雷達(dá)信號(hào)的掃描分析

肖 雷

(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所,江蘇 揚(yáng)州225101)

0 引 言

現(xiàn)代雷達(dá)是一個(gè)十分復(fù)雜的工程系統(tǒng),用途廣泛,種類繁多,分類的方法也十分復(fù)雜。按用途分類,可分為預(yù)警雷達(dá)、警戒雷達(dá)、氣象雷達(dá)、航管雷達(dá)、引信雷達(dá)、炮瞄雷達(dá)、敵我識(shí)別雷達(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)等。按工作平臺(tái)分類,可分為地面固定、地面機(jī)動(dòng)、機(jī)載、艦載、彈載等。按工作方式分,又可分為跟蹤和搜索雷達(dá),搜索一般分為全空域搜索和局部扇區(qū)搜索,稱為圓掃和扇掃[1]。如果在相同的方位只有互不相同的雷達(dá),要分析出其掃描方式和參數(shù)是不困難的,但如果同方位有多部同型雷達(dá)存在,要正確分選出各雷達(dá)的掃描特征就比較困難了,下面介紹一種掃描分析的方法。

1 掃描類型的分選方法

雷達(dá)信號(hào)的掃描方式有很多,主要有:跟蹤、圓掃、扇掃等,對(duì)同方位只有1部同型雷達(dá)的情況,要確定其掃描方式還比較容易。隨著作戰(zhàn)的需求,飛機(jī)或艦艇以編隊(duì)方式出現(xiàn),同方位會(huì)有多部同型雷達(dá)存在,在這種情況下,要正確分選出各雷達(dá)的掃描特征就比較困難了。

1.1 單部雷達(dá)信號(hào)的掃描分析

下面給出單部信號(hào)的脈沖波形圖,圖1為單部跟蹤信號(hào)的脈沖波形。

圖1 單部跟蹤信號(hào)

圖2 單部圓掃信號(hào)

圖3 單部扇掃信號(hào)

圖2 為單部圓掃信號(hào)的脈沖波形,圖3為單部扇掃信號(hào)的脈沖波形。首先,將同方位、同載頻和同脈寬的脈沖描述字(PDW)提取出來(lái),取數(shù)是以一個(gè)掃描包絡(luò)為界,如果脈沖連續(xù)不斷(如圖1所示),沒有斷點(diǎn),則取設(shè)定的脈沖數(shù),記錄下該組數(shù)據(jù)的結(jié)束地址;如果當(dāng)前脈沖與下一個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔大于20 ms(如圖2、圖3所示,有斷點(diǎn)),即(tm+1-tm)＞20 ms,則停止取數(shù),并記錄m這個(gè)結(jié)束地址。記錄的結(jié)束地址作為取下組數(shù)據(jù)的起始參考。其次,對(duì)所取的PDW用多種重頻去交錯(cuò)進(jìn)行分選,分選出信號(hào)的方位、載頻、脈寬、重復(fù)間隔和幅度,形成輻射源描述字(EDW)。然后進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,將分選出的信號(hào)與結(jié)果表比較,如果是第1次出現(xiàn),則直接將結(jié)果送顯示,保存該結(jié)果,并記錄下這組數(shù)據(jù)的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。然后繼續(xù)取數(shù)(以上一組數(shù)據(jù)的結(jié)束地址+1)、分選和融合,結(jié)果與上一次相同,就記錄該組數(shù)據(jù)的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間(對(duì)同一批信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)積累),連續(xù)分選出3個(gè)掃描包絡(luò)后,確定掃描類型:判斷這3組數(shù)據(jù),若上一組的結(jié)束時(shí)間與下一組的起始時(shí)間連續(xù)(小于20 ms),則判定為跟蹤(圖1)。若這3組數(shù)據(jù)不連續(xù),計(jì)算掃描周期T1和T2的值T1=tm+1-t0,T2=tn+1-tm+1,若T1和T2相等,如圖2所示,表明是圓掃。給出圓掃標(biāo)志和掃描周期T=(T1+T2)÷2。如果T1和T2不等則繼續(xù)積累分選結(jié)果,有5個(gè)包絡(luò),則計(jì)算每個(gè)包絡(luò)之間的周期T1、T2、T3和T4,T1=tm+1-t0,T2=tn+1-tm+1,T3=tp+1-tn+1,T4=tq+1-tp+1,若有2個(gè)不同周期出現(xiàn)2次,即T1等于T3,T2等于T4,且T1和T2交替出現(xiàn),則認(rèn)為該批目標(biāo)的掃描類型為扇掃(圖3),給出扇掃標(biāo)志和掃描周期T=(T1+T2)÷2。

1.2 2部同型雷達(dá)信號(hào)的掃描分析

下面給出2部圓掃信號(hào)和2部扇掃信號(hào)的脈沖波形圖,如圖4和圖5所示。

圖4 2部圓掃信號(hào)

