一种雷达系统的制作方法

1.本发明创造属于雷达监测的技术领域，具体涉及了一种雷达系统。


背景技术：

2.相控阵雷达即相位控制电子扫描阵列雷达，其快速而精确转换波束的能力使雷达能够在1min内完成全空域的扫描。所谓相控阵雷达是由大量相同的辐射单元组成的雷达阵面，每个辐射单元在相位和幅度上独立受波控和移相器控制，能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向。雷达工作时发射机通过馈线网络将功率分配到每个天线单元，通过大量独立的天线单元将能量辐射出去并在空间进行功率合成，形成需要的波束指向。
3.二维相控阵雷达采用二维相控阵相扫体制，波束在方位和俯仰均具有波束捷变性，从根本上解决了传统机械扫描雷达的种种先天问题，在相同的孔径与操作波长下，相控阵的反应速度、目标更新速率、多目标追踪能力、分辨率、多功能性、电子反对抗能力等都远优于传统雷达。
4.而现在的单阵面二维相控阵雷达的方位、俯仰覆盖范围有限，如果不装配转台很难达到0
°
～360
°
全方位覆盖，俯仰覆盖亦如此。而对单阵面二维相控阵雷达装配转台，不能充分发挥二维相控阵雷达波束捷变的优点，且转台及阵面的转动会降低雷达的隐蔽性。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明创造提出了一种雷达系统。本技术通过将多个单阵面雷达进行排布，形成一个半球形结构的雷达阵，该雷达阵可以在不使用装配转台的情况下可以实现水平360度覆盖，俯仰-15度到85度的覆盖，可以充分发挥二维相控阵雷达波束捷变的优点，以及提高雷达的隐蔽性。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种雷达系统，包括：多个单阵面雷达和处理核心；其中，多个所述单阵面雷达拼接成一个半球形结构的雷达阵，每个单阵面雷达能够单独工作；处理核心，与各个单阵面雷达连接，所述处理核心用于处理单阵面雷达接收的回波信号，以及控制目标单阵面雷达的工作状态以使所述雷达阵执行边扫描边搜索工作模式或扫描加跟踪工作模式。
7.在一些实施例中，所述雷达阵包括：第一阵面环，由多个处于同一水平高度的单阵面组成；第二阵面环，位于第一阵面环上方，由多个同一水平高度的单阵面组成；其中，每个阵面环能够实现0
°
至360
°
方位覆盖；所述第二阵面环与水平面呈30
°
夹角，所述第二阵面环的单阵面雷达俯仰覆盖范围为－15
°
至75
°
；所述第一阵面环与水平面呈40
°
夹角，所述第一阵面环的单阵面雷达俯仰覆盖范围为－5
°
至85
°
。
8.在一些实施例中，所述单阵面雷达包括有至少四个子阵面，所述子阵面用于接收回波信号；所述单阵面雷达上还设置有和通道模块、方位差通道模块、副瓣匿影通道模块和俯仰差通道模块；所述和通道模块、方位差通道模块、副瓣匿影通道模块以及俯仰差通道模块用于根据各个子阵面接收到的回波信号生成对应的通道信号，并将生成的通道信息发送
给处理核心；所述生成的通道信号包括：和通道信号、方位差通道信号、匿影通道信息信号和俯仰差通道信号。
9.在一些实施例中，所述处理核心包括：信号处理组件，用于根据接收到的通道信号确定目标点迹信息；控制组件，用于接收操作指令，并根据操作指令控制目标单阵面雷达的工作状态以使所述雷达阵执行边扫描边搜索工作模式或扫描加跟踪工作模式。
10.在一些实施例中，所述信号处理组件包括：回波信号分辨模块，用于对和通道信息进行mtd以及cfar处理，以从众多单阵面雷达收集的回波信号中获取目标回波信号；有效回波信号识别模块，用于根据目标回波信号中的距离信息和多普勒门位置信息确定所述目标回波信号是否为有效回波信号；点迹凝聚模块，用于对有效回波信号进行帧内点迹凝聚，形成帧内点迹；点迹修正模块，用于对帧内点迹进行方位差和俯仰差修正，以得到最终的目标点迹信息。
11.在一些实施例中，所述有效回波信号识别模块包括：第一获取单元，用于获取目标回波信号中的所述距离信息和所述多普勒门位置信息；第一确定单元，用于根据所述距离信息和所述多普勒门位置信息确定和通道信号中相对应位置的第一幅度信息；第二确定单元，用于据所述距离信息和所述多普勒门位置信息确定匿影通道信号中相对应位置的第二幅度信息；第三确定单元，用于确定所述第一幅度信息和第二幅度信息之间的比值，当所述比值大于第一阈值时，确定所述目标回波信号为有效回波信号。
12.在一些实施例中，所述点迹修正模块包括：第四确定单元，用于根据所述距离信息和所述多普勒门位置信息确定方位差通道信号中相对应位置的方位差修正值；第五确定单元，用于根据所述距离信息和所述多普勒门位置信息确定俯仰差通道信号中相对应位置的俯仰差修正值；修正单元，用于根据所述方位差修正值和俯仰差修正值对所述帧内点迹进行修正，得到最终的目标点迹信息。
