雷達組網(wǎng)部署優(yōu)化方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達組網(wǎng)部署優(yōu)化方法，屬于雷達信號處理技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 雷達組網(wǎng)是當今世界各國雷達發(fā)展的一個重大趨勢，在現(xiàn)代科技戰(zhàn)爭的形勢下， 戰(zhàn)爭的形式已從平臺中心戰(zhàn)(FCW)向網(wǎng)絡中心戰(zhàn)(NCW)過渡，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，雷 達對抗戰(zhàn)越演越烈，發(fā)展成以預警網(wǎng)、通信網(wǎng)、指揮網(wǎng)和攔截網(wǎng)為標志的防控作戰(zhàn)網(wǎng)絡化體 系，是打贏未來高技術(shù)戰(zhàn)爭的必要前提條件。雷達組網(wǎng)能帶來巨大的軍事效益，引起了世界 各國的廣泛重視，并得到了很大的發(fā)展，在國內(nèi)外均有非常廣泛的應用。
[0003] 在戰(zhàn)場上雷達林立，尤其是雷達工作頻譜擁擠的情況下，相近和相同頻率雷達同 時工作時會產(chǎn)生嚴重的電磁兼容問題，這時候需要對雷達進行優(yōu)化部署?，F(xiàn)有的方法一般 只考慮雷達對責任區(qū)的覆蓋，將覆蓋系數(shù)和重疊系數(shù)為主要優(yōu)化目標，這種方法主要從對 主要方向、主要高度層中的目標區(qū)覆蓋冗余數(shù)最多、體積最大以及單部雷達對目標的覆蓋 系數(shù)最大兩個方面進行優(yōu)化部署。還有的方法考慮了雷達的探測概率，通過提高雷達探測 概率來優(yōu)化雷達組網(wǎng)，給出了單部雷達探測概率和組網(wǎng)雷達聯(lián)合探測概率模型，通過分析 模型與雷達位置的關(guān)系來實現(xiàn)優(yōu)化部署。然而上述方法都忽略了雷達間存在的電磁兼容問 題，尤其在頻譜擁擠的情況下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種雷達組網(wǎng)部署優(yōu)化方法，將雷達間的電磁兼容和空間 覆蓋系數(shù)作為雷達優(yōu)化目標，結(jié)合優(yōu)化算法對同頻雷達、同頻段非同頻雷達、同頻與同頻段 非同頻雷達相混合以及多頻段的雷達組成的雷達網(wǎng)進行優(yōu)化部署的方法。
[0005] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0006] -種雷達組網(wǎng)部署優(yōu)化方法，雷達網(wǎng)由N部同頻或者同頻段非同頻雷達組成，步驟 如下：
[0007] 步驟1:建立空域系數(shù)模型：
[0008] ⑴部署各部雷達的地理位置，以獲得最大的空域探測能力f，其數(shù)學模型如下：
[0012]其中，&為在第j高度層所獲得的警戒區(qū)域，心為第i部雷達在第j高度層的探測區(qū) 域;Μ為高度分層數(shù);λ為在重點探測區(qū)域內(nèi)的甲方目標的重要程度，其值在[0，1]范圍內(nèi)，根 據(jù)實際要求確定;w」（j = l，2，···，Μ)為雷達網(wǎng)對各個高度層的關(guān)心程度，針對不同類型的乙 方目標，該加權(quán)系數(shù)由乙方目標的飛行高度決定;選取一組w」（j = l，2,…，Μ)，使雷達網(wǎng)有 效地對抗低空、超低空飛行目標;C偽在第j高度層所獲得的重點探測區(qū)域，探測概率為：
[0014] 其中：Pi為第i部雷達的探測概率;N為組網(wǎng)雷達數(shù)目；
[0015]
為警戒區(qū)覆蓋系數(shù)，
為重點區(qū)域覆蓋系數(shù)，對最大的空域探 測能力f的公式進行簡化可得：
[0018] 步驟2:建立電磁兼容程度模型：
[0019] ①相同工作頻段非同頻時電磁兼容模型
[0020] 無干擾時，雷達的最大作用距離為：
[0022]式中，P為雷達的發(fā)射功率，G為雷達天線增益，λ為雷達發(fā)射電磁波波長，〇為目標 散射截面積，Smin為雷達最小可檢測信號，L為雷達發(fā)射并接收電磁波過程中的能量損耗； [0023] L的dB單位表達式為：
