机载雷达射频隐身性能评测方法
【专利摘要】本发明属于电子对抗【技术领域】，特别涉及机载雷达射频隐身性能评测方法。该机载雷达射频隐身性能评测方法包括以下步骤：得出机载雷达的探测方程和每个截获接收机的侦查方程；得出机载雷达的发射峰值功率PT；步骤3，根据机载雷达的发射峰值功率PT、每个截获接收机的侦查方程，得出对应截获接收机接收的信号的功率Pi；得出机载雷达发射一个波束时至少一个截获接收机成功截获对应波束的概率pi的计算公式；根据每个截获接收机探测信号所需功率PI、以及对应截获接收机接收的信号的功率Pi，得出机载雷达发射一个波束时至少一个截获接收机成功截获对应波束的概率pi；根据pi的值，对机载雷达的射频隐身性能进行评测。
【专利说明】机载雷达射频隐身性能评测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子对抗【技术领域】，特别涉及机载雷达射频隐身性能评测方法。本发 明主要涉及如何定量分析机载雷达的射频隐身性能的问题，可以用于在实际战场环境下， 对信号的截获率进行分析，以此评测机载雷达的射频隐身性能，并且指导飞机的射频隐身 系统的设计。本发明能够将影响射频隐身性能的各个因素全面考虑，并且给出定量的分析。
【背景技术】
[0002] 如今雷达正面临着来自包括低空突防、隐身技术、电子对抗以及反辐射导弹的 威胁，如何提高雷达在现在战争中的生存能力已经成为各国研究的重要课题之一。随着无 源探测技术的发展，机载射频系统的辐射信号已经成为暴露飞行器行踪的最大隐患，这就 迫切要求机载雷达提高自身的射频隐身性能以确保机载平台的安全。雷达若想在各种电子 对抗环境中生存下来，就必须提高自身的低截获和抗干扰能力。低截获雷达就是在这样一 种环境下应运而生，这种新体制雷达要求在有效探测目标的前提下使自身被敌方侦查系统 发现的概率降到最低，有效提高雷达的作战能力。射频隐身（RF Stealth)和低截获意义相 同，是指减少包括雷达在内的射频信号特征，使得系统更难于被探测与被攻击。如何定量综 合评测LPI (low probability ofintercept,低截获概率）系统的射频隐身性能，对于射频 隐身技术的发展有着至关重要的作用。
[0003]目前公开发表的关于分析射频隐身性能的方法不多，尤其在定量分析方面，则少 之又少。以往的方法通过截获因子来反映其射频隐身性能，只能在作用距离上对雷达和截 获接收机的性能进行对比，这显然不够全面。在电子对抗领域一般采用截获概率来描述截 获接收机发现雷达信号的能力，但是单纯的考虑雷达信号被截获的概率，而不考虑雷达的 探测能力，是无法定量比较两个系统的射频隐身性能的。比如，当比较两个雷达的射频隐身 性能时，如果其中一个雷达长时间关机，此时雷达的信号截获率为零，而另一个雷达进行正 常的探测，此时信号截获率大于零，如果因此认为关机的雷达的射频隐身性能好的话，显然 是不正确的。因此，这些已有的技术都是不完善的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提出机载雷达射频隐身性能评测方法，本发明从机载雷达探测 距离和无源截获机的截获距离关系入手，综合考虑雷达的探测性能，提出一种新的定量分 析飞机射频隐身性能的方法，通过建立对应的计算模型，根据得出的信号截获率计算公式， 可以定量地分析各个影响因素对射频隐身性能的影响，并给出了飞机提高射频隐身性能的 方法。
[0005] 为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0006] 机载雷达射频隐身性能评测方法包括以下步骤：
