雷达信号的扫描分析

肖 雷

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏 扬州225101)

0 引 言

现代雷达是一个十分复杂的工程系统,用途广泛,种类繁多,分类的方法也十分复杂。按用途分类,可分为预警雷达、警戒雷达、气象雷达、航管雷达、引信雷达、炮瞄雷达、敌我识别雷达、导航雷达等。按工作平台分类,可分为地面固定、地面机动、机载、舰载、弹载等。按工作方式分,又可分为跟踪和搜索雷达,搜索一般分为全空域搜索和局部扇区搜索,称为圆扫和扇扫[1]。如果在相同的方位只有互不相同的雷达,要分析出其扫描方式和参数是不困难的,但如果同方位有多部同型雷达存在,要正确分选出各雷达的扫描特征就比较困难了,下面介绍一种扫描分析的方法。

1 扫描类型的分选方法

雷达信号的扫描方式有很多,主要有:跟踪、圆扫、扇扫等,对同方位只有1部同型雷达的情况,要确定其扫描方式还比较容易。随着作战的需求,飞机或舰艇以编队方式出现,同方位会有多部同型雷达存在,在这种情况下,要正确分选出各雷达的扫描特征就比较困难了。

1.1 单部雷达信号的扫描分析

下面给出单部信号的脉冲波形图,图1为单部跟踪信号的脉冲波形。

图1 单部跟踪信号

图2 单部圆扫信号

图3 单部扇扫信号

图2 为单部圆扫信号的脉冲波形,图3为单部扇扫信号的脉冲波形。首先,将同方位、同载频和同脉宽的脉冲描述字(PDW)提取出来,取数是以一个扫描包络为界,如果脉冲连续不断(如图1所示),没有断点,则取设定的脉冲数,记录下该组数据的结束地址;如果当前脉冲与下一个脉冲之间的时间间隔大于20 ms(如图2、图3所示,有断点),即(tm+1-tm)＞20 ms,则停止取数,并记录m这个结束地址。记录的结束地址作为取下组数据的起始参考。其次,对所取的PDW用多种重频去交错进行分选,分选出信号的方位、载频、脉宽、重复间隔和幅度,形成辐射源描述字(EDW)。然后进行数据融合,将分选出的信号与结果表比较,如果是第1次出现,则直接将结果送显示,保存该结果,并记录下这组数据的起始时间和结束时间。然后继续取数(以上一组数据的结束地址+1)、分选和融合,结果与上一次相同,就记录该组数据的起始时间和结束时间(对同一批信号进行包络积累),连续分选出3个扫描包络后,确定扫描类型:判断这3组数据,若上一组的结束时间与下一组的起始时间连续(小于20 ms),则判定为跟踪(图1)。若这3组数据不连续,计算扫描周期T1和T2的值T1=tm+1-t0,T2=tn+1-tm+1,若T1和T2相等,如图2所示,表明是圆扫。给出圆扫标志和扫描周期T=(T1+T2)÷2。如果T1和T2不等则继续积累分选结果,有5个包络,则计算每个包络之间的周期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个不同周期出现2次,即T1等于T3,T2等于T4,且T1和T2交替出现,则认为该批目标的扫描类型为扇扫(图3),给出扇扫标志和扫描周期T=(T1+T2)÷2。

1.2 2部同型雷达信号的扫描分析

下面给出2部圆扫信号和2部扇扫信号的脉冲波形图,如图4和图5所示。

图4 2部圆扫信号

若5个包络分选不出扇扫,则积累到10个以上包络后(考虑同方位有2部相同信号,若要处理更多的相同信号,此值可作相应的调整),积累的包络数称为counter,利用每个包络的到达时间进行直方图统计,统计出前三级扫描周期Ti和Ni,其中Ni为每个Ti所对应的统计个数。对每个直方图统计结果进行判断,若某个个数大于等于2且连续,则分选出一部圆扫信号,依次类推,若存在n个个数大于等于2且连续,则分选出n部圆扫信号。若存在n个个数大于等于2且不连续,则判断周期是否存在两两之间连续且交替出现,若存在m个两两连续且交替出现的周期,则分析出m部扇扫信号。

1.2.1 多部园扫信号的分析

对每个Ni进行门限判别,若Ni大于等于2,则进行地址对判别,如果连续,表明分选出1部圆扫信号,对应的扫描周期为Ti,并将扫描类型和扫描周期填入相应批号中,送显示。若有m个符合上述条件的,则分选出m个不同扫描周期的圆扫信号,如图 4 所示,T1={(tn+1-t0)、(tq+1-tn+1)、……},T2={(tp+1-tm+1)、(tr+1-tp+1)、‥‥‥}。T1的个数N1=4,T2的个数N2=4;T1的地址对0和1为A1={(0,2)、(2,4)},T2的地址对0和1为A2={(1,3)、(3,5)},T1的0地址对的偶地址等于T1的1地址对的奇地址,地址连续;T2的0地址对的偶地址等于T2的1地址对的奇地址,地址连续,分选出1部扫描周期为T1、一部扫描周期为T2的2部不同扫描周期的圆扫信号。如果T1≠T2,则为2部不同扫描周期的圆扫信号。如果T1=T2则为2部同扫描周期的圆扫信号,这时直方图统计结果为在T1处的N1存在极大值大于等于counter-2,T1的地址对为A1={(0,2)、(1,3)、(2,4)、(3,5)、……},地址对为间隔连续,这时就判定为是2部同扫描周期的同型圆扫信号。1.2.2 多部扇扫信号的分析

若存在n个个数大于等于2,地址对不连续,则判断周期是否存在两两之间连续且交替出现,若存在m个两两之间连续且交替出现的周期,则分析出m部扇扫信号。如图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的个数N11=2,T12的个数N12=2;T21的个数N21=2,T22的个数N22=2。T11的地址对0和1为A11={(0,2)、(4,6)},T12的地址对0和1为A12={(2,4)、(6,8)};T21的地址对0和1为A21={(1,3)、(5,7)},T22的地址对0和1为A22={(3,5)、(7,9)},T11的0地址对的偶地址等于T12的0地址对的奇地址,T12的地址对的偶地址等于T11的1地址对的奇地址,这样就确立分出一部扫描周期为T=(T11+T12)÷2的扇扫信号。同理,还分出一部扫描周期为T=(T21+T22)÷2的扇扫信号。若存在Ti(T11)和Tj(T12)对应的Ni和Nj的值大于等于(counter-2)÷2,则将地址对连续的包络分离出来,就可以分选出2部同扫描周期的扇扫信号,如图5所示,若T11=T21,T12=T22,则T11的个数N11=4,T12的个数N12=4;T11的地址对0、1、2、3为A11={(0,2)、(1,3)(4,6),(5,7)},T12的地址对0、1、2、3为A12={(2,4)、(3,5)、(6,8)、(7,9)}。地址对连续的2组包络地址分别为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;这样就可以分选出2部同扫描周期T=(T21+T22)÷2的扇扫信号。

2 结束语

该方法的优点就是能正确分选出同型的多部扫描雷达,正确分析出每部雷达的扫描类型和转速。对多部同型雷达在同方位出现时,不会出现虚警和漏警。