CN116755094A - 一种基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法 - Google Patents

一种基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法 Download PDF

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Abstract

一种基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，通过将雷达和有源定标系统以天线对准模式精确对准，雷达和有源定标系统进入定标模式，记录此时RCS测量雷达天线测增益G0，雷达发射脉冲，有源定标器模拟RCS反射信号，雷达接收定标信号，根据测量频点选取误差表中最近修正值，并结合当前指向和增益计算RCS修正值，定标完成。本发明的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法可以实现船载多波段相控阵雷达的定标。

Description

一种基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法
技术领域
本发明涉及相控阵雷达定标技术领域，尤其涉及一种基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法。
背景技术
相控阵雷达又称为相位阵列雷达，是一种通过改变雷达波束相位控制波束方向的雷达。雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)反映探测目标对入射电磁波的散射能力，目标的RCS与其结构材料、几何形状、雷达频率等因素有关，通过RCS可实现目标检测与识别。
由于雷达工作状态、电磁环境经常变化，为保证RCS测量精确，必须将其与参考结果进行对比定标校准。有源定标器用于对多波段雷达进行定标，有源定标器要满足多波段雷达的定标要求。
有源定标器要充分考虑到海上的环境适应性，能够长期在海上连续工作。有源定标器需要充分考虑船上电磁设备的安装密度，避免干扰其它设备的工作，也需要能够在其它设备工作时，有源定标器能够正常的工作。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提出一种基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，包括：
(1)雷达上电；
(2)雷达自检，并进入待机状态；
(3)设置工作模式，将波束指向有源定标设备，设置扫描方式为定向凝视；
(4)设置雷达工作参数；
(5)有源定标系统开机；
(6)设置有源定标系统工作参数；
(7)雷达和有源定标系统以天线对准模式精确对准；
(8)雷达和有源定标系统进入定标模式，记录此时RCS测量雷达天线测增益G0；
(9)雷达发射脉冲；
(10)有源定标器模拟RCS反射信号；
(11)雷达接收定标信号；
(12)判断所有频点是否测量完毕，如果测量完毕则进入(13)，如果未测量完毕则进入(9)；
(13)根据测量频点选取误差表中最近修正值，并结合当前指向和增益计算RCS修正值；
(14)定标系数存储，定标系数由RCS修正值确定；
(15)定标完成。
设置有源定标系统工作参数，包括雷达工作频率、发射功率、天线俯仰角、方位角、发射时序规划和要求模拟的RCS数值。
雷达和有源定标系统以天线对准模式精确对准包括：有源定标系统以天线对准模式搜索接收到的天线对准信号最大值，用以实现精确对准，雷达天线指向和有源定标系统天线指向在这个过程中将做适当微调。
雷达发射脉冲包括：雷达根据天线、功放、收发通道的相关特性将校准分为M个频段(F1,F2,...FM)，每段根据实际情况设置N个测试点，雷达在相应的校准频点fij(i＝1～M,j＝1～N)发射定标脉冲，将发射功率设定为Pk(k＝1～K)档，根据设定的RCS模拟值、定标频率、定标距离等因素选取频点fij(i＝1～M,j＝1～N)处合理的定标发射功率档Pij(i＝1～M,j＝1～N，k＝1～K)，发出频率为fij，功率为Pij，间隔周期为T，长度为τ的定标脉冲。
有源定标器模拟RCS反射信号包括：有源定标器接收相应的脉冲，并根据控制系统设定的模拟RCS值σij(i＝1～M,j＝1～N)，解算出相应的精确发射功率，并经延迟和多普勒频偏处理后在相应的时间窗口发出。
雷达接收定标信号包括：回波数据一路进行数据存储，一路送雷达实时处理模块，解算其功率得到RCS定标信号的测量值σij(i＝1～M,j＝1～N)；系统解算雷达的测量误差修正表Δσij＝σij-σij(i＝1～M,j＝1～N)，测量误差修正表为正表示雷达存在正误差，测量值偏大；为负表示雷达存在负误差，测量值偏小。
有源定标器包括：接收天线、接收前端、衰减器、延迟线、功放电路、发射天线。