[0007] 步骤1，在机载雷达的每个探测目标上照射范围之内设置多个相同的截获接收机， 每个截获接收机位于与之对应的机载雷达的一个探测目标上；利用机载雷达向外发射信 号；得出机载雷达的探测方程和每个截获接收机的侦查方程；
[0008] 步骤2,得出机载雷达需要接收的回波信号的功率S'p根据机载雷达需要接收的 回波信号的功率S'p以及步骤1中机载雷达的探测方程，得出机载雷达的发射峰值功率 Pt；
[0009] 步骤3,根据机载雷达的发射峰值功率&、以及步骤1中每个截获接收机的侦查方 程，得出对应截获接收机接收的信号的功率Pi;
[0010] 步骤4,根据每个截获接收机调谐到机载雷达发射信号的频率的概率pF、以及每个 截获接收机探测到机载雷达发射的波束能量的检测概率PD，得出机载雷达发射一个波束时 至少一个截获接收机成功截获对应波束的概率Pi的计算公式；
[0011] 步骤5,得出每个截获接收机探测信号所需功率，将每个截获接收机探测信号所 需功率h、以及对应截获接收机接收的信号的功率Pi代入机载雷达发射一个波束时至少一 个截获接收机成功截获对应波束的概率Pi的计算公式中，得出机载雷达发射一个波束时至 少一个截获接收机成功截获对应波束的概率Pi;根据机载雷达发射一个波束时至少一个截 获接收机成功截获对应波束的概率Pi的值，对机载雷达的射频隐身性能进行评测。
[0012] 本发明的有益效果为：1)本发明综合考虑了时域、空域、频域、能量以及极化域等 五个方面对机载雷达射频隐身性能的影响，所以对影响机载雷达射频隐身性能的因素考虑 得非常全面。2)本发明在信号截获率模型的基础上，给出了具体的计算方法，可以完全定量 地分析每个因素对机载雷达射频隐身性能的影响。3)本发明不仅考虑了雷达被截获接收机 截获的可能性大小，也考虑了雷达的探测性能，在雷达探测性能的基础上分析雷达的射频 隐身性能，使得该方法更全面客观，可以用来在实际战场中对比两个不同系统的射频隐身 性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的机载雷达射频隐身性能评测方法的流程图；
[0014] 图2为机载雷达、探测目标和每个截获接收机之间的位置关系不意图
[0015]图3为仿真实验1中在不同的截获接收机的灵敏度的情况下截获接收机的搜索帧 时间与机载雷达信号的截获率的关系示意图；
[0016] 图4为仿真实验2中机载雷达工作时的脉冲重复频率与机载雷达信号的截获率的 关系曲线不意图；
[0017] 图5为仿真实验3中当机载雷达对每个截获接收机的照射时间不同时机载雷达的 目标探测概率和机载雷达信号截获率的关系曲线示意图；
[0018] 图6为仿真实验4中机载雷达发射的矩形脉冲信号的占空比不同时机载雷达的发 射波束扫过点目标的驻留时间与机载雷达信号截获率的关系曲线示意图；
[0019]图7为仿真实验5中单波束信号截获率不同时机载雷达的整个扫描空间内存在的 波束个数与机载雷达累积信号截获率的关系曲线示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0021]参照图1，为本发明的机载雷达射频隐身性能评测方法的流程图。该机载雷达射频 隐身性能评测方法包括以下步骤：
[0022] 步骤1，在机载雷达的照射范围之内设置多个相同的截获接收机，每个截获接收机 位于机载雷达的一个探测目标上；利用机载雷达向外发射信号，每个截获接收机用于接收 机载雷达向外发射的信号；得出机载雷达的探测方程和每个截获接收机的侦查方程。
[0023] 具体地，在步骤1中，为了便于说明机载雷达探测距离和截获接收机截获距离之 间的关系，构建机载雷达、探测目标和每个截获接收机之间的位置关系示意图。参照图2,为 机载雷达、探测目标和每个截获接收机之间的位置关系示意图。