若5個(gè)包絡(luò)分選不出扇掃,則積累到10個(gè)以上包絡(luò)后(考慮同方位有2部相同信號(hào),若要處理更多的相同信號(hào),此值可作相應(yīng)的調(diào)整),積累的包絡(luò)數(shù)稱為counter,利用每個(gè)包絡(luò)的到達(dá)時(shí)間進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)出前三級(jí)掃描周期Ti和Ni,其中Ni為每個(gè)Ti所對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)。對(duì)每個(gè)直方圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行判斷,若某個(gè)個(gè)數(shù)大于等于2且連續(xù),則分選出一部圓掃信號(hào),依次類推,若存在n個(gè)個(gè)數(shù)大于等于2且連續(xù),則分選出n部圓掃信號(hào)。若存在n個(gè)個(gè)數(shù)大于等于2且不連續(xù),則判斷周期是否存在兩兩之間連續(xù)且交替出現(xiàn),若存在m個(gè)兩兩連續(xù)且交替出現(xiàn)的周期,則分析出m部扇掃信號(hào)。

1.2.1 多部園掃信號(hào)的分析

對(duì)每個(gè)Ni進(jìn)行門限判別,若Ni大于等于2,則進(jìn)行地址對(duì)判別,如果連續(xù),表明分選出1部圓掃信號(hào),對(duì)應(yīng)的掃描周期為Ti,并將掃描類型和掃描周期填入相應(yīng)批號(hào)中,送顯示。若有m個(gè)符合上述條件的,則分選出m個(gè)不同掃描周期的圓掃信號(hào),如圖 4 所示,T1={(tn+1-t0)、(tq+1-tn+1)、……},T2={(tp+1-tm+1)、(tr+1-tp+1)、‥‥‥}。T1的個(gè)數(shù)N1=4,T2的個(gè)數(shù)N2=4;T1的地址對(duì)0和1為A1={(0,2)、(2,4)},T2的地址對(duì)0和1為A2={(1,3)、(3,5)},T1的0地址對(duì)的偶地址等于T1的1地址對(duì)的奇地址,地址連續(xù);T2的0地址對(duì)的偶地址等于T2的1地址對(duì)的奇地址,地址連續(xù),分選出1部掃描周期為T1、一部掃描周期為T2的2部不同掃描周期的圓掃信號(hào)。如果T1≠T2,則為2部不同掃描周期的圓掃信號(hào)。如果T1=T2則為2部同掃描周期的圓掃信號(hào),這時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果為在T1處的N1存在極大值大于等于counter-2,T1的地址對(duì)為A1={(0,2)、(1,3)、(2,4)、(3,5)、……},地址對(duì)為間隔連續(xù),這時(shí)就判定為是2部同掃描周期的同型圓掃信號(hào)。1.2.2 多部扇掃信號(hào)的分析

若存在n個(gè)個(gè)數(shù)大于等于2,地址對(duì)不連續(xù),則判斷周期是否存在兩兩之間連續(xù)且交替出現(xiàn),若存在m個(gè)兩兩之間連續(xù)且交替出現(xiàn)的周期,則分析出m部扇掃信號(hào)。如圖5所示,T11={(tn+1-t0)、(ts+1-tq+1)},T12={(tq+1-tn+1)、(tu+1-ts+1)};T21={(tp+1-tm+1)、(tt+1-tr+1)},T22={(tr+1-tp+1)、(tv+1-tt+1)}。T11的個(gè)數(shù)N11=2,T12的個(gè)數(shù)N12=2;T21的個(gè)數(shù)N21=2,T22的個(gè)數(shù)N22=2。T11的地址對(duì)0和1為A11={(0,2)、(4,6)},T12的地址對(duì)0和1為A12={(2,4)、(6,8)};T21的地址對(duì)0和1為A21={(1,3)、(5,7)},T22的地址對(duì)0和1為A22={(3,5)、(7,9)},T11的0地址對(duì)的偶地址等于T12的0地址對(duì)的奇地址,T12的地址對(duì)的偶地址等于T11的1地址對(duì)的奇地址,這樣就確立分出一部掃描周期為T=(T11+T12)÷2的扇掃信號(hào)。同理,還分出一部掃描周期為T=(T21+T22)÷2的扇掃信號(hào)。若存在Ti(T11)和Tj(T12)對(duì)應(yīng)的Ni和Nj的值大于等于(counter-2)÷2,則將地址對(duì)連續(xù)的包絡(luò)分離出來(lái),就可以分選出2部同掃描周期的扇掃信號(hào),如圖5所示,若T11=T21,T12=T22,則T11的個(gè)數(shù)N11=4,T12的個(gè)數(shù)N12=4;T11的地址對(duì)0、1、2、3為A11={(0,2)、(1,3)(4,6),(5,7)},T12的地址對(duì)0、1、2、3為A12={(2,4)、(3,5)、(6,8)、(7,9)}。地址對(duì)連續(xù)的2組包絡(luò)地址分別為T11的0地址、T12的0地址、T11的2地址、T12的2地址;T11的1地址、T12的1地址、T11的3地址、T12的3地址;這樣就可以分選出2部同掃描周期T=(T21+T22)÷2的扇掃信號(hào)。

2 結(jié)束語(yǔ)

該方法的優(yōu)點(diǎn)就是能正確分選出同型的多部掃描雷達(dá),正確分析出每部雷達(dá)的掃描類型和轉(zhuǎn)速。對(duì)多部同型雷達(dá)在同方位出現(xiàn)時(shí),不會(huì)出現(xiàn)虛警和漏警。