一种动平台相控阵雷达辐射特性评估方法

技术领域

本发明属于雷达特性测试领域，具体为一种动平台相控阵雷达辐射特性评估方法。

背景技术

随着雷达技术的快速发展，相控阵雷达系统凭借着波束扫描自由度高、同时多功能能力强、抗干扰性能优、系统可靠性高等优势，逐渐成为雷达系统的发展方向。

相对于传统雷达，相控阵雷达对辐射特性测试技术和测试结果评估方法提出了新的要求，一方面，相控阵雷达的电扫特性要求在测试过程中结合被测相控阵雷达的阵面体制和工作方式定制测试和评估方法，另一方面，动平台相控阵雷达常常需要结合具体探测场景和环境特点，在平台运动状态下进行雷达辐射特性的测试以及评估。

无人机作为一种新兴的载荷平台，在雷达阵面接收方向图测试中已逐渐开始应用。专利CN 109975621A和CN 112213567A分别公开了一种使用无人机的大型天线方向图测量方法，采用无人机加载信号发射装置，在雷达平台固定且雷达接收波束指向不变时完成雷达接收方向图的测量。然而，平台运动时正常探测的相控阵雷达辐射特性测试方法，目前研究较少，且如何评估上述条件下相控阵雷达辐射特性测量结果的准确性仍是一项挑战。

发明内容

本发明提出了一种动平台相控阵雷达辐射特性评估方法。

实现本发明的技术解决方案为：一种动平台相控阵雷达辐射特性评估方法，具体步骤为：

步骤1：动平台相控阵雷达发射探测信号，无人机加载电磁辐射侦收设备按设定的路径完成雷达辐射功率侦收，得到N个侦收功率有效样本；

步骤2：对于有效样本1，筛选出发射波束指向时间与有效样本1测试时间最接近的n个发射波束指向角度；

步骤3：计算有效样本1的测试位置与n个发射波束的等效距离，确定等效距离最小值对应的发射波束与测试位置最邻近；

步骤4：计算相控阵雷达常数；

步骤5：计算方向图传播因子；

步骤6：计算有效样本1对应的发射波束方位形状损失；

步骤7：计算有效样本1对应的发射波束扫偏损失；

步骤8：计算有效样本1的辐射功率理论值；

步骤9：根据有效样本1计算修正的辐射功率测量值；

步骤10：对于有效样本2至N，重复步骤4至11，得到每个有效样本的辐射功率理论值和辐射功率测量值；

步骤11：计算各个有效样本的绝对误差，以及测试标准差，从而度量辐射特性测量值误差。

优选地，有效样本1的测试位置与n个发射波束的等效距离的计算公式为：

其中，A

优选地，相控阵雷达常数的计算公式为：

其中，P

优选地，有效样本1对应的发射波束方位形状损失为：L

其中，函数f的为的发射波束方位形状模型，A

优选地，有效样本1对应的发射波束扫偏损失L

L

其中，函数g为相控阵模型，A

优选地，有效样本1的辐射功率理论值为：

P

其中，R为有效样本1的测试点与雷达的斜距，L

优选地，修正的辐射功率测量值具体为：

P

其中，P

优选地，各个有效样本的绝对误差err

err

式中，P

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

本发明可适用于中高空探测以及具有波瓣分裂特点的低空探测场景；

本发明使用无人机加载电磁辐射侦收设备，可用于各类不具备静态评估条件的相控阵雷达，尤其是运动中的相控阵雷达正常探测时的辐射特性评估。。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为动平台相控阵雷达辐射特性评估方法原理示意图。

图2为动平台相控阵雷达辐射特性评估方法流程图。

具体实施方式

一种动平台相控阵雷达辐射特性评估方法，针对相控阵雷达探测时的发射特性，根据雷达工作模式和波束指向，建立雷达辐射的空时分布模型，使用无人机加载电磁辐射侦收设备，在各个测试点完成测试，并实施雷达辐射特性测量准确性评估，可用于各类动平台相控阵雷达在正常探测时的辐射特性评估。具体步骤为：

步骤1：相控阵雷达开机并按待测工作模式发射探测信号，雷达所在的平台处于静止或运动状态，并记录雷达发射波束指向角度、发射波束指向时间和平台位置等信息；无人机加载电磁辐射侦收设备按规划的测试路径完成雷达辐射功率侦收，并记录侦收功率值、测试位置和测试时间等信息，得到侦收功率有效样本总数为N；

步骤2：对于有效样本1，筛选出发射波束指向时间与有效样本1测试时间最接近的n个发射波束指向角度，方位值记为(A

步骤3：计算有效样本1的测试位置与上述n个发射波束的等效距离D

其中，A

步骤4：计算相控阵雷达常数C

其中，P

步骤5：按照GJB 403A-1998，A1.5.2.4计算方向图传播因子F(E

步骤6：计算有效样本1对应的发射波束方位形状损失L

L

其中，函数f的具体形式取决于具体的发射波束方位形状模型。

步骤7：计算有效样本1对应的发射波束扫偏损失L

L

其中，函数g的具体形式取决于具体的相控阵模型，A

步骤8：计算有效样本1的辐射功率理论值P

P

其中，R为有效样本1的测试点与雷达的斜距。

步骤9：根据有效样本1计算修正的辐射功率测量值P

P

其中，P

步骤10：对于有效样本2至N，重复上述步骤(4)至(11)，得到辐射功率理论值(P

步骤11：计算各个有效样本的绝对误差err

err

将计算出来的有效样本的绝对误差以及测试标准差与相应的阈值做比较，当小于阈值，则辐射特性交好。

本发明突破了静态评估辐射特性的限制，适用场景广泛，评估方式完备，可用于各类不具备静态评估条件的相控阵雷达，尤其是运动中的相控阵雷达在正常探测时的辐射特性评估。

实施例

下面的叙述集中在某型动平台相控阵雷达辐射特性评估的发明实施例，使用旋翼无人机加载对应雷达波段的电磁辐射侦收设备。然而，可以认识到本发明并不局限于这种应用，而是可以适用于各类不具备静态评估条件的相控阵雷达，尤其是运动中的相控阵雷达在正常探测时的辐射特性评估。

一种动平台相控阵雷达辐射特性评估方法，其具体实施用例描述如下：

(1)某型动平台相控阵雷达开机，按照搜索工作模式发射探测信号，雷达所在的平台处于圆周运动状态，并记录雷达发射波束指向角度、发射波束指向时间和平台位置等信息；旋翼无人机加载电磁辐射侦收设备按规划的测试路径完成雷达辐射功率侦收，并记录侦收功率值、测试位置和测试时间等信息，测试位置共80个，每个测试位置共采集到5个有效样本，得到侦收功率有效样本总数为400个；

(2)对于有效样本1，筛选出发射波束指向时间与有效样本1测试时间最接近的3个发射波束指向角度，方位值记为(A

(3)计算有效样本1的测试位置与上述3个发射波束的等效距离D

其中，A

(4)计算相控阵雷达常数C

其中，P

(5)按照GJB 403A-1998，A1.5.2.4计算方向图传播因子F(E

(6)计算有效样本1对应的发射波束方位形状损失L

L

其中，k为比例系数，C

(7)计算有效样本1对应的发射波束扫偏损失L

L

其中，A

(8)计算有效样本1的辐射功率理论值P

P

其中，R为有效样本1的测试点与雷达的斜距。

(9)根据有效样本1计算修正的辐射功率测量值P

P

其中，P

(10)对于有效样本2至400，重复上述步骤(4)至(11)，得到辐射功率理论值(P

(11)计算各个有效样本的绝对误差err

err