[0024] 机载雷达为了探测目标，先要在一定范围内进行搜索，考虑系统损耗，机载雷达的 探测方程为：
【权利要求】
1. 机载雷达射频隐身性能评测方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，在机载雷达的每个探测目标上照射范围之内设置多个相同的截获接收机，每个 截获接收机位于与之对应的机载雷达的一个探测目标上；利用机载雷达向外发射信号；得 出机载雷达的探测方程和每个截获接收机的侦查方程； 步骤2,得出机载雷达需要接收的回波信号的功率S' p根据机载雷达需要接收的回波 信号的功率S' p以及步骤1中机载雷达的探测方程，得出机载雷达的发射峰值功率PT ; 步骤3,根据机载雷达的发射峰值功率PT、以及步骤1中每个截获接收机的侦查方程， 得出对应截获接收机接收的信号的功率Pi ; 步骤4,根据每个截获接收机调谐到机载雷达发射信号的频率的概率pF、以及每个截获 接收机探测到机载雷达发射的波束能量的检测概率PD，得出机载雷达发射一个波束时至少 一个截获接收机成功截获对应波束的概率Pi的计算公式； 步骤5,得出每个截获接收机探测信号所需功率P,，将每个截获接收机探测信号所需功 率h、以及对应截获接收机接收的信号的功率Pi代入机载雷达发射一个波束时至少一个截 获接收机成功截获对应波束的概率Pi的计算公式中，得出机载雷达发射一个波束时至少一 个截获接收机成功截获对应波束的概率Pi ;根据机载雷达发射一个波束时至少一个截获接 收机成功截获对应波束的概率Pi的值，对机载雷达的射频隐身性能进行评测。
2. 如权利要求1所述的机载雷达射频隐身性能评测方法，其特征在于，在步骤1中，所 述机载雷达的探测方程为：
其中，&为机载雷达的最大作用距离，PT为机载雷达的发射峰值功率，GT为机载雷达发 射天线增益，GK为机载雷达接收天线增益，为机载雷达发射信号的载波波长，1^表示机载 雷达的系统损耗，〇表不目标反射截面积，不机载雷达接收机灵敏度； 每个截获接收机的侦查方程为：
其中，馬为每个截获接收机的最大截获距离，GTI为机载雷达在对应截获接收机方向的 天线增益，h为对应截获接收机接收天线增益；1^为对应截获接收机的系统损耗，SImin为对 应截获接收机的灵敏度； 在步骤2中，得出机载雷达需要接收的回波信号的功率S' ^的过程为： 得出机载雷达接收回波信号的信噪比SN&、以及机载雷达接收的噪声的功率队；得出 机载雷达接收机载在进行单脉冲检测概率时接收的回波信号的功率&，& = SNRJi ; 根据机载雷达接收机积累的脉冲数M，得出机载雷达需要接收的回波信号的功率S' p
3. 如权利要求1所述的机载雷达射频隐身性能评测方法，其特征在于，在步骤2中，机 载雷达的发射峰值功率&为：
其中，S' ^为机载雷达需要接收的回波信号的功率，艮表示机载雷达的最大作用距离， GT为机载雷达发射天线增益，gk为机载雷达接收天线增益，为机载雷达发射信号的载波 波长，LK表不机载雷达的系统损耗，0表不目标反射截面积。
4. 如权利要求1所述的机载雷达射频隐身性能评测方法，其特征在于，在步骤3中，对 应截获接收机接收的信号的功率Pi为：
其中，PT表示机载雷达的发射峰值功率，R表示机载雷达与对应截获接收机的距离，Gn为机载雷达在对应截获接收机方向的天线增益，h为对应截获接收机的接收天线增益；Li 为对应截获接收机的系统损耗，A为机载雷达发射信号的载波波长。
5. 如权利要求1所述的机载雷达射频隐身性能评测方法，其特征在于，在步骤3中，当 机载雷达为机载脉冲多普勒雷达时，对应截获接收机接收的信号的功率？1为：
