基于OBA表自適應(yīng)生成方法的單脈沖二次雷達(dá)角度測量

王西鋒

(解放軍91404部隊(duì), 河北 秦皇島 066000)

·總體工程·

基于OBA表自適應(yīng)生成方法的單脈沖二次雷達(dá)角度測量

王西鋒

(解放軍91404部隊(duì), 河北 秦皇島 066000)

測角精度是單脈沖二次監(jiān)視雷達(dá)的重要指標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸角(OBA)表反映了天線和差比與目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸角度間的關(guān)系，是單脈沖二次雷達(dá)能夠正確測量目標(biāo)角度的關(guān)鍵所在。針對實(shí)際工程中雷達(dá)原始OBA表數(shù)據(jù)無法直接獲取，以及無法實(shí)際測量天線參數(shù)的情況，文中提出了基于OBA表自適應(yīng)生成方法的單脈沖二次雷達(dá)角度測量方法，詳細(xì)介紹了該方法的基本原理和工程實(shí)現(xiàn)步驟。二次雷達(dá)錄取設(shè)備實(shí)際工程中的現(xiàn)場聯(lián)試結(jié)果表明：通過誤差統(tǒng)計(jì)的方法自適應(yīng)生成的OBA表，為目標(biāo)方位的提取提供了較精確的修正數(shù)據(jù)，大大地提高了目標(biāo)的方位測量精度。

單脈沖二次雷達(dá)；OBA誤差統(tǒng)計(jì)表；和差比

0 引 言

二次雷達(dá)是以地面設(shè)備詢問和機(jī)載設(shè)備應(yīng)答的方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位，地面詢問頻率為1 030 MHz，機(jī)載設(shè)備的應(yīng)答頻率為1 090 MHz。二次雷達(dá)天線的波束寬度受到天線尺寸的限制，不可能很窄。非單脈沖體制的二次雷達(dá)定位目標(biāo)的方位精度取決于天線波束寬度，一般不優(yōu)于0.25°。單脈沖體制的二次雷達(dá)利用天線和差通道接收到的信號比幅關(guān)系，可以精確地測量每一個應(yīng)答脈沖偏離天線瞄準(zhǔn)軸的角度，大大地提高了目標(biāo)的方位測量精度[1-2](其方位測量精度一般優(yōu)于0.07°)。

1 單脈沖二次雷達(dá)的測角原理

單脈沖技術(shù)是一種雷達(dá)的精確測角技術(shù)。從理論上講，單脈沖雷達(dá)只需接收一個應(yīng)答碼串，就能獲得目標(biāo)的角度信息，精確地確定目標(biāo)的角度。

單脈沖二次雷達(dá)天線有三個波束，即和波束(Σ)、差波束(Δ)和控制波束(Ω)。應(yīng)答信號被天線的三個波束所接收，來自天線三個通道的輸出分別接到各自的接收機(jī)，即和接收機(jī)(Σ)、差(Δ)接收機(jī)和控制(Ω)通道接收機(jī)。單脈沖雷達(dá)接收機(jī)包括Σ、Δ、Ω三個通道的接收處理。

單脈沖測角原理如圖1所示。從圖上可看出，差波束中心有一個又窄又深的零值，若存在應(yīng)答信號，且偏離瞄準(zhǔn)軸的角度為Δθ，該信號同時被天線的和波束和差波束接收并被檢測。從天線的方向性圖可以看出，目標(biāo)越接近波束中心差波束的增益越小，差通道所輸出的信號強(qiáng)度越小，根據(jù)Σ通道與Δ通道的比值，可以得到目標(biāo)偏離天線瞄準(zhǔn)軸的角度，利用Σ接收信號與Δ接收信號的相位是同相還是反相而知其偏離軸向的那一邊。有了Δ通道的信號，雷達(dá)憑借任何一次應(yīng)答或脈沖就能測知目標(biāo)偏離天線瞄準(zhǔn)軸的角度值[3-6]。

單脈沖雷達(dá)目標(biāo)的方位角是當(dāng)前天線方位加上目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸角(OBA)，而OBA值是通過和波束(Σ)與差波束(Δ)的信號比值(和差比)查詢OBA表得到的。為了比較準(zhǔn)地得出目標(biāo)的方位，必須收滿主瓣內(nèi)應(yīng)答，然后對一批目標(biāo)所有應(yīng)答的角度測量計(jì)算結(jié)果求平均，最后得到目標(biāo)的單脈沖方位估值[7-8]。

圖1 單脈沖二次雷達(dá)測角原理

2 OBA表自適應(yīng)生成

單脈沖雷達(dá)目標(biāo)的方位角是當(dāng)前天線方位加上偏離瞄準(zhǔn)軸角(OBA)，而OBA值是通過和差比(SDR)平均值查詢OBA表得到的。SDR的計(jì)算方法為

