相控阵跟踪测量雷达组网跟踪技术研究

相控阵跟踪测量雷达组网跟踪技术研究

发表时间：2019-05-13T11:44:35.707Z 来源：《科技研究》2019年2期作者：刘伟1 刘利民2 卢小汐3 [导读] 本文从相控阵技术的概念入手，对相控阵跟踪测量雷达的主要工作方式及组网跟踪系统资源管理技术进行研究和分析。

（1.陆军工程大学河北石家庄 050003；中国华阴兵器试验中心陕西华阴 714200）（2.陆军工程大学河北石家庄 050003；3.中国华阴兵器试验中心陕西华阴 714200）摘要：相控阵跟踪测量雷达为有源电子扫描阵列雷达，亦或是无源电子扫描阵列雷达，其主要是改变天线表面阵列而发出的波束合成方式，以此改变波束扫描方向的雷达，此类设计与机械扫描雷达天线不同，其无需用机械马达驱动雷达天线，便可实现大范围侦测。本文从相控阵技术的概念入手，对相控阵跟踪测量雷达的主要工作方式及组网跟踪系统资源管理技术进行研究和分析。

关键词：相控阵雷达；工作方式；组网跟踪系统；资源管理技术

雷达的是远距离侦测的眼睛。随着科技的不断发展，各种电子技术不断发展，推动了雷达技术的不断进步，从而使得雷达无论是在测量距离还是测量准确度方面都有着极大的进步。相控阵跟踪测量雷达是一种先进的雷达技术，其测量距离远、准确度高，尤其是在多目标的测量跟踪上具有极强的优势，是部队应用较多也是投入研究力度极大的一种雷达技术。相控阵跟踪测量雷达组网跟踪系统资源管理技术的应用，具有提升资源利用率、有效优化探测性能的作用。

1 相控阵技术的概念

相控阵技术是指以阵列天线不同单元幅度、相位以及空间波束扫描为控制对象的一种控制技术。其中，空间波束是在相控阵技术对不同单元阵列天线幅度和相位进行控制的基础上逐渐产生和形成的。

2 相控阵跟踪测量雷达的主要工作方式 2.1 相控阵跟踪测量雷达的角度工作方式

在相控阵跟踪测量雷达的角度工作过程中，其基本工作方式为手控、引导、搜索、跟踪等几个步骤。在手控时，相控阵跟踪测量雷达的操作人员通过使用伺服操纵杆来手动控制相控阵跟踪测量雷达阵面法线的指向，将相控阵跟踪测量雷达的扫描范围对准所需扫描的目标空域。利用角度引导数据，相控阵跟踪测量雷达的伺服系统来驱动相控阵跟踪测量雷达阵面的法线来跟随引导数据进行移动，实现对于空域的扫描。而后，相控阵跟踪测量雷达的电子扫描波束按照顺序实现对于目标空域的扫描，其中，扫描多采用的是光栅扫描的方式完成对于指定空域的覆盖。最后，相控阵跟踪测量雷达通过对接收到的目标的方位、速度的数据进行处理，完成对于相控阵跟踪测量雷达移动的方位、俯仰角度误差的计算，通过相控阵跟踪测量雷达的移动伺服控制系统完成对于目标的跟踪。

2.2 相控阵跟踪测量雷达的距离工作模式

相控阵跟踪测量雷达在对空搜索状态，信号处理分系统对雷达回波信号进行检测，其中检测的范围为以波门为中心的一定的范围内，波门中心位置可以采用人工设置与引导数据制定等的方式，相控阵跟踪测量雷达会持续搜索直至通过门限，待到通过门限后进入验证与转跟踪过程。

2.3 相控阵跟踪测量雷达跟踪目标的捕获与跟踪

在相控阵跟踪测量雷达的目标捕获中需要确保目标在波束范围内，相控阵跟踪测量雷达所采用的电扫描方式在目标跟踪、捕获时会受到天气、搜索空域大小以及搜索速率等多方面因素的影响。其中，对于中高空飞行的目标，在杂波较少的情况下可以采用二进制检测。在检测到目标后，需要对检测到的目标进行验证，同时对已跟踪的目标进行航迹相关，避免重复进行目标的捕获，经过若干的驻留后，在雷达数据处理中心中建立目标跟踪航迹。计算机根据所测量到的目标的信息形成测量目标的测量值，对测量值进行平滑滤波，外推下一跟踪驻留时刻目标位置的预测值，待到在该驻留时刻检测到目标信号后对新检测到的角度误差、距离误差等的数据进行测量，并重复上述过程，从而完成对于目标的跟踪。

2.4 做好对于相控阵跟踪测量雷达目标跟踪丢失的处理

在使用相控阵跟踪测量雷达对飞行目标进行跟踪的过程中，由于回波强度起伏以及杂波等的影响，会导致目标的丢失，当出现这一情况时，不宜立即停止跟踪，而是需要根据最后测量到的目标的航迹来推测计算波束指向、波门位置等，等待再次出现目标回波信号，如连续多个驻留对未能检测到目标回波信号，则认为跟踪目标的丢失。此时，需要启动相控阵跟踪测量雷达的搜索功能对目标空域进行一定范围内的电扫描搜索，如仍未能发现目标则认为目标跟踪彻底丢失。

3 组网跟踪系统资源管理技术 3.1 集中式雷达组网跟踪系统资源管理技术

集中式融合的计算方法主要包含序贯滤波算法、并行滤波算法以及数据压缩算法。在这几种不同的计算方法中，序贯滤波算法的优势在于，这种计算方法在结合数据关联方法的计算过程中能够产生良好的计算结果。在这种情况下，按照从高到低的顺序，利用序贯滤波算法对传感器进行处理，这种处理方式可以实现关联门数值的有效降低。但这种计算方法的运算量相对较大；数据压缩算法的优势在于，其总运算量较少，但将这种计算方法应用在多种不同形式传感器的测量过程中时，需要在变化该方法的基础上才能达到有效的量测目的；并行滤波算法的优势在于，这种计算方法不会受到不同传感器量测形式的影响和限制，但这种计算方法的计算量最大。与集中式雷达组网资源管理技术相比，分布式雷达组网资源管理技术的优势更加明显。

3.2 分布式雷达组网跟踪系统资源管理技术

在这种网络结构中，分布式融合处理发生在网络的所有节点中，这种现象是由该结构将所有节点都看作中心节点引发的。这种方式是指，令完全分布式网络中包含一个令牌，网络中的某个节点相关传感器管理决策的作出需要建立在获取该令牌的基础上。由于完全分布式网络中包含的节点数量相对较多，且节点对令牌的获取具有独立性。为了保证所有节点决策活动的顺利进行，可以事先分别对各个节点的令牌持有时间进行设定，随着时间的变化，持有令牌的目标节点也会发生相应的变化，进而满足所有节点的决策需求。

4 结论

就相控阵跟踪测量雷达资源管理技术而言，由于采样间隔的变化会对预测值所在位置、预测位置波束等产生影响，因此需要对自适应采样间隔的选择加以重视。组网跟踪系统资源管理技术主要包含集中式网络结构与分布式网络结构两种不同的形式，相比之下，分布式网络结构更好，这两种技术都具有提升资源利用率的作用。

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