[發明專利]一種基于雷達方程的有源干擾下探測范圍三維可視化方法

有效

• 申請號: 201811050786.2
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109283499B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 高穎;王子道;閆彬舟;李啟凡;郭淑霞;邵群;汪靜
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

1.一種基于雷達方程的有源干擾下探測范圍三維可視化方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：輸入雷達參數及干擾機參數

所述的雷達參數包括：雷達發射機發射功率，雷達發射天線增益，雷達接收天線增益，目標等效反射面積，天線波長，接收機帶寬，系統損耗因子，接收機噪聲系數，雷達最小檢測信噪比；

所述的干擾機參數包括：干擾機個數，干擾機發射功率，干擾機發射增益，極化損失，干擾機發射帶寬，干擾機損耗因子，干擾機距離雷達的距離；

步驟2：預設繪制采樣次數及存放雷達探測范圍頂點的數組空間

方位角即xoz平面上的采樣次數為circle_num；

俯仰角θ即xoy平面上的采樣次數為theta_num；

方位角的采樣間隔為circle_step＝2π/circle_num；

俯仰角的采樣間隔為theta_step＝π/theta_num；

當前處理方位角上采樣點索引為i，其中0≤i＜circle_num，第i個采樣點處的方位角度為：circle[i]＝-π+i*circle_step；

當前處理的俯仰角索引為j，0≤j＜theta_num，第j個采樣點出的俯仰角角度為：theta[j]＝-π/2+j*theta_step；

最終渲染繪制需要轉換為空間坐標系坐標，定義頂點結構體格式：

struct Vertex{float x；float y；float z；}

利用頂點結構體，定義二維數組Radar[circle_num][theta_num]存放各頂點坐標；

步驟3：計算雷達最大探測范圍

如果i≥circle_num，跳到步驟7；否則，根據輸入參數計算第i個采樣點對應的方位角circle[i]上的雷達最大探測范圍R_max[i]；

(1)無干擾情況下，雷達探測范圍R_max采用以下公式計算：

其中，P_t為天線發射功率和L為系統損耗因子，G_r為發射天線功率增益，G_t為接收天線增益，P_n為噪聲功率，σ為雷達目標等效截面積，λ為雷達天線波長，snr_min為最小可檢測信號功率信噪比；

(2)有源干擾情況下，R_max用多部干擾機干擾下的雷達最大探測距離R_jam替換，R_jam以以下公式計算：

其中，P_ji為第i部干擾機的發射功率，N為干擾機的總數，方程的前半部分相當于雷達在最小檢測信雜比為snr_min下的最大探測距離，后半部分相當于雷達接收所有干擾機信號的功率和同系統噪聲的信噪比；

步驟4：結合方向圖函數計算雷達作用范圍

如果j≥theta_num，i＝i+1，跳到步驟3，否則由方向圖函數F(j)和R_max[i]計算該采樣位置上的雷達作用范圍R[j]＝R_max[i]F[j]；

步驟5：平面坐標轉換

轉化到xoy平面上的坐標(x[j],y[j])為：

x[j]＝R[j]cos(theta[j])

y[j]＝R[j]sin(theta[j])

當雷達方向俯仰角為θ_dir時，得到旋轉后的坐標(x_dir[j],y_dir[j])：

x_dir[j]＝x[j]cos(θ_dir)-y[j]sin(θ_dir)

y_dir[j]＝x[j]sin(θ_dir)+y[j]cos(θ_dir)

步驟6：空間三維直角坐標系轉換

將(x_dir[j],y_dir[j])轉換到三維坐標系空間，最終得到雷達探測范圍Radar[i][j]的坐標：

Radar[i][j].x＝x_dir[j]cos(i×circle_step)

Radar[i][j].z＝x_dir[j]sin(i×circle_step)

Radar[i][j].y＝y_dir[j]

j＝j+1，跳到步驟4；

步驟7：排列頂點索引

將Radar[i][j]中的點按照Radar[i][j]，Radar[i][j+1]，Radar[i+1][j]，Radar[i][j+1]，Radar[i+1][j+1]，Radar[i+1][j]的順序建立三角形列表的索引緩存，將索引緩存送入圖像繪制管線渲染。

2.根據權利要求1所述的一種基于雷達方程的有源干擾下探測范圍三維可視化方法，其特征在于步驟3計算每個方位角采樣點上的R_jam的具體步驟如下：

步驟a：預設共有cntjammer臺干擾機，計算最小可檢測信號功率信噪比snr_min下的R_max：

步驟b：如果k≥cntjammer，執行步驟d；否則，計算第k部干擾機與當前方位角采樣點位置的角度差值為α；計算雷達天線在第k部干擾機方向上的有效增益G'_rk(α)：

其中，θ_0.5為雷達主瓣寬度；G′_r為雷達接收天線增益；K為經驗常數，取值和天線類型有關；

步驟c：計算雷達接收第k干擾機干擾信號功率P_rjk：

其中，對于第k部干擾機，P_jk為的發射功率，G_jk為干擾機天線增益，G′_rk為雷達天線在干擾機方向上的有效增益，R_jk為干擾機與雷達的距離，γ_jk為干擾信號對雷達天線的極化系數，L_jk為干擾機的系統損耗，B_jk為干擾機發射帶寬，B_r為雷達接收機帶寬；

k＝k+1，執行步驟b；

步驟d：計算雷達接收所有干擾機干擾信號功率和P_rjsum，計算和系統噪聲的信噪比snr：

snr＝(P_rjsum+P_n)/P_n

該方位角采樣點處受所有干擾機干擾下的最大探測距離R_jam為：

R_jam＝R_max(1/snr)^1/4。