SDR=和log(Σ)-差log(Δ)

(1)

在單脈沖二次雷達(dá)目標(biāo)角度測量過程中，OBA表反映了天線和差比與目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸角度間的關(guān)系，是單脈沖二次雷達(dá)能夠正確測量目標(biāo)角度的關(guān)鍵[9-10]。

OBA表可以通過對天線的實(shí)際測量獲得，但精確測量天線波瓣圖或測量和差比與目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸角的關(guān)系一般較困難。本文研究的OBA表自適應(yīng)生成方法可在不知道雷達(dá)原始OBA表數(shù)據(jù)，也無法實(shí)際測量天線參數(shù)的情況下，通過誤差統(tǒng)計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)了OBA表自適應(yīng)生成，從而取得較高的目標(biāo)角度測量精度。OBA表自適應(yīng)生成的具體方法主要包括以下五點(diǎn)：

1)設(shè)置OBA表初始值

OBA表具有以下三點(diǎn)規(guī)律：(1) 目標(biāo)偏離天線軸越遠(yuǎn)，SDR值越小，OBA值越大；(2) 目標(biāo)偏離天線兩邊具有對稱性；(3) 目標(biāo)偏離天線軸角度最大值小于天線波瓣寬度(一般為2.5°)。

OBA表可以用圖形表示，其橫坐標(biāo)為SDR值，縱坐標(biāo)為OBA值。OBA表初始值如圖2所示。

圖2 OBA表初始值

圖2中SDR取最大值(±511)時，表示目標(biāo)最靠近天線軸心，此時目標(biāo)的偏離角度最小，設(shè)為0；SDR為0時，表示目標(biāo)偏離天線軸心最遠(yuǎn)，取目標(biāo)偏離天線軸心最大值±2.5°。

2)計(jì)算單周期目標(biāo)角度

根據(jù)應(yīng)答回波的SDR值查OBA表獲得目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸角，加上當(dāng)前天線方位，獲得單周期內(nèi)目標(biāo)角度，如圖3中的θ1～θn。

圖3 單周期目標(biāo)角度

3)統(tǒng)計(jì)角度誤差值生成誤差統(tǒng)計(jì)表

用單周期目標(biāo)角度減去目標(biāo)平均角度，得到各周期的OBA計(jì)算角度誤差，如Errore1～ Errore2。該誤差與各周期里的SDR值相對應(yīng)，生成OBA誤差統(tǒng)計(jì)表。目標(biāo)的方位為

(2)

則各周期的角度誤差為

(3)

4)用誤差統(tǒng)計(jì)表修正OBA表

利用誤差統(tǒng)計(jì)表對當(dāng)前OBA表進(jìn)行修正處理。

5)誤差平均值控制

重復(fù)上述步驟1)～4)，直至誤差統(tǒng)計(jì)表中各單元誤差平均值小于0.05°。

3 結(jié)束語

本文所描述的基于OBA表自適應(yīng)生成方法的單脈沖二次雷達(dá)角度測量方法已成功應(yīng)用于二次雷達(dá)錄取設(shè)備實(shí)際工程中，現(xiàn)場聯(lián)試結(jié)果表明，該方法生成的OBA表為目標(biāo)方位的提取提供了較精確的修正數(shù)據(jù)，大大地提高了目標(biāo)的方位測量精度，取得較好效果。

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王西鋒 男，1978年生，工程師。研究方向?yàn)殡娮有畔⒀b備試驗(yàn)與鑒定。

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《現(xiàn)代雷達(dá)》編輯部

Degree Measure of MSSR Based on OBA Adaptive Build Method

WANG Xifeng

(The Unit 91404 of PLA, Qinhuangdao 066000, China)

The precision of degree measure is the key quota for monopulse secondary suneillancerada(MSSR), off boresight angle(OBA) indicates the relation between the sum-difference ration(SDR) of antenna and the departure for target with the point degree, so OBA is the key point for degree measure of target accurately. For the situation that original OBA radar data table could not be obtained directly and the antenna parameters could not be measured, degree measure of MSSR based on OBA adaptive build method is proposed in this paper, the basic principles and the implementation steps in the project is described in detail. The result that secondary radar actually works in the field shows that, the OBA table generated by the adaptive error statistics provides a more accurate correction data to extract the target orientation, and greatly improve the measurement accuracy of target position.

monopulse secondary surveillance radar; error statistical OBA; sum-difference ration

10.16592/ j.cnki.1004-7859.2016.04.004

王西鋒 手機(jī)：1360335866

2015-11-07

2016-01-18

TN911.7

A

1004-7859(2016)04-0020-02