一种基于浮空平台的分布式机会阵雷达及其探测方法与流程

本发明涉及机会阵体制雷达技术领域，特别是一种基于浮空平台的分布式机会阵雷达及其探测方法。

背景技术：

分布式机会阵雷达是一种新体制雷达系统，如中国发明专利“分布式机会阵雷达”，其包括：信息综合处理器，用于控制机会子阵发射波束，接收机会子阵的回波信息，并对回波信息进行综合处理；多个机会子阵，用于根据信息综合处理器发送的控制信息形成发射波束，将接收到的回波信息反馈给信息综合处理器；所述多个机会子阵通过通信网络与信息综合处理器相连，所述信息综合处理器用于与雷达显示设备相连，各机会子阵之间通过通信网络相连；所述多个机会子阵在三维空间分散布置。每个机会子阵包括定时单元、定位单元、自组织网络接口、子阵处理单元、多个收/发单元和多个天线单元。

浮空平台是指以飞艇、系留气球，热气球等浮空器为载体的平台。

基于浮空平台的雷达是指以浮空平台为载体的雷达。浮空平台雷达相较于地面雷达的优势在于，将雷达天线系统、发射机、接收机等升至几百至几万米的空中，雷达将不受地球曲率、遮蔽物的影响，观测距离远，增强对超低空目标的探测能力。

国外形成装备或产品的浮空平台雷达，大多选用现有的地面雷达或机载雷达进行轻量化，适装性改造而成。如stars飞艇系统的拉西特战场监视雷达；美国tcom公司的低空预警飞艇，是从an/tps-63改进而成雷达，如文献(于君.漂浮的电眼-美国浮空器雷达探秘[j].国际展望，2005(517)：32-34)所述。由于现有产品化的浮空平台雷达多从已有地面或机载雷达改造而成，因此雷达系统的组成、连接与布局形式与传统的雷达基本一致，即雷达的天线口径是抛物面或者是平面相控阵天线，视场角度通常在口径面法向±60°，只能通过机械转动实现方位向360°覆盖。雷达安装位置通常吊装在浮空平台的下方，上方视场会受到浮空平台的遮挡，雷达探测范围难以覆盖全向4π立体空域。

此外，现有浮空平台雷达的浮空平台仅仅是雷达的载具，二者关系相对独立，平台与雷达没有进行一体化设计，平台的空间资源没有充分利用，雷达口径受限。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种探测距离远，探测范围广的基于浮空平台的分布式机会阵雷达及其探测方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种基于浮空平台的分布式机会阵雷达，包括浮空平台和分布式机会阵雷达，所述分布式机会阵雷达的机会子阵遍布于浮空平台球囊表面层。

所述机会子阵遍布于所述浮空平台球囊表面层内侧或外侧上。

所述机会子阵遍布于所述浮空平台球囊表面层外侧与内侧之间。

所述浮空平台为飞艇、系留气球或热气球。

所述机会子阵为片状或膜状。

一种基于浮空平台的分布式机会阵雷达的探测方法，为全景探测，所述全景探测包括如下步骤：

全向监视：分布式机会阵雷达开启各个方向的机会子阵，对全空域进行全向监视，获取先验信息，包括目标参数的先验信息，包括目标距离、方位及目标的雷达横截面积，以及分布式机会阵雷达参数先验信息和环境参数先验信息；

