[发明专利]一种基于雷达方程的有源干扰下探测范围三维可视化方法

权利要求书

1.一种基于雷达方程的有源干扰下探测范围三维可视化方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：输入雷达参数及干扰机参数

所述的雷达参数包括：雷达发射机发射功率，雷达发射天线增益，雷达接收天线增益，目标等效反射面积，天线波长，接收机带宽，系统损耗因子，接收机噪声系数，雷达最小检测信噪比；

所述的干扰机参数包括：干扰机个数，干扰机发射功率，干扰机发射增益，极化损失，干扰机发射带宽，干扰机损耗因子，干扰机距离雷达的距离；

步骤2：预设绘制采样次数及存放雷达探测范围顶点的数组空间

方位角即xoz平面上的采样次数为circle_num；

俯仰角θ即xoy平面上的采样次数为theta_num；

方位角的采样间隔为circle_step＝2π/circle_num；

俯仰角的采样间隔为theta_step＝π/theta_num；

当前处理方位角上采样点索引为i，其中0≤i＜circle_num，第i个采样点处的方位角度为：circle[i]＝-π+i*circle_step；

当前处理的俯仰角索引为j，0≤j＜theta_num，第j个采样点出的俯仰角角度为：theta[j]＝-π/2+j*theta_step；

最终渲染绘制需要转换为空间坐标系坐标，定义顶点结构体格式：

struct Vertex{float x；float y；float z；}

利用顶点结构体，定义二维数组Radar[circle_num][theta_num]存放各顶点坐标；

步骤3：计算雷达最大探测范围

如果i≥circle_num，跳到步骤7；否则，根据输入参数计算第i个采样点对应的方位角circle[i]上的雷达最大探测范围R_max[i]；

(1)无干扰情况下，雷达探测范围R_max采用以下公式计算：

其中，P_t为天线发射功率和L为系统损耗因子，G_r为发射天线功率增益，G_t为接收天线增益，P_n为噪声功率，σ为雷达目标等效截面积，λ为雷达天线波长，snr_min为最小可检测信号功率信噪比；

(2)有源干扰情况下，R_max用多部干扰机干扰下的雷达最大探测距离R_jam替换，R_jam以以下公式计算：

其中，P_ji为第i部干扰机的发射功率，N为干扰机的总数，方程的前半部分相当于雷达在最小检测信杂比为snr_min下的最大探测距离，后半部分相当于雷达接收所有干扰机信号的功率和同系统噪声的信噪比；

步骤4：结合方向图函数计算雷达作用范围

如果j≥theta_num，i＝i+1，跳到步骤3，否则由方向图函数F(j)和R_max[i]计算该采样位置上的雷达作用范围R[j]＝R_max[i]F[j]；

步骤5：平面坐标转换

转化到xoy平面上的坐标(x[j],y[j])为：

x[j]＝R[j]cos(theta[j])

y[j]＝R[j]sin(theta[j])

当雷达方向俯仰角为θ_dir时，得到旋转后的坐标(x_dir[j],y_dir[j])：

x_dir[j]＝x[j]cos(θ_dir)-y[j]sin(θ_dir)

y_dir[j]＝x[j]sin(θ_dir)+y[j]cos(θ_dir)

步骤6：空间三维直角坐标系转换

将(x_dir[j],y_dir[j])转换到三维坐标系空间，最终得到雷达探测范围Radar[i][j]的坐标：

Radar[i][j].x＝x_dir[j]cos(i×circle_step)

Radar[i][j].z＝x_dir[j]sin(i×circle_step)

Radar[i][j].y＝y_dir[j]

j＝j+1，跳到步骤4；

步骤7：排列顶点索引

将Radar[i][j]中的点按照Radar[i][j]，Radar[i][j+1]，Radar[i+1][j]，Radar[i][j+1]，Radar[i+1][j+1]，Radar[i+1][j]的顺序建立三角形列表的索引缓存，将索引缓存送入图像绘制管线渲染。

2.根据权利要求1所述的一种基于雷达方程的有源干扰下探测范围三维可视化方法，其特征在于步骤3计算每个方位角采样点上的R_jam的具体步骤如下：

步骤a：预设共有cntjammer台干扰机，计算最小可检测信号功率信噪比snr_min下的R_max：

步骤b：如果k≥cntjammer，执行步骤d；否则，计算第k部干扰机与当前方位角采样点位置的角度差值为α；计算雷达天线在第k部干扰机方向上的有效增益G'_rk(α)：

其中，θ_0.5为雷达主瓣宽度；G′_r为雷达接收天线增益；K为经验常数，取值和天线类型有关；

步骤c：计算雷达接收第k干扰机干扰信号功率P_rjk：

其中，对于第k部干扰机，P_jk为的发射功率，G_jk为干扰机天线增益，G′_rk为雷达天线在干扰机方向上的有效增益，R_jk为干扰机与雷达的距离，γ_jk为干扰信号对雷达天线的极化系数，L_jk为干扰机的系统损耗，B_jk为干扰机发射带宽，B_r为雷达接收机带宽；

k＝k+1，执行步骤b；

步骤d：计算雷达接收所有干扰机干扰信号功率和P_rjsum，计算和系统噪声的信噪比snr：

snr＝(P_rjsum+P_n)/P_n

该方位角采样点处受所有干扰机干扰下的最大探测距离R_jam为：

R_jam＝R_max(1/snr)^1/4。