多頻段雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)跟蹤隱身目標(biāo)研究

張華濤

摘 要： 首先定義并給出了求取隱身目標(biāo)的方位角、航向角和方向角的計(jì)算公式；然后擬合求取目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積（RCS）并近似計(jì)算隱身目標(biāo)在不同頻段雷達(dá)下的檢測(cè)概率[Pd，]給出了組網(wǎng)雷達(dá)探測(cè)跟蹤隱身目標(biāo)的結(jié)構(gòu)框圖及流程圖；最后進(jìn)行了仿真驗(yàn)證與分析。結(jié)果說明了在間斷檢測(cè)到隱身目標(biāo)的情況下，采取的濾波處理方式能較好地探測(cè)并跟蹤隱身目標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 多頻段； 雷達(dá)組網(wǎng)； 隱身目標(biāo)； RCS； 檢測(cè)概率； 反饋

中圖分類號(hào)： TN953?34； TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）07?0046?04

Research on multi?band radar networking detecting and

tracking of maneuvering stealthy target

ZHANG Hua?tao

（Institute of Information and Control， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou 310018， China）

Abstract： Firstly the calculation formula for obtaining the azimuth angle， heading angle and direction angle of stealthy target is defined and given. Then the target RCS is calculated and the detection probability Pd of stealthy target in different frequency bands is also calculated approximately. The structure diagram and the flow chart of networking radar detecting and tracking stealth targets are given. Finally the simulation and analysis is conducted， the results show that， in the condition of discontinuous detect stealthy target， the adopted filtering treatment can better detect and track stealthy target.

Keywords： multi?frequency band； radar networking； stealthy target； RCS； detection probability； feedback

0 引 言

隱身目標(biāo)由于綜合采用了機(jī)體精巧設(shè)計(jì)、吸波材料涂覆、阻抗加載以及有源隱身等技術(shù)措施，使得其RCS大幅度下降，導(dǎo)致雷達(dá)只能探測(cè)到少量間斷的點(diǎn)跡，單部雷達(dá)很難對(duì)其進(jìn)行有效的探測(cè)跟蹤[1]。

雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)作為一種反隱身的可行措施[2]，其能對(duì)來自不同方位、不同頻段的雷達(dá)量測(cè)信息進(jìn)行融合并能有效提高系統(tǒng)性能，進(jìn)而受到越來越多的關(guān)注和研究[3?7]。

由于檢測(cè)概率受雷達(dá)布站位置、探測(cè)范圍和目標(biāo)的隱身性能、位置及飛行姿態(tài)等多重因素的制約，使得單部甚至是幾部雷達(dá)在某些時(shí)刻均不能有效檢測(cè)到目標(biāo)，進(jìn)而難以對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有效跟蹤，因此需要利用不同頻段、分布在不同位置的雷達(dá)對(duì)隱身目標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)或接力跟蹤。

本文基于多頻段雷達(dá)的組網(wǎng)，對(duì)典型隱身目標(biāo)RCS和[Pd]進(jìn)行近似擬合計(jì)算并仿真，之后采用理論上成熟的卡爾曼濾波算法進(jìn)行處理，并對(duì)雷達(dá)的不同檢測(cè)狀況進(jìn)行饋送處理，最后進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

1 隱身目標(biāo)[Pd]近似計(jì)算

1.1 方向角計(jì)算

設(shè)雷達(dá)和隱身目標(biāo)的空間直角位置坐標(biāo)分別為[（xR，yR，zR）]和[（xT，yT，zT），]空間直角速度坐標(biāo)分別為[（vxR，vyR，vzR）]和 [（vxT，vyT，vzT），]為簡(jiǎn)化起見，設(shè)兩者相對(duì)做水平運(yùn)動(dòng)，則有[zT=0，][zR=const；][vzT=0，][vzR=const；]令 [x=xT，][x0=xR；][y=yT，][y0=yR]和[x=vxT，][x0=vxR；][y=vyT，][y0=vyR]分別代入式（1）：

[Angle=arctanx-x0y-y0， 當(dāng)x≥x0， y>y0 時(shí)π2，當(dāng) x>x0， y=y0 時(shí)π-arctanx-x0y0-y，當(dāng)x≥x0， yy0 時(shí)任意值， 當(dāng)x=x0， y=y0 時(shí) ] （1）

可得目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的方位角[Az_angle]和航向角[He_angle。]

將方位角[Az_angle]和航向角[He_angle]代入式（2），即得目標(biāo)的方向角[Di_angle。]

[Di_angle=Az_angle+π-He_angle ] （2）

且：

[Di_angle=Di_angle+2π，當(dāng) -π≤Di_angle<0 時(shí)Di_angle，當(dāng) 0≤Di_angle≤2π 時(shí) Di_angle-2π，當(dāng) 2π

1.2 檢測(cè)概率計(jì)算

目標(biāo)的檢測(cè)概率與目標(biāo)的RCS直接相關(guān)，而目標(biāo)的RCS不僅取決于目標(biāo)空域性隱身能力，而且與目標(biāo)本身所產(chǎn)生的頻域性隱身相關(guān)。文獻(xiàn)[8]和文獻(xiàn)[9]給出了某典型隱身目標(biāo)在不同頻率下用GRECO電磁仿真軟件計(jì)算出的RCS曲線；文獻(xiàn)[10]給出了僅考慮吸波材料的隱身效果時(shí)RCS的下降值，一般為6～9 dB。