[发明专利]用机械式圆锥扫描波束对高速移动目标实现探测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达探测高速移动目标的扫描方法，尤其是一种用机械式圆锥扫描波束对高速移动目标实现探测的方法，属于雷达探测的技术领域。

背景技术

在雷达探测领域中，从波束(所述波束指雷达天线方向图中的主瓣波束，下同)的扫描方式可将雷达分成两类：常规机械式扫描雷达和相控阵雷达。常规机械式扫描雷达的天线波束往往与天线指向的相对位置是固定的，它是用天线的运动来完成雷达天线的波束在空间实现扫描的。相控阵雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变化进行扫描的，这种方式被称为电扫描。它是使用“移相器”来实现雷达波束转动。相控阵雷达的天线是由大量的辐射器组成的阵列，每个辐射器的后面都接有一个可控移相器，每个移相器都由计算机控制。相控阵雷达性能优异但造价昂贵。因此，除了一些特殊使用的场合，绝大部分还是使用机械式扫描雷达。

机械式扫描雷达为了便于提高测量性能，尽量将波束做得很细。由于其波束运动是由天线的机械运动控制的，天线传动系统无法做到高速运转让雷达波束在较短的时间内完成对较大空域的扫描与覆盖，这就很难探测到高速移动的目标。为了用机械式扫描雷达对高速移动目标的早期发现与探测往往由一种在机械式扫描雷达中称作预警和搜索类雷达来完成，这类雷达为了便于发现目标，往往将波束做得很宽(甚至是面状)，这样当天线扫描一周可以扫描与覆盖到较大的空域，以便于发现高速移动的目标。但由于波束较宽，无法对目标的有关参数进行精确测量。

上述机械式扫描雷达的波束通常都是固定的，对预警和搜索类雷达而言由于波束很宽，为了保证探测性能，必须将发射机的功率做得很大，天、馈线技术也很复杂，整机成本就很高。

在机械式扫描雷达中还有一种雷达叫机械式圆锥扫描精密跟踪雷达(以下简称精密跟踪雷达)，它的波束是作机械式圆锥扫描的。精密跟踪雷达可以完成对高速移动目标的跟踪与角度的精确测量，但它很难发现目标。实际工作时往往是先通过预警和搜索类雷达首先发现目标，然后再去引导精密跟踪雷达对高速移动目标进行精确测量与跟踪。

精密跟踪雷达通过控制雷达天线的波束围绕天线法向指向做圆锥扫描，通过圆锥扫描波束扫描同一个点目标，得到上下和左右的角误差信号，由角误差信号来反馈给伺服系统，从而完成对目标的跟踪及角度测量工作的。

由于圆锥扫描波束须扫描同一个点目标，因此必须要求圆锥扫描的夹角(或称顶角，即：波束偏离天线法向指向的角度)很小，一般要求不得大于波束宽度的半功率点，否则对于精密跟踪雷达而言是毫无意义的。另外，波束偏离天线法向指向的角度若过大，会对天线的一些指标有一定的损失，对雷达天线、馈线的设计会带来一定的难度。

由于上述原因，多年来在雷达探测领域中，一般认为：波束的圆锥扫描技术主要用于精密跟踪雷达的测角功能上，大夹角的圆锥扫描波束，无论对精密跟踪雷达或其它用途的雷达而言意义不大；为了探测到高速移动的目标，往往由固定波束、并将波束做得很宽的预警和搜索类雷达来完成。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用机械式圆锥扫描波束对高速移动目标实现探测的方法，其探测精度高，探测速度快，扫描覆盖范围广，降低扫描成本，可靠性好，适用范围广。

按照本发明提供的技术方案，一种用机械式圆锥扫描波束对高速移动目标实现探测的方法，所述雷达探测方法包括如下步骤：

步骤一、提供机械式扫描雷达；

步骤二、调节机械式扫描雷达的天线、馈线系统，使机械式扫描雷达的波束绕天线的法线指向轴F作高速圆锥扫描运动，并使波束的宽度为a，且波束与天线的法线指向轴F的夹角为b；

步骤三、控制机械式扫描雷达的天线作方位、俯仰运动，使机械式扫描雷达的扫描波束同时进行方位、俯仰及高速圆锥扫描运动，对位于机械式扫描雷达扫描波束范围内的高速运动目标进行探测；

步骤四、将步骤三对高速移动目标扫描、探测到的信号反馈到雷达分系统，完成对高速移动目标的探测。

所述步骤二中，机械式扫描雷达的波束绕天线的法线指向轴F作高速圆锥扫描运动的方法通过采用机械式扫描雷达的馈源旋转或卡式天线的副面天线旋转实现。

所述步骤二中，波束旋转的最高速度ω为：30·F_T/(π·b)；其中，ω的单位为r/min，F_T为脉冲调制型发射机的重复频率或连续雷达的取样帧频率，b为波束与天线的法线指向轴F的夹角。

所述步骤二中，波束与天线的法线指向轴F的夹角b为0～45度。