分量进入接收机后,由于雷达接收机非线性器件相互作用,产生的接近主雷达频点的其它频率分量,而这种频率分量接收机很难抑制,从而对有用信号形成比较大的干扰。这里主要考虑三阶互调干扰,因为这种干扰产生的能量最大,能对有用信号产生很大危害。
在本实施例中,只考虑两个干扰雷达的情况下产生的互调干扰,具体的,计算两个干扰雷达的互调干扰功率;包括:
此时,所述总干扰功率为所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和与互调干扰功率的和。
步骤104:将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率,得到所述目标的雷达信干噪比;若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度,则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标;
噪声包括接收机产生的噪声和大气噪声参数,具体的,雷达接收机噪声功率的计算步骤包括:
将目标回波功率,雷达接收机噪声和总干扰功率均取dB值后,计算目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率后的值,作为所述目标的雷达信干噪比(单位为dB)。
步骤105:对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制,得到预设高度层的雷达威力覆盖图。
此外,可以用颜色来区分不同位置的信干噪比大小。取几个典型高度层,重复同样步骤,就能够得到多个雷达整体威力覆盖图。
基于上述实施例,本申请实施例提供了一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真装置,参阅图2所示,本申请实施例提供的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真装置200至少包括:
目标确定单元201,用于对预设高度层的平面进行网格化,获取多个网格点;将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;
第一计算单元202,用于基于地空传播损耗模型计算目标回波功率;
第二计算单元203,用于计算所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和,作为总干扰功率;
第三计算单元204,用于将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率,得到所述目标的雷达信干噪比;若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度,则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标;
雷达威力覆盖图绘制单元205,用于对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制,得到预设高度层的雷达威力覆盖图。
需要说明的是,本申请实施例提供的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真装置200解决技术问题的原理与本申请实施例提供的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法相似,因此,本申请实施例提供的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真装置200的实施可以参见本申请实施例提供的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法的实施,重复之处不再赘述。
如图3所示,本申请实施例提供的电子设备300至少包括:处理器301、存储器302和存储在存储器302上并可在处理器301上运行的计算机程序,处理器301执行计算机程序时实现本申请实施例提供的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法。
本申请实施例提供的电子设备300还可以包括连接不同组件(包括处理器301和存储器302)的总线303。其中,总线303表示几类总线结构中的一种或多种,包括存储器总线、外围总线、局域总线等。
存储器302可以包括易失性存储器形式的可读介质,例如随机存储器(RandomAccess Memory,RAM)3021和/或高速缓存存储器3022,还可以进一步包括只读存储器(ReadOnly Memory,ROM)3023。
存储器302还可以包括具有一组(至少一个)程序模块3025的程序工具3024,程序模块3025包括但不限于:操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
电子设备300也可以与一个或多个外部设备303(例如键盘、遥控器等)通信,还可以与一个或者多个使得用户能与电子设备300交互的设备通信(例如手机、电脑等),和/或,与使得电子设备300与一个或多个其它电子设备300进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入/输出(Input /Output,I/O)接口305进行。并且,电子设备300还可以通过网络适配器306与一个或者多个网络(例如局域网(Local AreaNetwork,LAN),广域网(Wide Area Network,WAN)和/或公共网络,例如因特网)通信。如图3所示,网络适配器306通过总线303与电子设备300的其它模块通信。应当理解,尽管图3中未示出,可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(Redundant Arrays of IndependentDisks,RAID)子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。
需要说明的是,图3所示的电子设备300仅仅是一个示例,不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机指令,该计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例提供的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法。
此外,尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作,但是,这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作,或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地,可以省略某些步骤,将多个步骤合并为一个步骤执行,和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法,其特征在于,包括:
对预设高度层的平面进行网格化,获取多个网格点;将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;
计算目标回波功率;
计算所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和,作为总干扰功率;
将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率,得到所述目标的雷达信干噪比;若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度,则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标;
对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制,得到预设高度层的雷达威力覆盖图;
计算目标回波功率,包括:
所有干扰雷达的邻频干扰功率的计算步骤包括:
对于一个干扰雷达,首先判断下式是否成立:
若成立,则所述干扰雷达的邻频干扰对雷达无效,否则,所述干扰雷达的邻频干扰对雷达有影响,计算重叠带宽:
其中,为干扰雷达的输出功率,为所述干扰雷达天线增益;为所述干扰雷达与雷达之间的直线距离;为所述干扰雷达辐射的干扰信号带宽;为所述干扰雷达信号在距离上的单程传输损耗;为雷达干扰发射损耗;为雷达天线在干扰方向的增益值,其中,;雷达和目标间的方位角与雷达和干扰机间的方位角的差;为雷达和目标间的仰角与雷达和干扰机间的仰角的差;
将所有对雷达有邻频干扰的干扰雷达的邻频干扰功率相加,得到所有干扰雷达的邻频干扰功率;
当干扰雷达的个数为2时,所述方法还包括:计算两个干扰雷达的互调干扰功率;所述总干扰功率为所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和与互调干扰功率的和;
计算两个干扰雷达的互调干扰功率;包括:
2.根据权利要求1所述的复杂电磁环境的雷达探测能力仿真方法,其特征在于,将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;包括:
6.一种复杂电磁环境的雷达探测能力仿真装置,其特征在于,包括:
目标确定单元,用于对预设高度层的平面进行网格化,获取多个网格点;将雷达能够探测到的所有网格点作为目标;
第一计算单元,用于计算目标回波功率;
第二计算单元,用于计算所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和,作为总干扰功率;
第三计算单元,用于将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率,得到所述目标的雷达信干噪比;若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度,则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标;
雷达威力覆盖图绘制单元,用于对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制,得到预设高度层的雷达威力覆盖图;
计算目标回波功率,包括:
所有干扰雷达的邻频干扰功率的计算步骤包括:
对于一个干扰雷达,首先判断下式是否成立:
若成立,则所述干扰雷达的邻频干扰对雷达无效,否则,所述干扰雷达的邻频干扰对雷达有影响,计算重叠带宽:
其中,为干扰雷达的输出功率,为所述干扰雷达天线增益;为所述干扰雷达与雷达之间的直线距离;为所述干扰雷达辐射的干扰信号带宽;为所述干扰雷达信号在距离上的单程传输损耗;为雷达干扰发射损耗;为雷达天线在干扰方向的增益值,其中,;雷达和目标间的方位角与雷达和干扰机间的方位角的差;为雷达和目标间的仰角与雷达和干扰机间的仰角的差;
将所有对雷达有邻频干扰的干扰雷达的邻频干扰功率相加,得到所有干扰雷达的邻频干扰功率;
当干扰雷达的个数为2时,所述装置还用于:计算两个干扰雷达的互调干扰功率;所述总干扰功率为所有干扰雷达的邻频干扰功率的总和与互调干扰功率的和;
计算两个干扰雷达的互调干扰功率;包括:
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复杂电磁环境下雷达探测能力分析及仿真;刘己斌等;《系统工程理论与实践》;20080515(第05期);全文 * |
复杂电磁环境下雷达探测能力的定量描述;胡进;《航天电子对抗》;20170228(第01期);全文 * |
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CN114781191A (zh) | 2022-07-22 |
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