有源定标器功能性能指标覆盖多个波段，可模拟的目标RCS范围为-10～30dBm2，自带UPS电源，设计安装天线罩。
船载多波段相控阵雷达舱外设备加装于罗经甲板上的桅杆顶部平台上，舱外设备包括多波段雷达单元，稳定平台，电源，安装在天线罩内。
船载多波段相控阵雷达舱内设备加装于罗经甲板下的射频室内的19寸标准机柜中。
有源定标器放置于船尾甲板上。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1、本发明通过设计有源定标器、系统工作流程、有源定标器定标流程，可以实现船载多波段相控阵雷达的定标。
2、本发明通过设备加装方案设计，能够保证与多波段测量雷达间无遮挡并有足够的定标距离，能够进行快速定标。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的有源定标器组成示意图。
图2为根据本发明一个实施例的有源定标器外形结构图。
图3为根据本发明一个实施例的设备加装示意图。
图4为根据本发明一个实施例的雷达系统工作流程图。
图5为根据本发明一个实施例的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，本发明包括但不限于下述实施例。
本发明设计一种基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，该方法利用有源定标器对船载多波段相控阵雷达快速实时定标。
有源定标器组成及外形结构图如图1-2所示。有源定标器包括：接收天线、接收前端、衰减器、延迟线、功放电路、发射天线，其功能性能指标覆盖多个波段，架设在船上，能够精准模拟目标的距离、速度和RCS，可模拟的目标RCS范围为-10～30dBm2，自带UPS电源，能够在野外无外部电源环境的情况下独立工作，在科考船上工作时设计安装天线罩，具备防水、防震、抗盐雾等特性，能够长期在海上连续工作，能够满足外场定标试验指标要求。
图3为根据本发明一个实施例的设备加装示意图，设备按照以下方式进行安装：
船载多波段相控阵雷达舱外设备加装于罗经甲板上的桅杆顶部平台上，舱外设备包括多波段雷达单元，稳定平台，电源，安装在天线罩内，由于天线罩的防护，能够适应船只在海上航行时大风及高盐雾等恶劣环境的影响。
船载多波段相控阵雷达舱内设备加装于罗经甲板下的射频室内的19寸标准机柜中，舱内设备设计也能够适应海上高盐雾等环境。
有源定标器放置于船尾甲板上，能够保证与船载多波段相控阵雷达间无遮挡并有足够的定标距离，与船上其它电子设备工作时不互相干扰，能够适应海上环境长期连续工作。
图4示出了根据本发明一个实施例的雷达系统工作流程图，雷达系统工作流程包括：
(1)雷达上电；
(2)雷达自检，并进入待机状态；
(3)雷达各波段依次与有源定标器定标；
(4)雷达进行360°目标探测；
(5)雷达对发现感兴趣目标进行RCS测量，测量时各波段雷达依次或同时工作，实现对目标同时/准同时测量。
图5示出了根据本发明一个实施例的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法流程图。定标方法包括：
(1)雷达上电；
(2)雷达自检，并进入待机状态；
(3)设置工作模式，将波束指向有源定标设备，设置扫描方式为定向凝视；
(4)设置雷达工作参数；
(5)有源定标系统开机；
(6)设置有源定标系统工作参数，包括雷达工作频率、发射功率、天线俯仰角、方位角、发射时序规划和要求模拟的RCS数值；
(7)雷达和有源定标系统以天线对准模式精确对准，有源定标系统以天线对准模式搜索接收到的天线对准信号最大值，用以实现精确对准，雷达天线指向和有源定标系统天线指向在这个过程中将做适当微调；
(8)雷达和有源定标系统进入定标模式，记录此时RCS测量雷达天线测增益G0；
(9)雷达发射脉冲：雷达根据天线、功放、收发通道的相关特性将校准分为M个频段(F1,F2,...FM)，每段根据实际情况设置N个测试点，雷达在相应的校准频点fij(i＝1～M,j＝1～N)发射定标脉冲，将发射功率设定为Pk(k＝1～K)档，根据设定的RCS模拟值、定标频率、定标距离等因素选取频点fij(i＝1～M,j＝1～N)处合理的定标发射功率档Pij(i＝1～M,j＝1～N，k＝1～K)，发出频率为fij，功率为Pij，间隔周期为T，长度为τ的定标脉冲；
(10)有源定标器模拟RCS反射信号：有源定标器接收相应的脉冲，并根据控制系统设定的模拟RCS值σij(i＝1～M,j＝1～N)，解算出相应的精确发射功率，并经延迟和多普勒频偏处理后在相应的时间窗口发出；
(11)雷达接收定标信号：回波数据一路进行数据存储，一路送雷达实时处理模块，解算其功率得到RCS定标信号的测量值σij(i＝1～M,j＝1～N)；系统解算雷达的测量误差修正表Δσij＝σij-σij(i＝1～M,j＝1～N)，测量误差修正表为正表示雷达存在正误差，测量值偏大；为负表示雷达存在负误差，测量值偏小；
