[發(fā)明專利]一種基于正弦空間的雷達(dá)區(qū)域搜索波束排布方法

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• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN114690165A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐鳴;馬理想
• 申請（專利權(quán)）人: 南京國睿防務(wù)系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G01S13/00
• 分類號: G01S13/00;G01S13/88
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 高嬌陽

1.一種基于正弦空間的雷達(dá)區(qū)域搜索波束排布方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：確定雷達(dá)站坐標(biāo)系要求的掃描的空域范圍，并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換化為陣面坐標(biāo)系中的空域；在參數(shù)設(shè)置區(qū)設(shè)置不同雷達(dá)波束參數(shù)，如最大搜索區(qū)方位、仰角范圍，波束寬度，波束躍度，陣面傾角；

步驟2：將陣面球坐標(biāo)中的空域轉(zhuǎn)換到陣面正弦坐標(biāo)中，并在正弦坐標(biāo)中完成波束編排；通過公式，計(jì)算出作戰(zhàn)空域所有波位的波束數(shù)目、波束中心指向、波束掃偏損失；

步驟3：在正弦坐標(biāo)系中完成波束編排后，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即可得到雷達(dá)站坐標(biāo)系下的波束分布；計(jì)算公式按照技術(shù)方案中執(zhí)行；

步驟4：搜索波束使用，在實(shí)際使用中，用戶通過顯控系統(tǒng)進(jìn)行空間搜索區(qū)域設(shè)置。設(shè)全空域掃描范波束隊(duì)列為(A_i，E_I)，用戶自定義陣面掃描范圍為{(A_LEFT，E_TOP)，(A_RIGHT，E_BOTTOM)}則檢索兩區(qū)域交集坐為實(shí)際搜索波束；(A_i，E_I)隊(duì)列為固定值，在程序初始化時(shí)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)檢索的陣面波位信息加上陣面法線方位值A(chǔ)₀，即可得到搜索波束在大地坐標(biāo)系下實(shí)際位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所的一種基于正弦空間的雷達(dá)區(qū)域搜索波束排布方法，其特征在于，步驟1具體包括以下內(nèi)容：坐標(biāo)系定義，以雷達(dá)陣面中心為原點(diǎn)(O_x)，定義單位向量在天線陣面Xz軸上的投影為α(U)，單位向量在天線陣面Yz軸投影為β(V)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所的一種基于正弦空間的雷達(dá)區(qū)域搜索波束排布方法，其特征在于，步驟2具體包括以下內(nèi)容：具體波位編排與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的步驟如下：

第一步：確定雷達(dá)站坐標(biāo)系要求的掃描的空域范圍，并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換化為陣面坐標(biāo)系中的空域；

第二步：將陣面球坐標(biāo)中的空域轉(zhuǎn)換到陣面正弦坐標(biāo)中，并在正弦坐標(biāo)中完成波束編排；

第三步：在正弦坐標(biāo)系中完成波束編排后，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即可得到雷達(dá)站坐標(biāo)系下的波束分布。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所的一種基于正弦空間的雷達(dá)區(qū)域搜索波束排布方法，其特征在于，步驟3具體包括以下內(nèi)容：具體波束編排：在UV空間中，為了保證空間都覆蓋，根據(jù)雷達(dá)設(shè)計(jì)，如果波束位置之間無任何重疊，則相鄰波束之間有空隙；為消除或減小這種空隙，波束位置之間必須有部分重疊交錯(cuò)；

定義：波束躍度系數(shù)K＝波束躍度Δθ/波束寬度θ0.5；

漏空系數(shù)(g％)＝(漏隙面積/電掃空間總面積)×100％。

為使漏隙為0，波束躍度橫向必須小于或等于橫向交疊比參數(shù)，縱向必須小于或等于縱向交疊比參數(shù)，此參數(shù)可進(jìn)行設(shè)置優(yōu)化。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所的一種基于正弦空間的雷達(dá)區(qū)域搜索波束排布方法，其特征在于，具體實(shí)現(xiàn)流程如下：根據(jù)建區(qū)方位起始結(jié)束和方位波束越度，排方位向波束；根據(jù)建區(qū)俯仰起始、結(jié)束和俯仰波束越度，排俯仰波束越度；

通過公式，可以計(jì)算出作戰(zhàn)空域所有波位的波束數(shù)目、波束中心指向、波束掃偏損失；

1、仰角覆蓋所需波位總數(shù)：

式中，E_U為大地坐標(biāo)系下最高俯仰掃描角，E_D為大地坐標(biāo)系下最低俯仰掃描角，T為陣面相對大地的傾角，ζ_E為波束俯仰交疊系數(shù)，B_E為陣列法線方向俯仰波束寬度；

2、陣列坐標(biāo)系下第1個(gè)仰角波位的波束下緣指向

B_oL，1＝E_D-T

3、陣列坐標(biāo)系下第2個(gè)仰角波位的波束下緣指向

4、陣列坐標(biāo)系下第n個(gè)仰角波位的波束下緣指向

式中，n＝2，3，…，N_E。

5、大地坐標(biāo)系下第n個(gè)仰角波位的波束中心指向：

式中，n＝1，2，…，N_E。

6、第n個(gè)仰角波位的俯仰波束寬度：

7、第n個(gè)仰角波位下方位覆蓋所需波位總數(shù)：

式中，A_R(正)為大地坐標(biāo)系下最右方位掃描角，A_L(負(fù))為大地坐標(biāo)系下最左方位掃描角，一般有A_R＝-A_L，ζ_A為波束方位交疊系數(shù)，B_A為陣列法線方向方位波束寬度；

8、第n個(gè)仰角波位下陣列右方第m個(gè)方位波束相對水平軸的方向余弦：

式中，m＝1，2，…，N_A，n/2，n＝1，2，…，N_E。

9、第n個(gè)仰角波位下陣列右方第m個(gè)方位波束中心指向：

10、第n個(gè)仰角波位下陣列右方第m個(gè)方位波束寬度：

11、第n個(gè)仰角波位下陣列右方第m個(gè)方位波束相對垂直軸的方向余弦：

β_n，m＝sin(EL_n)cos(T)-cos(EL_n)cos(AZ_n，m)sin(T)

12、第n個(gè)仰角波位下陣列右方第m個(gè)方位波束相對陣列法線的掃偏角：