孔径匹配：根据每个目标的先验信息，将目标距离作为基于时变的雷达方程中雷达的最大作用距离，以空间分辨率所需孔径为基准，计算分布式机会阵雷达对该目标的所需照射功率；

空域滑窗：根据每个目标的方位改变，以雷达有效孔径为滑窗孔径，做空域滑窗，选取机会子阵组成雷达孔径，使雷达天线阵面的法向始终指向目标方向；

照射目标：根据功率孔径积的选择发射功率和孔径大小，根据孔径大小和目标方位选择机会子阵组成照射孔径，照射每个目标；

目标探测：根据目标回波，得到每个目标的最新距离，并将先验信息中目标距离更新为该最新距离，上报目标信息，返回执行孔径匹配步骤。

一种基于浮空平台的分布式机会阵雷达的探测方法，为孔径匹配探测，所述孔径匹配探测包括如下步骤：

先验信息获取：获取先验信息，包括目标参数的先验信息，包括目标距离、方位及目标的雷达横截面积，以及分布式机会阵雷达参数先验信息和环境参数先验信息；

孔径匹配：根据先验信息，并将目标距离作为基于时变的雷达方程中雷达的最大作用距离，以空间分辨率所需孔径为基准，计算分布式机会阵雷达所需照射的功率；

照射目标：根据功率孔径积的选择发射功率和孔径大小，根据孔径大小和目标方位选择机会子阵组成照射孔径，照射目标；

目标探测：根据目标回波，得到目标的最新距离，并将先验信息中目标距离更新为该最新距离，上报目标信息，返回执行孔径匹配步骤。

一种基于浮空平台的分布式机会阵雷达的探测方法，为空域滑窗探测，所述空域滑窗探测包括如下步骤：

先验信息获取：获取先验信息，包括目标参数的先验信息，包括目标距离、方位及目标的雷达横截面积，以及分布式机会阵雷达参数先验信息和环境参数先验信息；

孔径匹配：根据先验信息，并将目标距离作为基于时变的雷达方程中雷达的最大作用距离，以空间分辨率所需孔径为基准，计算分布式机会阵雷达所需照射的功率；

空域滑窗：根据目标的方位改变，以雷达有效孔径为滑窗孔径，做空域滑窗，选取机会子阵组成雷达孔径，使雷达天线阵面的法向始终指向目标方向；

照射目标：根据功率孔径积的选择发射功率和孔径大小，根据孔径大小和目标方位选择机会子阵组成照射孔径，照射目标；

目标探测：根据目标回波，得到目标的最新距离，并将先验信息中目标距离更新为该最新距离，上报目标信息，返回执行孔径匹配步骤。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

1、探测距离远：分布式机会阵雷达的机会子阵遍布于所述浮空平台球囊表面层，可以获得与平台相当的功率孔径积，增大了探测距离。

2、探测范围广：分布式机会阵雷达的机会子阵遍布于所述浮空平台球囊表面层，视场不会受到平台的遮挡，雷达探测范围可以覆盖全向4π立体空域。

附图说明

图1为本发明基于浮空平台的分布式机会阵雷达的结构示意图；

图2为图1中机会子阵与球囊的位置关系图；

图3为基于浮空平台的分布式机会阵雷达的全景探测方法流程图；

图4为基于浮空平台的分布式机会阵雷达的孔径匹配探测方法流程图；

图5为基于浮空平台的分布式机会阵雷达的空域滑窗探测方法流程图；

图中，浮空平台100，分布式机会阵雷达200，浮空平台球囊110，球囊表面层111，机会子阵210，通信网络220，信息综合处理器230，无线通信单元300，地面显控中心400。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

如图1所示，本发明基于浮空平台的分布式机会阵雷达，包括浮空平台100和分布式机会阵雷达200。

浮空平台100用于提供平台漂浮的浮力和平台运动的动力，并用于安装、承载分布式机会阵雷达200。浮空平台100包括浮空平台球囊110。浮空平台球囊110的球状外壳本文称为浮空平台球囊110的球囊表面层111。

分布式机会阵雷达200用于空中目标和地面目标探测。分布式机会阵雷达200，包含通信网络220、信息综合处理器230和大量机会子阵210。分布式机会子阵210用于根据信息综合处理器230发送的通过通信网络220传输的控制指令信息形成发射波束，将接收到的目标回波信息数字化后，通过通信网络220传输反馈给信息综合处理器230。无线通信单元300通过无线通信网络与地面显控中心400进行信息交互，传输信息综合处理器230的信息。

