一种一维相控阵雷达搜索模式与跟踪模式切换方案

本发明属于相控阵雷达。

背景技术：

1、相控阵雷达利用大量阵元构成的相位可变天线阵面来合成雷达波束，从根本上解决了传统机械扫描方式的许多缺陷，能够具备同时多波束独立合成控制、同时多目标跟踪处理、搜索-跟踪同时多任务并发等突出的能力和强大的灵活性。相控阵雷达的无惯性快速扫描以及灵活多变的波束指向，使其具有高数据率以及反应快速的特性。一维相控阵雷达具有搜索-跟踪任务并发的能力，拥有多维雷达的功能，在军事和实际生活中得到了广泛的应用。然而在实际使用中，相控阵雷达模式的切换需要耗费一定的时间，使得搜索-跟踪任务并发的机制在实践中不能取得理想的效果。并且，波束抬升的策略也会影响到探测精度，这些因素都影响了相控阵雷达的实际使用效果。目前，如何在实际工程中，提高探测的时间效率、提升探测精确度的相关研究成果较少，而本方案可以很好地解决这些问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种一维相控阵雷达搜索模式与跟踪模式切换的方案。雷达开机后，首先处于搜索模式，当收到对某个航迹进行跟踪的指令后，雷达从搜索模式转入跟踪模式。上位机首先计算转台从当前位置转向目标位置所需的时间，根据此时间外推航迹，更新方位角和俯仰角信息。再根据更新后的方位角和俯仰角计算出转台的初始转向角和初始波束抬升角。其中初始转向角为更新后的目标方位角，初始波束抬升角由更新后的目标位置与当前波束中心在俯仰上的角度差决定，若角度差超过设定的阈值，则初始波束抬升角以0.5度为单位进行更新；若未超过0.5度，则初始波束抬升角取值为0。之后控制转台旋转至与目标位置的夹角小于等于所设定的阈值时停下，此时发送指令控制转台停止。转台停止后再发送初始指向角和初始抬升角的配置指令，转台根据指令转动，转向目标位置，同时清空除了选中航迹之外的其他航迹，雷达进入跟踪模式。雷达在跟踪模式的过程中，上位机根据航迹更新方位角与俯仰角，并实时调整转台的指向角和波束抬升角，使目标始终保持在波束中心附近。其中，波束抬升角的更新依然取决于目标位置与当前波束中心在俯仰上的角度差，若角度差超过设定的阈值，则波束抬升角以0.5度为单位进行更新；若未超过0.5度，则波束抬升角取值为0。当收到退出跟踪指令或连续丢失目标的次数大于所设定的阈值时，雷达从跟踪模式切入搜索模式。首先将当前所跟踪的航迹保存到搜索模式下对应的扇区中，然后先控制转台停止再发出相应的转台转动指令，转台收到指令后转动，雷达进入搜索模式。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、步骤1：雷达开机后，首先工作于搜索模式，转台顺时针转动对360度进行全方位搜索，探测目标并建立航迹，此时，雷达操作员或指控中心可以选择某个航迹进入跟踪模式。

4、步骤2：在收到进入跟踪模式的指令后，上位机首先根据选中航迹的方位和当前的转台位置，计算转台转动到目标方位需要的时间；然后基于此时间外推航迹，更新方位角和俯仰角信息；最后，基于更新后的方位和俯仰计算得到跟踪模式的初始转台指向角和初始波束抬升角。

5、步骤3：当转台当前的指向角转动到初始指向角所跨越的角度小于等于预定的阈值时，上位机首先发送转台停止指令，转台停止后再发送初始指向角和初始抬升角的配置指令，同时清空除了选中航迹之外的其他航迹，转台收到指令开始转动，精准转向所跟踪的航迹，雷达进入跟踪模式。

6、步骤4：在跟踪模式过程中，当航迹更新后，如果更新后航迹的方位角或俯仰角与波束中心的角度差超过预设的阈值，则上位机根据航迹的方位角和俯仰角再次计算转台指向角和波束抬升角后发送配置指令。

