一种基于全空域预警一维旋转相控阵雷达的快速搜索方法

摘要

本发明提供一种基于全空域预警一维旋转相控阵雷达的快速搜索方法，方位维搜索和俯仰维搜索同步进行，其中俯仰维采用相位扫描，方位维采用机械扫描。同时结合实际雷达系统，在采用“2取2”准则和雷达波束指向与信号处理机处理波位并不同步的实际情况下，将搜索流程分为目标检测流程和目标确认流程，只有在目标检测流程中检测到目标才需要进入目标确认流程。本发明在搜索期间不需要启停机构，有效提高机构使用寿命和空域搜索速度，尤其适用于资源有限的星载应用平台上有效载荷的快速空域搜索领域。

说明书

技术领域

本发明所涉及的是雷达领域中一种基于全空域预警一维旋转相控阵雷达的快速搜索方法，特别适用于资源有限的星载应用平台上有效载荷的快速空域搜索技术。

背景技术

目前国内星载雷达进行空域搜索时通常采用两维机械扫描方式或者二维相控阵扫描方式。两维机械扫描方式搜索速度慢且容易对卫星本体产生扰动力矩，增加卫星姿控负担，影响平台控制精度，不适合对高速目标进行搜索捕获；两维相控阵扫描具有波束捷变、可靠性高、容错能力强、无机械运动部件扰动力矩影响等优点，但其所需T/R组件数目多，研制成本高，研制难度大，重量重，功耗高，应用到资源有限的星载平台上难度大。

公开号CN102680968A的中国专利公开了一种在俯仰维采用相位扫描、在方位维采用机械扫描，实现不同搜索方式互补混合的星载雷达相扫机扫相结合的空域搜索方法，其空域搜索扫描示意图如图1所示。该发明在进行俯仰维相位扫描过程中，利用波束在正弦空间内宽度不变特性，采用正弦空间内相位扫描方式。该方法结合机扫和相扫各自优点，机构转动慢，产生扰动力矩小，对平台稳定性影响小，需要T/R单元数目少，研制成本低，研制难度小，重量轻，功耗低，易于工程实现，非常适合在资源有限的星载平台上使用。但该发明在进行空域搜索时方位维搜索和俯仰维搜索不能同时进行，需要不断的启停机构，降低机构使用寿命和空域搜索速度。

在实际雷达系统中，当雷达系统参数一定，目标检测门限越低则探测距离越远、检测概率越低。为保障一定的探测距离和检测概率，往往采用“2取2”准则，即连续判断2帧，若连续2帧检测到目标就可确认有目标存在。

当雷达采用相参体制时，需要积累多个脉冲后才能进行信号处理和目标检测，为提高搜索速度，雷达系统在接收当前波位所有的回波数据后并不等待信号处理结果，而是继续搜索下一个波位，同时处理当前波位的数据，因此雷达波束指向与信号处理机处理波位并不同步。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于全空域预警一维旋转相控阵雷达的快速搜索方法，尤其在空间目标较少的星载应用平台上实施，可以极大地减少搜索时间，提高空域搜索速度。

为了到达上述目的，本发明的技术方案是提供一种基于全空域预警一维旋转相控阵雷达的快速搜索方法，其中包含以下步骤：

S1、根据雷达搜索空域，确定雷达搜索方案中的方位维机构起始位置、方位维机构运动角速度、俯仰维正弦空间波位设定和空域搜索结束条件；定义三个俯仰维波位变量B1、B2、B3和三个目标检测结果变量T1、T2、T3，并将俯仰维起始波位赋予B1，B1的下一个波位赋予B2，定义俯仰维结束波位的下一个波位为俯仰维起始波位；机构转动到搜索起始位置，进入步骤S2；

S2、机构按确定的角速度开始运动，雷达波束指向B1并接收B1的回波数据，当B1全部回波数据接收完毕后将B1回波数据保存至信号处理机，进入步骤S3的目标检测流程；

S3、雷达波束指向B2并接收B2的回波数据，同时信号处理机处理B1回波数据并检测目标，保存目标检测结果至T1，当B2全部回波数据接收完毕后将B2回波数据保存至信号处理机，进入步骤S4；

S4、根据搜索方案判断是否结束搜索，如果判断为结束搜索，则空域搜索完毕，机构停止运动；如果判断为没有结束搜索，则进入步骤S5；

S5、如果T1的目标检测结果为未检测到目标，将B2赋予B1，B2的下一个波位赋予B2，跳转至步骤S3；如果T1的目标检测结果为检测到目标，则进入目标确认流程。

其中，所述的进入目标确认流程，包含：

在步骤S5时，如果T1的目标检测结果为检测到目标，将B2的下一个波位赋予B3，进入步骤S6；

S6、雷达波束指向B1并接收B1的回波数据，同时信号处理机处理B2回波数据并检测目标，保存目标检测结果至T2，当B1全部回波数据接收完毕后将B1回波数据保存至信号处理机；然后，雷达波束指向B3并接收B3的回波数据，同时信号处理机处理B1回波数据并检测目标，保存目标检测结果至T3，当B3全部回波数据接收完毕后保存至信号处理机，进入步骤S7；

S7、根据搜索方案判断是否结束搜索，如果结束搜索则跳转至步骤S10，否则进入步骤S8；

S8、如果T3的目标检测结果为检测到目标时，确认搜索到目标并将该目标参数保存并发送到上位机，进入步骤S9；如果T3的目标检测结果为未检测到目标，直接进入步骤S9；