所述分布式机会阵雷达200的机会子阵210遍布于所述浮空平台球囊110的球囊表面层111。

所述机会子阵210遍布于所述浮空平台球囊110的球囊表面层111内侧或外侧上。

如图2所示，所述机会子阵210遍布于所述浮空平台球囊110的球囊表面层111外侧与内侧之间。

所述浮空平台100为飞艇、系留气球或热气球。

通信网络220，用于动态连接机会子阵210与信息综合处理器230，通信网络220路由信息综合处理器230的指令，动态选取参与组阵工作的机会子阵210，同时作为数据传输与信息交换的通路下传来自机会子阵210的数字化回波信息，输入给信息综合处理器230；通信网络220的传输方式可以是无线通信，或者光纤通信。

本发明分布式机会阵雷达的探测方法，包括全景探测、孔径匹配探测和空域滑窗探测。

如图3所示，本发明分布式机会阵雷达全景探测探测方法，包括如下步骤：

(11)全向监视：分布式机会阵雷达开启各个方向的机会子阵，对全空域进行全向监视，获取先验信息，包括目标参数的先验信息，包括目标距离、方位及目标的雷达横截面积，以及分布式机会阵雷达参数先验信息和环境参数先验信息；

(12)孔径匹配：根据每个目标的先验信息，将目标距离作为基于时变的雷达方程中雷达的最大作用距离，以空间分辨率所需孔径为基准，计算分布式机会阵雷达对该目标的所需照射功率；

(13)空域滑窗：根据每个目标的方位改变，以雷达有效孔径为滑窗孔径，做空域滑窗，选取机会子阵组成雷达孔径，使雷达天线阵面的法向始终指向目标方向。

(14)照射目标：根据功率孔径积的选择发射功率和孔径大小，根据孔径大小和目标方位选择机会子阵组成照射孔径，照射每个目标。

(15)目标探测：根据目标回波，得到每个目标的最新距离，并将先验信息中目标距离更新为该最新距离，上报目标信息，转到12步骤。

如图4所示，本发明分布式机会阵雷达孔径匹配探测方法，包括如下步骤：

(21)先验信息获取：获取先验信息，包括目标参数的先验信息，包括目标距离、方位及目标的雷达横截面积，以及分布式机会阵雷达参数先验信息和环境参数先验信息；

(22)孔径匹配：根据先验信息，并将目标距离作为基于时变的雷达方程中雷达的最大作用距离，以空间分辨率所需孔径为基准，计算分布式机会阵雷达所需照射的功率；

(23)照射目标：根据功率孔径积的选择发射功率和孔径大小，根据孔径大小和目标方位选择机会子阵组成照射孔径，照射目标；

(24)目标探测：根据目标回波，得到目标的最新距离，并将先验信息中目标距离更新为该最新距离，上报目标信息，转到22步骤。

如图5所示，本发明分布式机会阵雷达空域滑窗探测方法，包括如下步骤：

(31)先验信息获取：获取先验信息，包括目标参数的先验信息，包括目标距离、方位及目标的雷达横截面积，以及分布式机会阵雷达参数先验信息和环境参数先验信息；

(32)孔径匹配：根据先验信息，并将目标距离作为基于时变的雷达方程中雷达的最大作用距离，以空间分辨率所需孔径为基准，计算分布式机会阵雷达所需照射的功率；

(33)空域滑窗：根据目标的方位改变，以雷达有效孔径为滑窗孔径，做空域滑窗，选取机会子阵组成雷达孔径，使雷达天线阵面的法向始终指向目标方向。

(34)照射目标：根据功率孔径积的选择发射功率和孔径大小，根据孔径大小和目标方位选择机会子阵组成照射孔径，照射目标；

(35)目标探测：根据目标回波，得到目标的最新距离，并将先验信息中目标距离更新为该最新距离，上报目标信息，转到32步骤。

本发明的分布式机会阵雷达200的机会子阵210遍布于所述浮空平台球囊110的球囊表面层111，可以获得与平台相当的功率孔径积，增大了探测距离。

分布式机会阵雷达200的机会子阵210遍布于所述浮空平台球囊110的球囊表面层111，视场不会受到平台的遮挡，雷达探测范围可以覆盖全向4π立体空域。