多频段雷达组网探测跟踪隐身目标研究
2014-04-18张华涛
张华涛
摘 要： 首先定义并给出了求取隐身目标的方位角、航向角和方向角的计算公式；然后拟合求取目标的雷达散射截面积（RCS）并近似计算隐身目标在不同频段雷达下的检测概率[Pd，]给出了组网雷达探测跟踪隐身目标的结构框图及流程图；最后进行了仿真验证与分析。结果说明了在间断检测到隐身目标的情况下，采取的滤波处理方式能较好地探测并跟踪隐身目标。
关键词： 多频段； 雷达组网； 隐身目标； RCS； 检测概率； 反馈
中图分类号： TN953?34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）07?0046?04
Research on multi?band radar networking detecting and
tracking of maneuvering stealthy target
ZHANG Hua?tao
（Institute of Information and Control， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou 310018， China）
Abstract： Firstly the calculation formula for obtaining the azimuth angle， heading angle and direction angle of stealthy target is defined and given. Then the target RCS is calculated and the detection probability Pd of stealthy target in different frequency bands is also calculated approximately. The structure diagram and the flow chart of networking radar detecting and tracking stealth targets are given. Finally the simulation and analysis is conducted， the results show that， in the condition of discontinuous detect stealthy target， the adopted filtering treatment can better detect and track stealthy target.
Keywords： multi?frequency band； radar networking； stealthy target； RCS； detection probability； feedback
0 引 言
隐身目标由于综合采用了机体精巧设计、吸波材料涂覆、阻抗加载以及有源隐身等技术措施，使得其RCS大幅度下降，导致雷达只能探测到少量间断的点迹，单部雷达很难对其进行有效的探测跟踪[1]。
雷达组网技术作为一种反隐身的可行措施[2]，其能对来自不同方位、不同频段的雷达量测信息进行融合并能有效提高系统性能，进而受到越来越多的关注和研究[3?7]。
由于检测概率受雷达布站位置、探测范围和目标的隐身性能、位置及飞行姿态等多重因素的制约，使得单部甚至是几部雷达在某些时刻均不能有效检测到目标，进而难以对目标实现有效跟踪，因此需要利用不同频段、分布在不同位置的雷达对隐身目标进行补点或接力跟踪。
本文基于多频段雷达的组网，对典型隐身目标RCS和[Pd]进行近似拟合计算并仿真，之后采用理论上成熟的卡尔曼滤波算法进行处理，并对雷达的不同检测状况进行馈送处理，最后进行了仿真验证。
1 隐身目标[Pd]近似计算
1.1 方向角计算
设雷达和隐身目标的空间直角位置坐标分别为[（xR，yR，zR）]和[（xT，yT，zT），]空间直角速度坐标分别为[（vxR，vyR，vzR）]和 [（vxT，vyT，vzT），]为简化起见，设两者相对做水平运动，则有[zT=0，][zR=const；][vzT=0，][vzR=const；]令 [x=xT，][x0=xR；][y=yT，][y0=yR]和[x=vxT，][x0=vxR；][y=vyT，][y0=vyR]分别代入式（1）：
[Angle=arctanx-x0y-y0， 当x≥x0， y>y0 时π2，当 x>x0， y=y0 时π-arctanx-x0y0-y，当x≥x0， y
可得目标相对于雷达的方位角[Az_angle]和航向角[He_angle。]
将方位角[Az_angle]和航向角[He_angle]代入式（2），即得目标的方向角[Di_angle。]
[Di_angle=Az_angle+π-He_angle ] （2）
且：
[Di_angle=Di_angle+2π，当 -π≤Di_angle<0 时Di_angle，当 0≤Di_angle≤2π 时 Di_angle-2π，当 2π 1.2 检测概率计算 目标的检测概率与目标的RCS直接相关，而目标的RCS不仅取决于目标空域性隐身能力，而且与目标本身所产生的频域性隐身相关。文献[8]和文献[9]给出了某典型隐身目标在不同频率下用GRECO电磁仿真软件计算出的RCS曲线；文献[10]给出了仅考虑吸波材料的隐身效果时RCS的下降值，一般为6～9 dB。