其中，R表示机载雷达与对应截获接收机的距离，GTI为机载雷达在对应截获接收机方 向的天线增益，h为对应截获接收机的接收天线增益；1^为对应截获接收机的系统损耗；pd表示设定的机载雷达的目标探测概率，Pfa表示设定的机载雷达的目标探测虚警概率；h表 示波尔兹曼常数，I；表示机载雷达接收机的噪声温度，Fn表示机载雷达接收机的噪声系数； GT为机载雷达发射天线增益，GK为机载雷达接收天线增益；TD为机载雷达的发射波束扫过 点目标的驻留时间；LK表示机载雷达的系统损耗，〇表示目标反射截面积，n表示机载雷 达发射的矩形脉冲信号的占空比。
6. 如权利要求1所述的机载雷达射频隐身性能评测方法，其特征在于，对应截获接收 机接收的信号的功率PiS :
其中，Lp表示对应截获接收机的极化损耗，R表示机载雷达与对应截获接收机的距离， GTI为机载雷达在对应截获接收机方向的天线增益，为对应截获接收机的接收天线增益； h为对应截获接收机的系统损耗；pd表示设定的机载雷达的目标探测概率，pfa表示设定的 机载雷达的目标探测虚警概率；h表示波尔兹曼常数，I；表示机载雷达接收机的噪声温度， Fn表示机载雷达接收机的噪声系数；GT为机载雷达发射天线增益，GK为机载雷达接收天线 增益；TD为机载雷达的发射波束扫过点目标的驻留时间；LK表示机载雷达的系统损耗，〇表 示目标反射截面积，n表示机载雷达发射的矩形脉冲信号的占空比。
7. 如权利要求1所述的机载雷达射频隐身性能评测方法，其特征在于，在步骤4中，机 载雷达发射一个波束时至少一个截获接收机成功截获对应波束的概率Pi的计算公式为： pt = MF(2Pt / Pt )Q DtT()r / T{ 其中，MF表示机载雷达的发射信号增益为3dB时的主瓣覆盖面积，匕为每个截获接收 机探测信号所需功率，D,是指截获接收机的密度，T,表示每个截获接收机的搜索帧时间，Tot表示机载雷达对每个截获接收机的照射时间；Q表示设定的机载雷达的覆盖区/灵敏度比 例因子，Pi表示对应截获接收机接收的信号的功率。
8. 如权利要求1所述的机载雷达射频隐身性能评测方法，其特征在于，在步骤5中，每 个截获接收机探测信号所需功率h为：
其中，SIminS每个截获接收机的灵敏度，TD为机载雷达的发射波束扫过点目标的驻留时 间，f；为机载雷达工作时的脉冲重复频率。
9. 如权利要求1所述的机载雷达射频隐身性能评测方法，其特征在于，在步骤5中，机 载雷达发射一个波束时至少一个截获接收机成功截获对应波束的概率Pi为：
其中，MF表示机载雷达的发射信号增益为3dB时的主瓣覆盖面积，h是指截获接收机 的密度，表示每个截获接收机的帧时间，Tra表示机载雷达对每个截获接收机的照射时间； Q表示设定的机载雷达的覆盖区/灵敏度比例因子；LP表示对应截获接收机的极化损耗， R表示机载雷达与对应截获接收机的距离，GTI为机载雷达在对应截获接收机方向的天线增 益，&为对应截获接收机的接收天线增益；1^为对应截获接收机的系统损耗；pd表示设定的 机载雷达的目标探测概率，Pfa表示设定的机载雷达的目标探测虚警概率；h表示波尔兹曼 常数，I；表示机载雷达接收机的噪声温度，Fn表示机载雷达接收机的噪声系数；GT为机载雷 达发射天线增益，GK为机载雷达接收天线增益；LK表示机载雷达的系统损耗，〇表示目标反 射截面积，n表示机载雷达发射的矩形脉冲信号的占空比；SImin为每个截获接收机的灵敏 度，TD为机载雷达的发射波束扫过点目标的驻留时间，f；为机载雷达工作时的脉冲重复频 率。
【文档编号】G01S7/40GK104346537SQ201410653993
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】廖桂生, 刘琼, 吴莉莉, 霍恩来 申请人:西安电子科技大学