低空警戒雷達(dá)陣地優(yōu)化調(diào)整方法

秦慶兵

(1.安徽博微長(zhǎng)安電子有限公司，安徽 六安 237010； 2.目標(biāo)探測(cè)與特征提取安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 六安 237010)

0 引 言

陣地優(yōu)化是充分發(fā)揮雷達(dá)裝備戰(zhàn)技術(shù)性能、提升雷達(dá)裝備作戰(zhàn)效能的重要手段，是解決任務(wù)-裝備-陣地環(huán)境的最佳匹配[1]。雷達(dá)陣地優(yōu)化效果決定了雷達(dá)在不同作戰(zhàn)條件下的性能發(fā)揮[2]。隨著雷達(dá)面臨的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，機(jī)動(dòng)性要求越來越高，其對(duì)雷達(dá)陣地適應(yīng)性措施的多樣性和運(yùn)用調(diào)整速度提出了更高的要求,因此有必要對(duì)通用的陣地優(yōu)化調(diào)整內(nèi)容、流程方法研究進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

1 陣地優(yōu)化的方法

1.1 優(yōu)化的基本準(zhǔn)則和依據(jù)

陣地優(yōu)化精細(xì)化調(diào)整方法需要遵循一定的基本準(zhǔn)則和依據(jù)，總的優(yōu)化評(píng)判準(zhǔn)則包括3個(gè)部分，一是在無遮擋方位，雷達(dá)威力應(yīng)滿足指標(biāo)要求；二是探測(cè)目標(biāo)航跡連續(xù)，方位偏差、測(cè)高精度滿足雷達(dá)戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)要求；三是盡量降低干擾和雜波造成的影響，畫面雜波剩余減少，使終端虛警控制在雷達(dá)允許的范圍之內(nèi)，不影響雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和錄取跟蹤[2]。低空警戒雷達(dá)主要實(shí)現(xiàn)低空目標(biāo)的探測(cè)提取，虛警的抑制，擔(dān)負(fù)空情上報(bào)任務(wù)，由于低空預(yù)警使命任務(wù)的特性，決定了低空警戒雷達(dá)具體的優(yōu)化準(zhǔn)則為，檢測(cè)概率和虛警概率同時(shí)達(dá)標(biāo)，在保證雷達(dá)威力等指標(biāo)的前提下，兼顧遠(yuǎn)區(qū)及近區(qū)目標(biāo)檢測(cè)，側(cè)重于低空目標(biāo)探測(cè)，優(yōu)化提升雜波抑制、慢速目標(biāo)探測(cè)能力。優(yōu)化的基本依據(jù)為周圍雜波(地雜波、海雜波)環(huán)境強(qiáng)度、氣候條件、使命任務(wù)(如對(duì)海還是對(duì)空、小目標(biāo)檢測(cè)要求(速度要求、加速度要求))等。

1.2 優(yōu)化內(nèi)容

根據(jù)陣地優(yōu)化的基本準(zhǔn)則和依據(jù)，雷達(dá)陣地優(yōu)化內(nèi)容主要包括：天線調(diào)平；方位校準(zhǔn)；天線仰角調(diào)整；工作模式選擇；天線轉(zhuǎn)速選擇；靈敏度時(shí)間控制(STC)選擇設(shè)置；顯示量程選擇；顯示余輝選擇；信號(hào)和數(shù)據(jù)處理參數(shù)優(yōu)化(波束數(shù)據(jù)的切換距離、脈沖壓縮參數(shù)選擇、濾波參數(shù)選擇、虛警率參數(shù)選擇(幅度雜波圖參數(shù)配置、強(qiáng)雜波判別處理參數(shù)、恒虛警率(CFAR)配置參數(shù)、慢響應(yīng)門限圖參數(shù)配置)、點(diǎn)跡參數(shù)配置(評(píng)估等級(jí)參數(shù)配置(信噪比門限等)、雜波抑制相關(guān)距離或方位門限參數(shù)配置)等)、數(shù)據(jù)處理參數(shù)優(yōu)化(濾波點(diǎn)跡速度、最大加速度)；檢測(cè)和顯示視頻選擇；幅度門限選擇等。

