[发明专利]一种舰载相控阵制导雷达驻留时间动态调度方法

摘要

本发明提供了一种舰载相控阵制导雷达驻留时间动态调度方法，属于雷达资源管理技术领域，包括：将整体扫描区域按照扫描区域网格划分为多个扫描区域单元；计算扫描区域单元的时间权重值M_t；计算相控阵单元的有效探测时间T_ef；计算工作周期系数因子C；计算目标相控阵单元功率分配系数T_e；计算信噪比。该本发明提供的舰载相控阵制导雷达驻留时间动态调度方法能够有效的提高雷达在执行不同任务时的性能，雷达对目标的探测距离增大，探测时间缩减；探测到目标后，雷达能够更快的转入跟踪状态；跟踪阶段，在雷达保证高效性前提下，大大缩减了雷达对该目标的驻留时间，减少了雷达资源的浪费。

主权项

1.一种舰载相控阵制导雷达驻留时间动态调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将整体扫描区域按照扫描区域网格划分为多个扫描区域单元相控阵雷达扫描扇区视界，得到雷达信号，雷达信号不断在矩形扫描区内跳变，根据相控阵雷达的波位编排和雷达信号的主瓣方向将扫描区域划分为N_lines×N_cols个独立的扫描区域单元，N_lines、N_cols计算公式如下：其中：Δα_sect，Δβ_sect表示相控阵雷达整体扫描扇区域在方位和俯仰上的角度范围；K_α、K_β表示模型系数；α₀₅，β₀₅表示相控阵雷达信号主瓣在方位和俯仰方向上的3分贝宽度；根据公式(1.1)和(1.2)，对相控阵雷达整体扫描区域分割后的每个扫描区域单元的尺寸为：Δα_cell＝Δα_sect/N_lines   (1.3)Δβ_cell＝Δβ_sect/N_cols   (1.4)Δα_cell表示方位上每个扫描区域单元的角度范围，Δβ_cell表示俯仰上每个扫描区域单元的角度范围；步骤2：计算扫描区域单元的时间权重值M_t：相控阵单元的时间权重系数计算过程如下：相控阵单元内部具有目标的情况分为两种：只有一个目标和具有多个目标，下面根据这两种情况分别求m_t：(1)当单元只有一个目标时,根据目标状态分为以下几种情况求解：①若目标轨迹位于干扰区：其中，S_p表示相控阵单元接收到的干扰功率，R_n表示噪声功率；②若目标只具有角度信息：m_t＝2   (1.7)③若目标具有详细信息：当轨迹状态为Detected时，m_t＝3   (1.8)当轨迹状态为Tracking时，进入第二级分类；根据拦截该目标的导弹状态进行分类：拦截导弹处于t1阶段，m_t计算公式：拦截导弹处于t2阶段，m_t计算公式：拦截导弹处于t3阶段，m_t计算公式：其中，q表示目标轨迹上一时刻对应的信噪比；t1表示拦截导弹未发射，或导弹发射但导引头未开启；t2表示拦截导弹发射后导引头开启，但未锁定目标；t3表示拦截导弹通过自身导引头制导；(2)当相控阵单元含有多个目标{m₁,m₂,m₃...}时，按照上述方法分别计算相控阵单元中每一个目标时的时间权重值，分别记为{m_t1，m_t2，m_t3...}，则相控阵单元的时间权重值m_t为：m_t＝max{m_t1，m_t2，m_t3...}   (1.12)步骤3：计算相控阵单元的有效探测时间T_ef其中，M_t表示该相控阵单元自身的时间权重值，S_m表示相控阵所有扫描区域单元时间权重值之和，T_c表示调度间隔时间；步骤4：计算工作周期系数因子C其中，T_Tracking表示相控阵对目标轨迹跟踪时间间隔，T_Tracking在拦截导弹的三个阶段t1，t2，t3的取值分别为T_Tracking1，T_Tracking2，T_Tracking3，且满足T_Tracking1>T_Tracking2>T_Tracking3，即拦截导弹越接近末端，跟踪时间间隔越短，跟踪频率越高；T_Frame表示相控阵雷达搜索任务扫描周期；步骤5：计算目标相控阵单元功率分配系数T_e对于多功能相控阵雷达划分的相控阵单元功率分配系数T_e计算公式如下：其中，T_ef表示该相控阵单元的有效探测时间，C是体现目标相控阵单元功率分配与轨迹状态相关的多功能相控阵雷达工作周期系数因子；步骤6：计算信噪比(1)目标回波功率计算舰载多功能相控阵雷达目标回波功率是以单个相控阵单元进行计算的，相控阵单元的目标回波信号功率P_r的计算公式为：其中,P_t为舰载多功能相控阵雷达平均发射功率；T_e为目标单元的功率分配系数；G为雷达天线的增益系数；λ为载波波长；σ为该轨迹对应目标的雷达反射面积；L_obr为雷达信号处理损耗系数，R为雷达与目标之间的距离；忽略镜面反射情况下的天线增益只与天线主瓣增益有关系，通过目标点与主瓣的位置关系即可求得，天线增益计算公式如下：G＝Pattern²(α,β)(1.17)其中，α，β表示目标点相对于相控阵单元主瓣中心的方位角和俯仰角；函数Pattern表示主瓣增益；2次方表示雷达使用同一副天线发射和接收信号，该增益包含发射增益和接收增益；振幅计算函数Pattern(n)的计算公式如下：其中，G₀表示主瓣中轴方向振幅，G₁表示第一副瓣振幅，计算公式如下：E表示天线有效系数；α₀₅，β₀₅表示相控阵雷达信号主瓣在方位方向上和俯仰方向上的3分贝波束宽度，n为目标方位偏离中心程度参数：其中，参数C_α和C_β为计算系数；(2)噪声功率计算在不考虑大气衰减时，一架敌方电子战飞机有效干扰功率谱密度P_jp计算公式如下：其中，P_j为该敌方电子战飞机干扰发射功率；G_j表示第j架敌方电子战飞机的天线增益系数；R_j表示雷达与敌方电子战飞机的距离；L_obr为电子干扰信号损耗系数；Δf_c为该敌方电子战飞机干扰频谱宽度；多架干扰飞机的干扰效果近似为它们各自P_jp的一定累加，当模型中有n架敌方电子战飞机完成支援干扰，则有效干扰功率谱密度P_p的计算公式变为：忽略镜面反射情况下，天线增益可根据目标点与雷达接收单元主轴的位置关系求得，天线增益计算公式如下：G_j＝Pattern(α_j,β_j)   (1.23)其中，α_j，β_j表示目标点相对于相控阵单元主瓣中心的方位角和俯仰角；(3)信噪比计算内部噪声和背景因素干扰能量通过常量N_Receive来表示，信噪比q的计算公式如下：