雷達信號的掃描分析

肖 雷

(中國船舶重工集團公司第七二三研究所,江蘇 揚州225101)

0 引 言

現代雷達是一個十分復雜的工程系統,用途廣泛,種類繁多,分類的方法也十分復雜。按用途分類,可分為預警雷達、警戒雷達、氣象雷達、航管雷達、引信雷達、炮瞄雷達、敵我識別雷達、導航雷達等。按工作平臺分類,可分為地面固定、地面機動、機載、艦載、彈載等。按工作方式分,又可分為跟蹤和搜索雷達,搜索一般分為全空域搜索和局部扇區搜索,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,要分析出其掃描方式和參數是不困難的,但如果同方位有多部同型雷達存在,要正確分選出各雷達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

雷達信號的掃描方式有很多,主要有:跟蹤、圓掃、扇掃等,對同方位只有1部同型雷達的情況,要確定其掃描方式還比較容易。隨著作戰的需求,飛機或艦艇以編隊方式出現,同方位會有多部同型雷達存在,在這種情況下,要正確分選出各雷達的掃描特征就比較困難了。

1.1 單部雷達信號的掃描分析

下面給出單部信號的脈沖波形圖,圖1為單部跟蹤信號的脈沖波形。

圖1 單部跟蹤信號

圖2 單部圓掃信號

圖3 單部扇掃信號

圖2 為單部圓掃信號的脈沖波形,圖3為單部扇掃信號的脈沖波形。首先,將同方位、同載頻和同脈寬的脈沖描述字(PDW)提取出來,取數是以一個掃描包絡為界,如果脈沖連續不斷(如圖1所示),沒有斷點,則取設定的脈沖數,記錄下該組數據的結束地址;如果當前脈沖與下一個脈沖之間的時間間隔大于20 ms(如圖2、圖3所示,有斷點),即(tm+1-tm)＞20 ms,則停止取數,并記錄m這個結束地址。記錄的結束地址作為取下組數據的起始參考。其次,對所取的PDW用多種重頻去交錯進行分選,分選出信號的方位、載頻、脈寬、重復間隔和幅度,形成輻射源描述字(EDW)。然后進行數據融合,將分選出的信號與結果表比較,如果是第1次出現,則直接將結果送顯示,保存該結果,并記錄下這組數據的起始時間和結束時間。然后繼續取數(以上一組數據的結束地址+1)、分選和融合,結果與上一次相同,就記錄該組數據的起始時間和結束時間(對同一批信號進行包絡積累),連續分選出3個掃描包絡后,確定掃描類型:判斷這3組數據,若上一組的結束時間與下一組的起始時間連續(小于20 ms),則判定為跟蹤(圖1)。若這3組數據不連續,計算掃描周期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。給出圓掃標志和掃描周期T=(T1+T2)÷2。如果T1和T2不等則繼續積累分選結果,有5個包絡,則計算每個包絡之間的周期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個不同周期出現2次,即T1等于T3,T2等于T4,且T1和T2交替出現,則認為該批目標的掃描類型為扇掃(圖3),給出扇掃標志和掃描周期T=(T1+T2)÷2。

1.2 2部同型雷達信號的掃描分析

下面給出2部圓掃信號和2部扇掃信號的脈沖波形圖,如圖4和圖5所示。

圖4 2部圓掃信號

若5個包絡分選不出扇掃,則積累到10個以上包絡后(考慮同方位有2部相同信號,若要處理更多的相同信號,此值可作相應的調整),積累的包絡數稱為counter,利用每個包絡的到達時間進行直方圖統計,統計出前三級掃描周期Ti和Ni,其中Ni為每個Ti所對應的統計個數。對每個直方圖統計結果進行判斷,若某個個數大于等于2且連續,則分選出一部圓掃信號,依次類推,若存在n個個數大于等于2且連續,則分選出n部圓掃信號。若存在n個個數大于等于2且不連續,則判斷周期是否存在兩兩之間連續且交替出現,若存在m個兩兩連續且交替出現的周期,則分析出m部扇掃信號。

1.2.1 多部園掃信號的分析

對每個Ni進行門限判別,若Ni大于等于2,則進行地址對判別,如果連續,表明分選出1部圓掃信號,對應的掃描周期為Ti,并將掃描類型和掃描周期填入相應批號中,送顯示。若有m個符合上述條件的,則分選出m個不同掃描周期的圓掃信號,如圖 4 所示,T1={(tn+1-t0)、(tq+1-tn+1)、……},T2={(tp+1-tm+1)、(tr+1-tp+1)、‥‥‥}。T1的個數N1=4,T2的個數N2=4;T1的地址對0和1為A1={(0,2)、(2,4)},T2的地址對0和1為A2={(1,3)、(3,5)},T1的0地址對的偶地址等于T1的1地址對的奇地址,地址連續;T2的0地址對的偶地址等于T2的1地址對的奇地址,地址連續,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。如果T1≠T2,則為2部不同掃描周期的圓掃信號。如果T1=T2則為2部同掃描周期的圓掃信號,這時直方圖統計結果為在T1處的N1存在極大值大于等于counter-2,T1的地址對為A1={(0,2)、(1,3)、(2,4)、(3,5)、……},地址對為間隔連續,這時就判定為是2部同掃描周期的同型圓掃信號。1.2.2 多部扇掃信號的分析

若存在n個個數大于等于2,地址對不連續,則判斷周期是否存在兩兩之間連續且交替出現,若存在m個兩兩之間連續且交替出現的周期,則分析出m部扇掃信號。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的個數N11=2,T12的個數N12=2;T21的個數N21=2,T22的個數N22=2。T11的地址對0和1為A11={(0,2)、(4,6)},T12的地址對0和1為A12={(2,4)、(6,8)};T21的地址對0和1為A21={(1,3)、(5,7)},T22的地址對0和1為A22={(3,5)、(7,9)},T11的0地址對的偶地址等于T12的0地址對的奇地址,T12的地址對的偶地址等于T11的1地址對的奇地址,這樣就確立分出一部掃描周期為T=(T11+T12)÷2的扇掃信號。同理,還分出一部掃描周期為T=(T21+T22)÷2的扇掃信號。若存在Ti(T11)和Tj(T12)對應的Ni和Nj的值大于等于(counter-2)÷2,則將地址對連續的包絡分離出來,就可以分選出2部同掃描周期的扇掃信號,如圖5所示,若T11=T21,T12=T22,則T11的個數N11=4,T12的個數N12=4;T11的地址對0、1、2、3為A11={(0,2)、(1,3)(4,6),(5,7)},T12的地址對0、1、2、3為A12={(2,4)、(3,5)、(6,8)、(7,9)}。地址對連續的2組包絡地址分別為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。

2 結束語

該方法的優點就是能正確分選出同型的多部掃描雷達,正確分析出每部雷達的掃描類型和轉速。對多部同型雷達在同方位出現時,不會出現虛警和漏警。