一种相控阵雷达搜索参数设计策略

doi:10.7527/S1000-6893.2022.28124

电子电气工程与控制

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一种相控阵雷达搜索参数设计策略

郑建成¹^,²(), 曲智国¹, 谭贤四¹, 李志淮³, 朱刚³, 喻晨龙¹

^1.空军预警学院防空预警装备系，武汉 430019
^2.中国人民解放军95246部队，南宁 530007
^3.空军预警学院雷达士官学校，武汉 430300

收稿日期:2022-10-18 修回日期:2022-11-02 接受日期:2022-11-23 出版日期:2022-12-02 发布日期:2022-11-29
通讯作者: 郑建成 E-mail:670644428@qq.com

Design of search parameters for hypersonic target detection by phased array radar

Jiancheng ZHENG¹^,²(), Zhiguo QU¹, Xiansi TAN¹, Zhihuai LI³, Gang ZHU³, Chenlong YU¹

^1.Air Defense Early Warning Equipment Department，Air Force Early Warning Academy，Wuhan 430019，China
^2.The PLA 95246 Troop，Nanning 530007，China
^3.Radar Sergeant School，Air Force Early Warning Academy，Wuhan 430300，China

Received:2022-10-18 Revised:2022-11-02 Accepted:2022-11-23 Online:2022-12-02 Published:2022-11-29
Contact: Jiancheng ZHENG E-mail:670644428@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

为实现相控阵雷达探测高超声速目标最远发现距离尽可能大，设计了一种基于改进告警⁃确认检测方法的搜索参数优化策略。首先根据雷达原理和目标特性指出搜索参数优化需求，分析告警⁃确认检测基本原理并给出考虑搜索空域内新目标平均出现率的帧时间计算公式，然后以每个波位的告警检测与确认检测的驻留时间和虚警概率为优化变量、以最大化最远发现距离为目标函数建立搜索参数优化数学模型并给出求解步骤，最后对设计方法的有效性进行仿真验证。结果表明，在总虚警概率和每个位置允许的最大驻留时间双重约束下，设计的搜索参数优化策略可以较短的帧时间获得较大的最远发现距离。跟踪负载相同时，设计的搜索参数优化策略优于均匀搜索方法和告警⁃确认检测方法。

关键词: 相控阵雷达, 高超声速目标, 告警?确认检测, 帧时间, 累积探测距离

Abstract:

To reach the largest detection range when detecting hypersonic targets with phased array radar， a search parameter optimization strategy is implemented based on the enhanced alert-confirm detection method. Firstly， the needs for search parameters optimization are highlighted in light of target characteristics and principles of radar. The fundamentals of alert-confirm detection are examined， and the calculation method for frame time of the mean appearance rate of new target in the search volum is given. Secondly， the dwell time， false alarm probability of alert detection and confirm detection for each position are taken as optimization variables， and the objective function is the farthest detection range. Following this， the procedures for the solution are provided. Finally， simulation is employed to confirm the viability of the proposed approach. The simulation results demonstrate that the proposed technique may achieve a greater detection range with a shorter frame time under the twin limitations of the total false alarm probability and the maximum dwell time permitted for each position. When the tracking load is the same， the proposed technique performs better than the uniform search method and the alert-confirm detection method.

Key words: phased array radar, hypersonic target, alert-confirm detection, frame time, cumulative detection range

中图分类号:

V412.1

郑建成, 曲智国, 谭贤四, 李志淮, 朱刚, 喻晨龙. 一种相控阵雷达搜索参数设计策略[J]. 航空学报, 2023, 44(16): 328124-328124.

Jiancheng ZHENG, Zhiguo QU, Xiansi TAN, Zhihuai LI, Gang ZHU, Chenlong YU. Design of search parameters for hypersonic target detection by phased array radar[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(16): 328124-328124.

图/表 16

图 1

图 2

图 3

图4

表1

优化方法伪代码

输入：最大波束驻留数 $N t$ ，总虚警概率 $P f a$

输出：累积探测概率为0.95时的距离 $R 95$

1 $P f a 1 ← P f a 1, m i n : Δ P f a 1 : P f a 1, m a x$

2 for $N 1 ← 1 : N t$ do

3 $T d 1 ← N 1 T r$ ；

4 $j ← 0$ ；

5 while $P f a 1 < P f a 1, m a x$ do

6 $P f a 1 ← P f a 1, m i n + j Δ P f a 1$ ；

7 根据式（9）计算 $P f a 2$ ；

8 for $N 2 ← 1 : N 2$ do

9 $T d 2 ← N 2 T r$ ；

10 if $N 1 + N 2 < N t$ then

11 根据式（7）计算帧时间 $t f$ ；

12 if $t f ≤ T s / 2$ then

13 根据搜索雷达方程计算信噪比；

14 根据式（4）分别计算 $P d i$ ；

15 $P c ← 0.95$ ，根据式（8）求解 $R 95$ ；

16 end if

17 end if

18 end for

19 $j ← j + 1$ ；

19 end while

20 end for

表1

图5

表2

图6

图7

图8

图9

图10

图11

图12

图13

图14

参考文献 20

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E-mail：hkxb@buaa.edu.cn

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

参数项目	参数值
系统等效噪声温度/K	913
脉冲重复周期/ms	8
功率孔径积/（kW·m²）	2 400
最大探测距离/km	800
系统损耗/dB	17
波位个数	80

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Design of search parameters for hypersonic target detection by phased array radar

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