辛懷聲（中國電子科技集團公司電子科學研究院，北京，100041）

基于波束信息的相控陣雷達探測距離測試方法

辛懷聲
（中國電子科技集團公司電子科學研究院，北京，100041）

為解決通過實際檢飛測試雷達探測距離的實驗中遇到的求解目標被雷達掃描次數(shù)的問題，本文給出一種基于相控陣雷達的波束信息計算空中目標被雷達掃描次數(shù)的方法，該算法在評估雷達對空探測中可以完全正確的給出目標被波束掃描的次數(shù)，進而可以計算出更加準確可靠的雷達探測距離。

探測概率；波束信息；探測距離；對空探測

雷達探測距離是雷達探測能力評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在雷達探測能力評估過程中，雷達探測距離的確定主要分兩個層次：一是根據(jù)雷達方程進行理論推算；二是根據(jù)雷達檢飛威力圖通過數(shù)字化過程獲取各高度層的探測威力［1］，這種方法的準確性較高，是各型地面（艦載）和機載雷達測試評估探測距離的主要方法。文獻［2］進一步給出了雜波環(huán)境下雷達探測距離的折算方法。本文提出一種針對雷達探測距離指標的檢飛數(shù)據(jù)處理方法，并與傳統(tǒng)的雷達探測距離測試數(shù)據(jù)處理方法進行了比較。

1相控陣雷達的波束特點

機械掃描雷達對目標航跡的跟蹤一般是采用邊掃描邊跟蹤（TWS）的方法，由機械伺服系統(tǒng)控制雷達天線周期性的旋轉(zhuǎn)，雷達的波束在空中做周期性的掃描，波束的掃描周期基本不變。而相控陣雷達的波束是由雷達系統(tǒng)的軟件控制的，相控陣雷達可在微秒級的時間內(nèi)改變波束指向，這有助于提高雷達搜索和跟蹤目標的性能，但也造成了掃描周期不是恒定值的特點。

2 基于雷達波束信息的雷達探測距離數(shù)據(jù)處理方法

本文僅以兩坐標雷達為例進行計算，波束信息只包括方位角、波束寬度和時間信息，不包括俯仰信息。

首先設(shè)置一個信號變量flag1=0。

第一步，記當前時刻的雷達平臺運動方向為rdr_ heading，記當前時刻以雷達平臺為基準的雷達波束的位置為beamPos，求得以正北為基準的當前雷達波束位置為beamPosFromNorth=beamPos+ rdr_ heading。

第二步，利用當前時刻的雷達平臺的經(jīng)緯高數(shù)據(jù)與目標GPS終端記錄的經(jīng)緯高數(shù)值計算目標與雷達平臺的方位TgtAz和距離TgtDis。

第三步，計算當前時刻所有波束位置的beamFromNorth與目標實際方位TgtAzd 的差值，取之中的最小值記為minTgtAzErr。如果minTgtAzErr

辛懷聲（1982-），工程師，碩士學位，研究方向：系統(tǒng)測試評估理論與工具軟件開發(fā)。小于當前波束寬度的一半，并且flag1的值為0，則表示目標在一個掃描周期內(nèi)初次被雷達波束覆蓋，此時標記flga1=1，否則跳到第一步計算下一時刻的數(shù)據(jù)。

第四步，如果flag1為1，并且minTgtAzErr大于當前波束寬度的一半，表示波束掃過目標，完成一次探測。利用配試目標的GPS數(shù)據(jù)和雷達平臺的慣導數(shù)據(jù)來計算當前時刻的目標真實距離d，根據(jù)d的取值將GJB74.8-85中規(guī)定的相應距離區(qū)間內(nèi)的探測次數(shù)加1，將flag1置為0。

第五步，如果當前時刻附近存在能與目標GPS數(shù)據(jù)匹配的雷達航跡（即雷達航跡數(shù)據(jù)中存在這樣的航跡點，航跡點到生成時刻與波束掃過目標的時刻之間的差值小于設(shè)定的閾值），則把此距離間隔的探測次數(shù)加1。這里利用實際的目標GPS數(shù)據(jù)計算距離而不采用雷達航跡中的距離數(shù)據(jù)，因為雷達航跡數(shù)據(jù)中的目標位置數(shù)據(jù)往往誤差要大于目標GPS數(shù)據(jù)，在相鄰距離間隔的分界附近，有可能會出現(xiàn)由于探測距離誤差，把探測到的次數(shù)錯誤的計入相鄰距離采樣間隔的情況。從而造成某些距離采樣間隔的探測概率過大（可能大于1），而相鄰的距離采樣間隔探測概率過小。

完成第五步后返回第一步，直到把所有的波束信息數(shù)據(jù)都計算完畢。

表1 采用新算法與傳統(tǒng)外推算法得到目標被掃描次數(shù)對比

3 仿真測試對比

利用模擬的雷達波束信息和VR-Force生成的高低空目標機GPS數(shù)據(jù)進行仿真計算。設(shè)定高空目標平均速度2000km/h，低空目標平均速度1100km/h，雷達掃描周期平均10s。通過本算法與傳統(tǒng)外推算法得到的目標被雷達掃描的情況如下表1所示。

通過對比可以看出由于目標運動速度的隨機波動、邊界效應和雷達掃描周期的波動，新算法得出的每個距離段內(nèi)的波束掃描次數(shù)是會產(chǎn)生一定變化的，和實際情況是相符合的。而傳統(tǒng)算法由于假設(shè)雷達掃描周期和目標速度為恒定值，推算出的掃描次數(shù)沒有變化，明顯與實際情況有所出入。如果僅針對本次實驗數(shù)據(jù)計算探測概率，兩者的在某些距離段上的差別也會比較明顯。

4 結(jié)語

在對高空目標進行增程模式探測時由于目標飛行速度快，雷達波束掃描慢，造成單航次試驗過程中的距離采樣區(qū)間內(nèi)的有效檢測樣本量比較少，在樣本量少的情況下采用傳統(tǒng)外推算法會造成較大的誤差，以至于完全無法準確的計算雷達的探測距離。這時本算法的優(yōu)勢就很明顯的體現(xiàn)出來了。

（References）

［1］石曉雨，熊家軍，吳進. 一種雷達威力圖數(shù)字化方法［J］. 空軍雷達學院學報，2008，22（2）∶ 107-109.

［2］劉華，刁東生. 雜波下機載雷達探測距離評估技術(shù)研究［J］. 中國電子科學研究院學報，2009（3）∶317-319.