13.在一些实施例中，所述控制组件包括：模式确定模块，用于根据外界输入指令确定所述雷达系统的工作模式；参数配置模块，用于根据模式确定模块确定的工作模式对雷达系统中各个单阵面雷达进行参数配置。
14.在一些实施例中，在所述边扫描边搜索工作模式的情况下，参数配置模块使得各个目标单阵面雷达产生独立波束，以对各个目标单阵面雷达对应的方位进行扫描探测。
15.在一些实施例中，在所述扫描加跟踪工作模式的情况下；扫描加跟踪工作模式包括：单阵面粗跟踪和多阵面联合跟踪；在对需跟踪目标进行单阵面粗跟踪时，所述处理核心基于所述需跟踪目标的目标点迹信息中的俯仰差信息和方位差信息实时确定与所述需跟踪目标对应地一个目标单阵面雷达，并通过参数配置模块控制所述目标单阵面雷达对所述需跟踪目标进行跟踪。在需要对所述需跟踪目标进行多阵面联合跟踪时，所述处理核心基于所述需跟踪目标的目标点迹信息中的俯仰差信息和方位差信息实时确定与所述需跟踪目标对应地多个目标单阵面雷达，并通过参数配置模块控制多个所述目标单阵面雷达对所述需跟踪目标进行跟踪。
16.本发明创造的有益效果：本技术通过将多个单阵面雷达进行排布，形成一个半球形结构的雷达阵，该雷达阵可以在不使用装配转台的情况下可以实现水平360度覆盖，俯仰-15度到85度的覆盖，可以充分发挥二维相控阵雷达波束捷变的优点，以及提高雷达的隐蔽性。
附图说明
17.通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其中所包括的附图是：
18.图1为本技术实施例提供的一种雷达系统的整体结构示意图；
19.图2为本技术实施例提供的第一阵面环和第二阵面环与水平面的夹角示意图；
20.图3为本技术实施例提供的处理核心的结构框图；
21.图4为本技术实施例提供的回波信号分辨模块的结构框图；
22.图5为本技术实施例提供的点迹修正模块的结构框图。
23.图中：1-单阵面雷达，2-第二阵面环，3-第一阵面环。
具体实施方式
24.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本技术的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
25.在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
26.如果申请文件中出现“第一\第二\第三”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
28.针对背景技术中存在的问题，如图1所示，本技术提供了一种雷达系统。所述物雷达系统包括多个单阵面雷达1和处理核心。其中，多个所述单阵面雷达1拼接成一个半球形结构的雷达阵，每个单阵面雷达能够单独工作。
29.在一些实施例中，如图2所示。所述雷达阵包括：第一阵面环3，由多个处于同一水平高度的单阵面组成。第二阵面环2，位于第一阵面环3上方，由多个同一水平高度的单阵面组成。其中，每个阵面环能够实现0
°
至360
°
方位覆盖。所述第二阵面环2与水平面呈30
°
夹角，所述第二阵面环2的单阵面雷达1俯仰覆盖范围为－15
°
至75
°
。所述第一阵面环3与水平面呈40
°
夹角，所述第一阵面环3的单阵面雷达1俯仰覆盖范围为－5
°
至85
°
。
30.阵面环的存在，使得本技术的雷达阵在不配置转台的情况下，依然可以实现水平360度覆盖。而多个阵面环的存在，使得本技术的雷达阵的俯仰角度有了更广的范围，也缩减了常用雷达的搜索盲区。
31.在一些实施例中，所述单阵面雷达1包括有至少四个子阵面，所述子阵面用于接收回波信号。所述单阵面雷达1上还设置有和通道模块、方位差通道模块、副瓣匿影通道模块和俯仰差通道模块。所述和通道模块、方位差通道模块、副瓣匿影通道模块以及俯仰差通道模块用于根据各个子阵面接收到的回波信号生成对应的通道信号，并将生成的通道信息发
送给处理核心。所述生成的通道信号包括：和通道信号、方位差通道信号、匿影通道信息信号和俯仰差通道信号。
32.每个单阵面雷达1都具备发射波束以及接收回波的功能。每个单阵面雷达1内部工作原理相同。每个单阵面雷达1在发射波束时都是在接收到命令后，根据控制命令产生雷达工作的中频激励信号。激励信号经频综放大后，再通过功分网络、tr组件进行放大和移相，然后馈入单阵面雷达1相应的天线辐射单元，再通过空间功率合成，实现对指定角度的高增益发射。
33.本技术中除了具有雷达阵，还有与雷达阵相联系的处理核心。处理核心与各个单阵面雷达1连接。处理核心用于处理单阵面雷达1接收的回波信号，以及控制目标单阵面雷达1的工作状态以使所述雷达阵执行边扫描边搜索工作模式或扫描加跟踪工作模式。单阵面雷达1上形成的通道信号会被发送到处理核心中，由处理核心进行处理。