(12)判断所有频点是否测量完毕，如果测量完毕则进入(13)，如果未测量完毕则进入(9)；
(13)根据测量频点选取误差表中最近修正值，并结合当前指向和增益计算RCS修正值；
(14)定标系数存储，定标系数由RCS修正值确定；
(15)定标完成。
本发明通过设计有源定标器、系统工作流程、有源定标器定标流程，可以实现船载多波段相控阵雷达的定标。本发明通过设备加装方案设计，能够保证与多波段测量雷达间无遮挡并有足够的定标距离，能够进行快速定标。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。本实施例内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，包括：
(1)雷达上电；
(2)雷达自检，并进入待机状态；
(3)设置工作模式，将波束指向有源定标设备，设置扫描方式为定向凝视；
(4)设置雷达工作参数；
(5)有源定标系统开机；
(6)设置有源定标系统工作参数；
(7)雷达和有源定标系统以天线对准模式精确对准；
(8)雷达和有源定标系统进入定标模式，记录此时RCS测量雷达天线测增益G0；
(9)雷达发射脉冲；
(10)有源定标器模拟RCS反射信号；
(11)雷达接收定标信号；
(12)判断所有频点是否测量完毕，如果测量完毕则进入(13)，如果未测量完毕则进入(9)；
(13)根据测量频点选取误差表中最近修正值，并结合当前指向和增益计算RCS修正值；
(14)定标系数存储，定标系数由RCS修正值确定；
(15)定标完成。
2.根据权利要求1所述的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，其中设置有源定标系统工作参数，包括雷达工作频率、发射功率、天线俯仰角、方位角、发射时序规划和要求模拟的RCS数值。
3.根据权利要求2所述的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，其中雷达和有源定标系统以天线对准模式精确对准包括：有源定标系统以天线对准模式搜索接收到的天线对准信号最大值，用以实现精确对准，雷达天线指向和有源定标系统天线指向在这个过程中将做适当微调。
4.根据权利要求3所述的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，其中雷达发射脉冲包括：雷达根据天线、功放、收发通道的相关特性将校准分为M个频段(F1,F2,...FM)，每段根据实际情况设置N个测试点，雷达在相应的校准频点fij(i＝1～M,j＝1～N)发射定标脉冲，将发射功率设定为Pk(k＝1～K)档，根据设定的RCS模拟值、定标频率、定标距离等因素选取频点fij(i＝1～M,j＝1～N)处合理的定标发射功率档Pij(i＝1～M,j＝1～N，k＝1～K)，发出频率为fij，功率为Pij，间隔周期为T，长度为τ的定标脉冲。
5.根据权利要求4所述的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，其中有源定标器模拟RCS反射信号包括：有源定标器接收相应的脉冲，并根据控制系统设定的模拟RCS值σij(i＝1～M,j＝1～N)，解算出相应的精确发射功率，并经延迟和多普勒频偏处理后在相应的时间窗口发出。
6.根据权利要求5所述的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，其中雷达接收定标信号包括：回波数据一路进行数据存储，一路送雷达实时处理模块，解算其功率得到RCS定标信号的测量值σij(i＝1～M,j＝1～N)；系统解算雷达的测量误差修正表Δσij＝σij-σij(i＝1～M,j＝1～N)，测量误差修正表为正表示雷达存在正误差，测量值偏大；为负表示雷达存在负误差，测量值偏小。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，其中有源定标器包括：接收天线、接收前端、衰减器、延迟线、功放电路、发射天线。
8.根据权利要求7所述的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，其中有源定标器功能性能指标覆盖多个波段，可模拟的目标RCS范围为-10～30dBm2，自带UPS电源，设计安装天线罩。
9.根据权利要求1-6任一项所述的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，其中船载多波段相控阵雷达舱外设备加装于罗经甲板上的桅杆顶部平台上，舱外设备包括多波段雷达单元，稳定平台，电源，安装在天线罩内；
船载多波段相控阵雷达舱内设备加装于罗经甲板下的射频室内的19寸标准机柜中。
10.根据权利要求9所述的基于有源定标器的船载多波段相控阵雷达快速定标方法，其中有源定标器放置于船尾甲板上。
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