7、步骤5：当收到退出跟踪指令或跟踪模式下连续丢失目标的次数大于设定的阈值时，雷达从跟踪模式切入搜索模式，首先将所跟踪的航迹保存到搜索模式下所对应的扇区中，再控制转台停止，之后发送相应的转台转动指令，转台收到指令开始转动，雷达由跟踪模式切入搜索模式。

8、本发明的有益成果：在雷达从搜索模式切入跟踪模式时，本方案选择先外推航迹，更新目标的方位角和俯仰角，再控制转台转到更新后的目标位置附近停止，此时发出跟踪指令，控制转台精准转向目标位置，而不是在收到跟踪指令后，直接控制转台转向目标位置。此种方案能够减少一维相控阵雷达从搜索模式切换到跟踪模式所需的时间，节省了时间资源，提高了效率。在跟踪过程中，依据航迹对转台指向角和波束抬升角进行实时更新，其中波束抬升角的更新以0.5度为单位步进更新。采用此种更新方式，能在节省资源的同时保证目标始终保持在波束中心的位置，从而使得中心回波的增益最强，有效地提高了信噪比，提升探测精度。

技术特征：

1.一种一维相控阵雷达搜索模式与跟踪模式切换方案，其特征在于：在一维相控阵雷达进行搜索模式与跟踪模式的切换时，采取以下步骤进行切换：

2.根据权利要求1所述的相控阵雷达搜索模式与跟踪模式切换方案，其特征在于：所述的步骤2中，在雷达从搜索模式转入跟踪模式时，先计算转台当前指向角转动到目标位置所跨越的角度，由此计算出转台转动到目标位置所需的时间，然后基于此时间外推航迹，更新目标方位角和俯仰角信息。之后，再基于更新后的方位和俯仰计算得到跟踪模式的初始转台指向角和初始波束抬升角。其中，初始转台指向角为更新后的目标方位角，初始波束抬升角由更新后的目标位置与当前波束中心在俯仰上的角度差决定，若角度差超过设定的阈值，则初始波束抬升角以0.5度为单位进行更新；若未超过0.5度，则初始波束抬升角取值为0。

3.根据权利要求1所述的相控阵雷达搜索模式与跟踪模式切换方案，其特征在于：所述的步骤3中，得到跟踪模式的初始转台指向角和初始波束抬升角之后，没有按照转台直接转向目标位置的传统方案，而是控制转台继续转动，直至转台当前的指向角转动到初始指向角所跨越的角度小于等于预定的阈值，此时，上位机发送转台停止命令，待转台停止后再发送初始指向角和初始抬升角的配置指令，同时删除除了选中航迹之外的其他航迹。转台依据指令转动，转向目标方位，雷达进入跟踪模式。

4.根据权利要求1所述的相控阵雷达搜索模式与跟踪模式切换方案，其特征在于：所述的步骤4中，雷达在跟踪模式过程中，上位机根据更新的航迹实时配置转台的指向角和波束抬升角，以保证目标始终处于波束中心附近。其中，转台指向角更新为目标当前方位角，波束抬升角的更新依然由目标位置与当前波束中心在俯仰上的角度差决定，若角度差超过设定的阈值，则波束抬升角以0.5度为单位进行更新；若未超过0.5度，则波束抬升角取值为0。

技术总结
本发明提出了一种一维相控阵雷达搜索模式与跟踪模式切换方案，包括搜索模式切换为跟踪模式、跟踪模式的维持与更新、跟踪模式切换为搜索模式三部分。雷达开机后以搜索模式工作，选中跟踪航迹后，上位机外推航迹并计算转台指向角和波束抬升角。当转台转到指向角的角度小于阈值时，上位机控制转台停止并发送相应的转台配置指令。在跟踪过程中，若航迹的方位角或俯仰角与波束中心的差值超过阈值，则计算转台指向角和波束抬升角后发送配置指令。从跟踪模式切入搜索模式时，首先将所跟踪的航迹置入对应的扇区中，再控制转台停止并发送相应的转台转动指令。跟传统切换方案相比，本方案能获得较强目标回波并减少模式切换所需时间，提高了探测精度与效率。

技术研发人员：陈洁慧,刘晓曼,李洪涛
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12