S9、如果T2的目标检测结果为检测到目标，将B2赋予B1、B3赋予B2、B2的下一个波位赋予B3，T2赋予T1，跳转至步骤S6；如果T2的目标检测结果为未检测到目标，将B3赋予B1、B3下一个波位赋予B2，跳转至步骤S3；

S10、空域搜索完毕，机构停止运动。

优选地，所述快速搜索方法在星载应用平台上实施。

与背景技术相比，本发明的快速搜索方法，具有如下优点：

1. 相对公开号CN102680968A的中国专利提出的扫描方式而言，本发明在进行空域搜索时方位维搜索和俯仰维搜索同步进行，在搜索期间不需要启停机构，提高机构使用寿命和空域搜索速度。

2. 结合实际雷达系统，在采用“2取2”准则和雷达波束指向与信号处理机处理波位并不同步的实际情况下，将搜索流程分为目标检测流程和目标确认流程，只有在目标检测流程中检测到目标才需要进入目标确认流程，在空间目标较少的星载应用平台上可以极大地减少搜索时间，提高空域搜索速度。

附图说明

图1为背景技术的空域搜索扫描示意图，纵向表示进行俯仰维上正弦空间内相位扫描的搜索波束，横向表示进行方位维上机械扫描的搜索波束，波束搜索顺序为沿箭头方向先俯仰后方位，交替进行。

图2为本发明提供的空域搜索扫描示意图，纵向表示进行俯仰维上正弦空间内相位扫描的搜索波束，横向表示进行方位维上机械扫描的搜索波束，搜索时方位维机构按固定角速度运动，俯仰维搜索波束从起始波位依次向上扫描到结束波位后再返回到起始波位，循环往复直至空域搜索结束。

图3为一维相控阵波束搜索示意图，半圆形轨迹上的波束为传统俯仰空间内搜索波束，其宽度随扫描角度θ的增加而展宽，而U轴上的波束为正弦空间内搜索波束，其为俯仰空间内搜索波束在U轴上的投影，波束宽度不随扫描角度θ的增加而展宽。

图4为本发明中全空域预警一维旋转相控阵雷达空域搜索工作流程图，示出了实现图2所示 空域搜索扫描过程的具体实施步骤。

具体实施方式

本发明提供一种基于全空域预警一维旋转相控阵雷达的快速搜索方法。本发明中方位维搜索和俯仰维搜索同步进行，其中俯仰维采用相位扫描，方位维采用机械扫描，其波束扫描示意图如图2和图3所示。同时结合实际雷达系统，在采用“2取2”准则和雷达波束指向与信号处理机处理波位并不同步的实际情况下，将搜索流程分为目标检测流程和目标确认流程，只有在目标检测流程中检测到目标才需要进入目标确认流程，其空域搜索流程图如图4所示。

本发明所述快速搜索方法，包括如下步骤：

S1、根据雷达搜索空域确定雷达搜索方案（包括确定方位维机构起始位置、方位维机构运动角速度、俯仰维正弦空间波位设定和空域搜索结束条件等）。定义三个俯仰维波位变量B1、B2、B3和三个目标检测结果变量T1、T2、T3，并将俯仰维起始波位赋予B1，B1的下一个波位赋予B2（定义俯仰维结束波位的下一个波位为俯仰维起始波位）。机构转动到搜索起始位置，进入步骤S2。

S2、机构按确定的角速度开始运动，雷达波束指向B1并接收B1的回波数据，当B1全部回波数据接收完毕后将B1回波数据保存至信号处理机，进入步骤S3。

S3、雷达波束指向B2并接收B2的回波数据，同时信号处理机处理B1回波数据并检测目标，保存目标检测结果至T1，当B2全部回波数据接收完毕后将B2回波数据保存至信号处理机（目标检测流程），进入步骤S4。

S4、根据搜索方案判断是否结束搜索，如果结束搜索则跳转至步骤10，否则进入步骤S5。

S5、如果T1的目标检测结果为未检测到目标，将B2赋予B1，B2的下一个波位赋予B2，跳转至步骤S3；如果T1的目标检测结果为检测到目标，将B2的下一个波位赋予B3，进入步骤S6。

S6、雷达波束指向B1并接收B1的回波数据，同时信号处理机处理B2回波数据并检测目标，保存目标检测结果至T2，当B1全部回波数据接收完毕后将B1回波数据保存至信号处理机。然后雷达波束指向B3并接收B3的回波数据，同时信号处理机处理B1回波数据并检测目标，保存目标检测结果至T3，当B3全部回波数据接收完毕后保存至信号处理机（目标确认流程），进入步骤S7。

S7、根据搜索方案判断是否结束搜索，如果结束搜索则跳转至步骤S10，否则进入步骤S8。

S8、如果T3的目标检测结果为检测到目标时，确认搜索到目标并将该目标参数保存并发送到上位机，进入步骤S9；如果T3的目标检测结果为未检测到目标，直接进入步骤S9。

S9、如果T2的目标检测结果为检测到目标，将B2赋予B1、B3赋予B2、B2的下一个波位赋予B3，T2赋予T1，跳转至步骤S6；如果T2的目标检测结果为未检测到目标，将B3赋予B1、B3下一个波位赋予B2，跳转至步骤S3；

S10、空域搜索完毕，机构停止运动。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。