34.如图3所示，在一些实施例中，所述处理核心包括：信号处理组件，用于根据接收到的通道信号确定目标点迹信息。控制组件，用于接收操作指令，并根据操作指令控制目标单阵面雷达1的工作状态以使所述雷达阵执行边扫描边搜索工作模式或扫描加跟踪工作模式。
35.本技术中每个单阵面雷达1的四个子阵面都可以接受回波信号，并将接收到的回波信号经过通过和通道模块、方位差通道模块、副瓣匿影通道模块以及俯仰差通道模块进行移相、功率合成处理后，形成和通道信号、方位差通道信号、匿影通道信息信号和俯仰差通道信号。这些通道信号会被接收机接收，接收机将这些通道信号通过下变频、滤波、放大处理，形成中频信号。最后将中频信息发送给信号处理组件。信号处理组件会先对中频信号进行ad采样、抽取滤波、脉冲压缩、数据重排，使得中频信号变为低频信号，再对低频信号进行分析。由于本技术中的实际内容并不涉及信号的频率变化，所以本技术中统一使用和通道信号、方位差通道信号、匿影通道信息信号和俯仰差通道信号来代替其对应各种频率的信号。
36.如图3所示。在一些实施例中，所述信号处理组件包括：回波信号分辨模块、有效回波信号识别模块、点迹凝聚模块和点迹修正模块。
37.回波信号分辨模块用于对和通道信息进行mtd以及cfar处理，以从众多单阵面雷达1收集的回波信号中获取目标回波信号。由于本技术的雷达阵由多个单阵面雷达1组成，每个单阵面雷达1都会接收到对应的回波信号，所以会同时存在很多的回波信号。现有的对回波信号的处理方式为针对单一回波信号的处理，而本技术中回波信号有很多。所以本技术中信号处理组件可以对多个回波信号进行同时处理。
38.在处理回波信号时，先要对回波信号是否为目标回波信号进行区分。所以本技术中的回波信号分辨模块需要先对每个单阵面雷达1的和通道信号进行相参积累(mtd)，以提高和通道信号的信噪比。然后再对和通道信号进行恒虚警检测(cfar)，最终从众多单阵面雷达1的回波信号中筛选出目标回波信号，去除回波信号中的虚警。
39.有效回波信号识别模块用于根据目标回波信号中的距离信息和多普勒门位置信息确定所述目标回波信号是否为有效回波信号。
40.在确定筛选出目标回波信号后，还需要对筛选出的目标回波信号进一步筛选，以筛选其中的有效回波信号。所以本技术通过有效回波信号识别模块对目标回波信号进行进
一步筛选。
41.如图4所示。在一些实施例中，所述有效回波信号识别模块包括：第一获取单元、第一确定单元、第二确定单元和第三确定单元。
42.第一获取单元用于获取目标回波信号中的所述距离信息和所述多普勒门位置信息。每个目标回波信号中都包含有该回波信号的距离信号和多普勒门位置信息。
43.第一确定单元用于根据所述距离信息和所述多普勒门位置信息确定和通道信号中相对应位置的第一幅度信息。第二确定单元用于据所述距离信息和所述多普勒门位置信息确定匿影通道信号中相对应位置的第二幅度信息。第三确定单元用于确定所述第一幅度信息和第二幅度信息之间的比值，当所述比值大于第一阈值时，确定所述目标回波信号为有效回波信号。
44.四个通道信号中，在相对应的距离以及多普利门位置都有相应的信息。所以本技术中通过距离信息和多普勒门位置信息确定和通道信号中相对应位置的第一幅度信息。同时通过距离信息和多普勒门位置信息确定匿隐通信号中相对应位置的第二幅度信息。并将第一幅度信息和第二幅度信息进行对比。当所述第一幅度信息大于第二幅度信息一定值时，便认为该目标回波信号为有效目标回波信号。否则，该目标回波信号为无效目标信号，应该被舍弃。
45.点迹凝聚模块用于对有效回波信号进行帧内点迹凝聚，形成帧内点迹。点迹修正模块用于对帧内点迹进行方位差和俯仰差修正，以得到最终的目标点迹信息。
46.如图5所示。对帧内点迹的修正主要是对帧内点迹的俯仰差和方位差进行修正。所以在一些实施例中，所述点迹修正模块包括：第四确定单元、第五确定单元和修正单元。
47.第四确定单元用于根据所述距离信息和所述多普勒门位置信息确定方位差通道信号中相对应位置的方位差修正值。第五确定单元用于根据所述距离信息和所述多普勒门位置信息确定俯仰差通道信号中相对应位置的俯仰差修正值。修正单元用于根据所述方位差修正值和俯仰差修正值对所述帧内点迹进行修正，得到最终的目标点迹信息。
48.因为在每个信号通道中，在对应的位置都有相对应的数值。所以在对帧内点迹进行方位差修正时，利用第四确定单元根据有效回波信号中的距离信息和多普勒门位置信息确认在方位差通道信号中相对应的方位差修正值。同样的利用第五确定单元确定俯仰差通道信号中对应的俯仰差修正值。最后利用修正模块根据俯仰差修正值和方位差修正值对帧内点迹进行修正，得到最终的目标点迹信息。
49.雷达本身的作用就是对目标进行扫描搜索和跟踪。而在扫描和搜索的过程中会存在有虚警。所以需要信号处理组件对虚警进行排除，然后获取真实目标的目标点迹信息。信号处理组件将目标点迹信息发送给控制组件，控制组件根据目标点迹信息对控制雷达阵对目标进行跟踪。