1.3 陣地優(yōu)化效果評(píng)估

陣地優(yōu)化效果評(píng)估屬于雷達(dá)效能評(píng)估范疇，文獻(xiàn)[1]～[3]通過一定的科學(xué)算法，給出了一種對(duì)陣地優(yōu)化的效能進(jìn)行評(píng)估的系統(tǒng)或方法。文獻(xiàn)[4]給出了空管雷達(dá)性能與陣地環(huán)境匹配的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[5]和文獻(xiàn)[6]給出了雷達(dá)受到干擾時(shí)的雷達(dá)抗干擾效能評(píng)估指標(biāo)集和方法。在工程應(yīng)用中結(jié)合優(yōu)化效果評(píng)估，構(gòu)建閉環(huán)的陣地優(yōu)化流程。

2 陣地優(yōu)化的流程模板設(shè)計(jì)

2.1 陣地優(yōu)化流程模板分類

根據(jù)特定情況，低空目標(biāo)探測(cè)的陣地優(yōu)化主要分為四類，包括全面陣地優(yōu)化、緊急陣地優(yōu)化、惡劣自然環(huán)境下的陣地優(yōu)化、特定目標(biāo)優(yōu)化模板。

2.2 陣地優(yōu)化流程模板設(shè)計(jì)

為了使雷達(dá)技師能夠按照特定流程快速方便地實(shí)現(xiàn)陣地優(yōu)化調(diào)整，本文給出了一種低空預(yù)警雷達(dá)的一種通用調(diào)整模板。其調(diào)整流程如圖1所示，調(diào)整流程主要包括以下步驟:(1)天線調(diào)平和方位校準(zhǔn)；(2)根據(jù)陣地環(huán)境，調(diào)整俯仰角；(3)根據(jù)陣地環(huán)境和作戰(zhàn)用途，選擇相應(yīng)的工作模式；(4)根據(jù)上報(bào)數(shù)據(jù)率需求和特定作戰(zhàn)需求，調(diào)整天線轉(zhuǎn)速；(5)根據(jù)陣地環(huán)境，并通過觀察回波飽和、剩余點(diǎn)情況，調(diào)整時(shí)間靈敏度控制；(6)根據(jù)雜波及目標(biāo)回波觀測(cè)情況，評(píng)估是否符合達(dá)到預(yù)定效果，是則轉(zhuǎn)步驟(7)，否則轉(zhuǎn)步驟(5)；(7)調(diào)整量程和余輝；(8)優(yōu)化信號(hào)處理參數(shù)。包括濾波參數(shù)、雜波圖參數(shù)、點(diǎn)跡參數(shù)等的配置優(yōu)化；(9)選擇檢測(cè)和顯示視頻；(10)評(píng)估結(jié)果是否合格，不合格則跳到步驟(3)，合格則跳到步驟(11)；(11)選擇幅度門限；(12)評(píng)估結(jié)果是否合格，不合格則跳到步驟(2)，合格則陣地優(yōu)化結(jié)束。

圖1 陣地優(yōu)化調(diào)整流程圖

3 主要解決的問題

陣地優(yōu)化的主要難點(diǎn)在陣地優(yōu)化動(dòng)態(tài)可視化調(diào)整，可實(shí)時(shí)設(shè)置、不影響雷達(dá)正常運(yùn)行，針對(duì)陣地環(huán)境的改變?cè)O(shè)計(jì)最優(yōu)參數(shù)，達(dá)到最優(yōu)檢測(cè)效果。主要存在問題是處理參數(shù)可配置性問題、優(yōu)化參數(shù)交互執(zhí)行實(shí)時(shí)顯示問題和參數(shù)同步保存問題?？刹扇〉闹饕胧┌ǎ?/p>

(1) 模塊參數(shù)可配置。采用軟件實(shí)現(xiàn)模塊化組件技術(shù)，提煉模塊使用過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如恒虛警門限設(shè)置、濾波系數(shù)可選設(shè)置、點(diǎn)跡凝聚相關(guān)參數(shù)設(shè)置，形成參數(shù)接口協(xié)議，采用網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)時(shí)收發(fā)配置參數(shù)，在雷達(dá)運(yùn)行過程中，設(shè)置軟件線程接口專門收發(fā)參數(shù)數(shù)據(jù)，配置到各模塊關(guān)鍵參數(shù)中，可實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)時(shí)配置處理參數(shù)并保存。

