低空警戒雷達陣地優(yōu)化調(diào)整方法

秦慶兵

(1.安徽博微長安電子有限公司，安徽 六安 237010； 2.目標探測與特征提取安徽省重點實驗室,安徽 六安 237010)

0 引 言

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

1 陣地優(yōu)化的方法

1.1 優(yōu)化的基本準則和依據(jù)

陣地優(yōu)化精細化調(diào)整方法需要遵循一定的基本準則和依據(jù)，總的優(yōu)化評判準則包括3個部分，一是在無遮擋方位，雷達威力應滿足指標要求；二是探測目標航跡連續(xù)，方位偏差、測高精度滿足雷達戰(zhàn)術(shù)指標要求；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允許的范圍之內(nèi)，不影響雷達對目標的探測和錄取跟蹤[2]。低空警戒雷達主要實現(xiàn)低空目標的探測提取，虛警的抑制，擔負空情上報任務，由于低空預警使命任務的特性，決定了低空警戒雷達具體的優(yōu)化準則為，檢測概率和虛警概率同時達標，在保證雷達威力等指標的前提下，兼顧遠區(qū)及近區(qū)目標檢測，側(cè)重于低空目標探測，優(yōu)化提升雜波抑制、慢速目標探測能力。優(yōu)化的基本依據(jù)為周圍雜波(地雜波、海雜波)環(huán)境強度、氣候條件、使命任務(如對海還是對空、小目標檢測要求(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)化的基本準則和依據(jù)，雷達陣地優(yōu)化內(nèi)容主要包括：天線調(diào)平；方位校準；天線仰角調(diào)整；工作模式選擇；天線轉(zhuǎn)速選擇；靈敏度時間控制(STC)選擇設置；顯示量程選擇；顯示余輝選擇；信號和數(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、強雜波判別處理參數(shù)、恒虛警率(CFAR)配置參數(shù)、慢響應門限圖參數(shù)配置)、點跡參數(shù)配置(評估等級參數(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(濾波點跡速度、最大加速度)；檢測和顯示視頻選擇；幅度門限選擇等。

1.3 陣地優(yōu)化效果評估

陣地優(yōu)化效果評估屬于雷達效能評估范疇，文獻[1]～[3]通過一定的科學算法，給出了一種對陣地優(yōu)化的效能進行評估的系統(tǒng)或方法。文獻[4]給出了空管雷達性能與陣地環(huán)境匹配的系統(tǒng)設計。文獻[5]和文獻[6]給出了雷達受到干擾時的雷達抗干擾效能評估指標集和方法。在工程應用中結(jié)合優(yōu)化效果評估，構(gòu)建閉環(huán)的陣地優(yōu)化流程。

2 陣地優(yōu)化的流程模板設計

2.1 陣地優(yōu)化流程模板分類

根據(jù)特定情況，低空目標探測的陣地優(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、特定目標優(yōu)化模板。

2.2 陣地優(yōu)化流程模板設計

為了使雷達技師能夠按照特定流程快速方便地實現(xiàn)陣地優(yōu)化調(diào)整，本文給出了一種低空預警雷達的一種通用調(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；(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，選擇相應的工作模式；(4)根據(jù)上報數(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、剩余點情況，調(diào)整時間靈敏度控制；(6)根據(jù)雜波及目標回波觀測情況，評估是否符合達到預定效果，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)化信號處理參數(shù)。包括濾波參數(shù)、雜波圖參數(shù)、點跡參數(shù)等的配置優(yōu)化；(9)選擇檢測和顯示視頻；(10)評估結(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)化的主要難點在陣地優(yōu)化動態(tài)可視化調(diào)整，可實時設置、不影響雷達正常運行，針對陣地環(huán)境的改變設計最優(yōu)參數(shù)，達到最優(yōu)檢測效果。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)行實時顯示問題和參數(shù)同步保存問題。可采取的主要措施包括：

(1) 模塊參數(shù)可配置。采用軟件實現(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)，如恒虛警門限設置、濾波系數(shù)可選設置、點跡凝聚相關(guān)參數(shù)設置，形成參數(shù)接口協(xié)議，采用網(wǎng)絡接口實時收發(fā)配置參數(shù)，在雷達運行過程中，設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，可實現(xiàn)工作狀態(tài)時配置處理參數(shù)并保存。

(2) 對于實現(xiàn)優(yōu)化參數(shù)交互執(zhí)行實時顯示，采用了網(wǎng)絡模塊組件設計，后端處理所有數(shù)據(jù)通信統(tǒng)一采用網(wǎng)絡模塊組件收發(fā)，將網(wǎng)絡收發(fā)功能設計成一個功能子系統(tǒng)，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)收發(fā)接口和網(wǎng)絡配置文件，完成網(wǎng)絡通信的功能；配置參數(shù)界面化設計，界面顯示進行模塊化劃分，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，實現(xiàn)每個模塊參數(shù)獨立顯示，更加快捷的查詢各個模塊的優(yōu)化參數(shù)，直觀的觀測到參數(shù)的數(shù)值；優(yōu)化網(wǎng)絡協(xié)議，增加查詢、反饋標志設置，可在參數(shù)設置成功后反饋參數(shù)設置結(jié)果，保證參數(shù)設置有效，增加參數(shù)優(yōu)化可交互性。

(3) 為實現(xiàn)參數(shù)同步保存，采用組播點對多點數(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)在多臺設備同步性。傳輸中的數(shù)據(jù)增加了CRC(循環(huán)冗余校驗)，解決了網(wǎng)絡報文過多，錯誤的報文解析問題，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。各主分機接收陣地優(yōu)化參數(shù)網(wǎng)絡報文后以文件形式進行存儲，對配置的參數(shù)按照二進制格式存儲在網(wǎng)絡服務器的固態(tài)硬盤上，達到數(shù)據(jù)同步一致，同時存儲技術(shù)穩(wěn)定、安全、高效，解決了突然掉電、系統(tǒng)死機和人為誤操作等帶來的數(shù)據(jù)丟失問題，在雷達關(guān)機再開機時，啟用上次配置參數(shù)，減輕了雷達操作員的工作負擔，保證了雷達參數(shù)的穩(wěn)定，提升了雷達的工作效率。

4 工程應用

通過軟件系統(tǒng)級測試及功能性能試驗，驗證了模板配置的可行性及陣地優(yōu)化動態(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)化引導可視化界面；圖3某工程中點跡參數(shù)開放可視化界面；圖4(a)為優(yōu)化前雷達檢測畫面；圖4(b)為優(yōu)化后的雷達檢測畫面。

圖2 陣地優(yōu)化引導界面

5 結(jié)束語

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，雷達陣地優(yōu)化手段逐漸增多，要求雷達能夠快速適應陣地環(huán)境的變化，達到效果的最優(yōu)。本文對低空雷達陣地優(yōu)化精細化調(diào)整方法進行研究，重點對雷達的陣地優(yōu)化引導模板進行了詳細闡述，并在某型號雷達上成功應用，驗證了其通用性和實用性。低空雷達陣地優(yōu)化精細化調(diào)整方法可以有效地對陣地環(huán)境快速適應，有效地針對地雜波、海雜波、虛假點跡進行抑制，使雷達的適應性能得到快速提升。