50.所以在一些实施例中，所述控制组件包括：模式确定模块和参数配置模块。
51.模式确定模块用于根据外界输入指令确定所述雷达系统的工作模式。参数配置模块用于根据模式确定模块确定的工作模式对雷达系统中各个单阵面雷达1进行参数配置。
52.本技术中雷达系统上电后，各分机首先完成bit测试，雷达在控制组件的控制下，对各单阵面雷达1下发相应的工作参数，如工作频点、波束指向以及调制方式等。本技术雷达系统的工作模式有两种。一种是边扫描边搜索模式(tws)，另一种是扫描加跟踪模式
(tas)。
53.在所述边扫描边搜索工作模式的情况下，参数配置模块使得各个目标单阵面雷达1产生独立波束，以对各个目标单阵面雷达1对应的方位进行扫描探测。
54.扫描加跟踪工作模式包括两种方式，一种是单阵面粗跟踪，另一种是多阵面联合跟踪。所以在一些实施例中，在所述扫描加跟踪工作模式的情况下：
55.在对需跟踪目标进行单阵面粗跟踪时，所述处理核心基于所述需跟踪目标的目标点迹信息中的俯仰差信息和方位差信息实时确定与所述需跟踪目标对应地一个目标单阵面雷达1，并通过参数配置模块控制所述目标单阵面雷达1对所述需跟踪目标进行跟踪。
56.在需要对所述需跟踪目标进行多阵面联合跟踪时，所述处理核心基于所述需跟踪目标的目标点迹信息中的俯仰差信息和方位差信息实时确定与所述需跟踪目标对应地多个目标单阵面雷达1，并通过参数配置模块控制多个所述目标单阵面雷达1对所述需跟踪目标进行跟踪。
57.在使用多阵面联合对目标进行跟踪时，多个相互联合跟踪的单阵面雷达1的跟踪波束指向进行统一调配，使其指向跟踪目标，以达到进一步提高检测概率、增加角度分辨率的目。而且联合跟踪的单阵面雷达1会将接收到的回波信息形成统一的和通道信息、方位差通道信息、俯仰差通道信息和匿隐通道信息。并将这些通道信息发送到信号处理组件，由信号处理组件确定目标的目标点迹信息。
58.所以在进行多阵面联合跟踪时，会根据目标点迹信息中的俯仰差信息和方位差信息实时确定多个最佳的相邻单阵面雷达1对目标进行持续跟踪。
59.所以本技术本技术通过将多个单阵面雷达1进行排布，形成一个半球形结构的雷达阵，该雷达阵可以在不使用装配转台的情况下可以实现水平360度覆盖，俯仰-15度到85度的覆盖，可以充分发挥二维相控阵雷达波束捷变的优点，以及提高雷达的隐蔽性。
60.本发明中雷达阵采用类半球状、上下多层的安装方式，设置有单阵面雷达独立工作和多阵面联合工作模式，多阵面联合工作可以提高跟踪目标的角度精度。
61.基于前述的实施例，本技术实施例提供一种雷达系统，该系统包括的各模块、以及各模块包括的各单元，可以通过计算机设备中的处理器来实现；当然也可通过具体的逻辑电路实现；在实施的过程中，处理器可以为中央处理器(cpu，central processing unit)、微处理器(mpu，microprocessor unit)、数字信号处理器(dsp，digital signal processing)或现场可编程门阵列(fpga，field programmable gate array)等。
62.上述一种雷达系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于处理器中，也可以以软件形式存储于处理装置中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本技术实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
63.其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或
动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
64.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
65.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
66.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
67.另外，在本技术各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
68.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read only memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
69.以上所述，仅为本技术的实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。