(2) 對(duì)于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化參數(shù)交互執(zhí)行實(shí)時(shí)顯示，采用了網(wǎng)絡(luò)模塊組件設(shè)計(jì)，后端處理所有數(shù)據(jù)通信統(tǒng)一采用網(wǎng)絡(luò)模塊組件收發(fā)，將網(wǎng)絡(luò)收發(fā)功能設(shè)計(jì)成一個(gè)功能子系統(tǒng)，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)收發(fā)接口和網(wǎng)絡(luò)配置文件，完成網(wǎng)絡(luò)通信的功能；配置參數(shù)界面化設(shè)計(jì)，界面顯示進(jìn)行模塊化劃分，使用QTreeWidget樹形結(jié)構(gòu)和QTabWidget分頁結(jié)構(gòu)技術(shù)，解決了參數(shù)過多繁雜的問題，實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊參數(shù)獨(dú)立顯示，更加快捷的查詢各個(gè)模塊的優(yōu)化參數(shù)，直觀的觀測(cè)到參數(shù)的數(shù)值；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，增加查詢、反饋標(biāo)志設(shè)置，可在參數(shù)設(shè)置成功后反饋參數(shù)設(shè)置結(jié)果，保證參數(shù)設(shè)置有效，增加參數(shù)優(yōu)化可交互性。

(3) 為實(shí)現(xiàn)參數(shù)同步保存，采用組播點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，解決了單一的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男实拖聠栴}，保證了陣地優(yōu)化數(shù)據(jù)在多臺(tái)設(shè)備同步性。傳輸中的數(shù)據(jù)增加了CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))，解決了網(wǎng)絡(luò)報(bào)文過多，錯(cuò)誤的報(bào)文解析問題，保證了陣地優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸和接收的安全性和穩(wěn)定性。各主分機(jī)接收陣地優(yōu)化參數(shù)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文后以文件形式進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)配置的參數(shù)按照二進(jìn)制格式存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的固態(tài)硬盤上，達(dá)到數(shù)據(jù)同步一致，同時(shí)存儲(chǔ)技術(shù)穩(wěn)定、安全、高效，解決了突然掉電、系統(tǒng)死機(jī)和人為誤操作等帶來的數(shù)據(jù)丟失問題，在雷達(dá)關(guān)機(jī)再開機(jī)時(shí)，啟用上次配置參數(shù)，減輕了雷達(dá)操作員的工作負(fù)擔(dān)，保證了雷達(dá)參數(shù)的穩(wěn)定，提升了雷達(dá)的工作效率。

4 工程應(yīng)用

通過軟件系統(tǒng)級(jí)測(cè)試及功能性能試驗(yàn)，驗(yàn)證了模板配置的可行性及陣地優(yōu)化動(dòng)態(tài)可視化調(diào)整技術(shù)的有效性。圖2為某工程中全面陣地優(yōu)化引導(dǎo)可視化界面；圖3某工程中點(diǎn)跡參數(shù)開放可視化界面；圖4(a)為優(yōu)化前雷達(dá)檢測(cè)畫面；圖4(b)為優(yōu)化后的雷達(dá)檢測(cè)畫面。

圖2 陣地優(yōu)化引導(dǎo)界面

5 結(jié)束語

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)陣地優(yōu)化手段逐漸增多，要求雷達(dá)能夠快速適應(yīng)陣地環(huán)境的變化，達(dá)到效果的最優(yōu)。本文對(duì)低空雷達(dá)陣地優(yōu)化精細(xì)化調(diào)整方法進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)雷達(dá)的陣地優(yōu)化引導(dǎo)模板進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并在某型號(hào)雷達(dá)上成功應(yīng)用，驗(yàn)證了其通用性和實(shí)用性。低空雷達(dá)陣地優(yōu)化精細(xì)化調(diào)整方法可以有效地對(duì)陣地環(huán)境快速適應(yīng)，有效地針對(duì)地雜波、海雜波、虛假點(diǎn)跡進(jìn)行抑制，使雷達(dá)的適應(yīng)性能得到快速提升。