[0024] L(dB) = L/ (dB)+Lr(dB)+Lp(dB)
[0025] 式中，1/為大氣吸收損耗、雨雪損耗、兩部雷達的天線罩損耗、饋線傳輸損耗等各 種損耗的和，單位dB;LP是極化損耗，即兩部雷達極化方式的差異引入的損耗，現(xiàn)代雷達大 多采用線極化，如果兩部雷達極化方式相同，極化損失取OdB，否則取20dB; Lr ( = 32.5+ 201gf+201gR)為電磁波空間傳播損耗，單位為dB; f為頻率，單位為MHz ; R為傳播距離，單位 Km；
[0026] N部雷達同時工作，且存在同頻干擾;雷達η收到其他雷達的干擾受到接收機的選 擇性曲線產(chǎn)生的對無用發(fā)射機發(fā)射頻譜抑制系數(shù)FDR的影響：
[0028] 其中，P(f)為干擾信號等效中頻IF的功率譜密度;H(f)為接收機的頻率響應；Δ f = ft-fr，其中，f t為干擾源的即時頻率;f r為接收機的調(diào)諧頻率；
[0029] FDR可以分為兩項，調(diào)諧抑制0TR和頻率失諧抑制0FR，頻率失諧抑制0FR是由于干 擾源和接收機失諧產(chǎn)生的額外抑制；
[0030] FDR( Af)=〇TR+OFR( Af) dB
[0031]其中：
[0033]第η個雷達收到其他雷達的干擾Prn表示為：
[0035] 式中，Pi為相鄰干擾雷達i的發(fā)射功率，Gi為相鄰干擾雷達i的天線增益，G\為受干 擾雷達η的天線接收增益，γη為雷達i干擾信號對雷達η接收天線的極化系數(shù)，R in為雷達i與 受干擾雷達η之間距離，Lin為雷達i發(fā)射的電磁波被雷達η接收過程中的能量損耗;FDR ni* 第i個雷達干擾對雷達η的頻率相關(guān)抑制系數(shù)，這里為一般值，不為dB值;Atl為第i個干擾雷 達的波長;如果兩個雷達同頻，則FDR系數(shù)為1;
[0036] 雷達η收到的目標信號功率Prs為：
[0038] 式中，Rn為雷達η與目標的距離，λ?η為雷達η的波長；
[0039] 在受干擾條件下，雷達要能發(fā)現(xiàn)目標，收到的目標信號功率Prs和接收的干擾功率 Prj必須滿足以下條件：
[0041]式中，Kn為第η個雷達的壓制系數(shù)；
[0042] 當Prj/S(n)min < Κη時，雷達的最大作用距離不受影響；當Prj/S(n)min>K n時，可以得到 干擾下的雷達最大作用距離R、max:
[0044]對其進行歸一化處理，用受干擾時的R\ max與不受干擾下的匕max的比值μη作為雷 達η的電磁兼容程度;得到：
[0046] ②被干擾雷達可被對準
[0047] 當被雷達天線對準，接收機前端會出現(xiàn)過載現(xiàn)象，電磁兼容程度很差，可認為電磁 兼谷程度y=〇;
[0048] 如果被干擾雷達二在干擾雷達一兩個雷達的掃描范圍內(nèi)，則考慮雷達一對雷達二 對準時的情況;假設雷達一、雷達二的距離為R12，以雷達一為球心R 12為半徑作一個球面，使 得雷達二落在球面上，用雷達一的水平掃描角度貧和俯仰掃描角度Θ:將其掃描面積表示出 來;圍繞雷達二將雷達一對準雷達二的極限面積表示出來；
[0049] 干擾概率p21為：
[0051]其中W是某個時刻的波束的極限對準面積，將W沿著雷達二位置處平移一圈，得到 的所有范圍為v;u是雷達掃描范圍；
[0052]曲面U的面積等效為：私_ (4 + %) ·(貧+爲):；曲面v是一個橢圓，其等效面積為： 4私 _ sin a! .sin 爲》4/^. · % .爲 ^:乙"=>9!. 0 : V' = lq · βχ，得到：
[0054] 故，Ρ21的最終值與雷達一、雷達二之間的距離無關(guān)；
[0055] 設有Μ個雷達對雷達η可對準;雷達i對雷達η的對準概率：
[0057]雷達η不被對準的概率瓦為：
[0059]那么其電磁兼容程度μ、：
[0061 ]③干擾雷達與被干擾雷達可相互對準
[0062]當兩個雷達的主瓣波束可以相互對準的時候，既需要避免對其他天線的對準也需 要避免對準其他天線；
[0063]兩個雷達相互對準需要水平方位和俯仰方位都對準，其概率為：
[0065] 式中，Ph為水平方位對準概率;為雷達一和雷達二的天線波束寬度；貧、《%為 雷達一、雷達二天線水平掃描區(qū)域的角度;Ρυ為俯仰方位對準概率;β?、β2雷達一和雷達二俯 仰波束寬度;θ?、θ 2為俯仰角的掃描范圍；
[0066] 雷達一和雷達二的對準概率f 12就是方位對準的概率與俯仰對準概率的乘積，