多頻段雷達組網探測跟蹤隱身目標研究

張華濤

摘 要： 首先定義并給出了求取隱身目標的方位角、航向角和方向角的計算公式；然后擬合求取目標的雷達散射截面積（RCS）并近似計算隱身目標在不同頻段雷達下的檢測概率[Pd，]給出了組網雷達探測跟蹤隱身目標的結構框圖及流程圖；最后進行了仿真驗證與分析。結果說明了在間斷檢測到隱身目標的情況下，采取的濾波處理方式能較好地探測并跟蹤隱身目標。

關鍵詞： 多頻段； 雷達組網； 隱身目標； RCS； 檢測概率； 反饋

中圖分類號： TN953?34； TP391.9 文獻標識碼： A 文章編號： 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

隱身目標由于綜合采用了機體精巧設計、吸波材料涂覆、阻抗加載以及有源隱身等技術措施，使得其RCS大幅度下降，導致雷達只能探測到少量間斷的點跡，單部雷達很難對其進行有效的探測跟蹤[1]。

雷達組網技術作為一種反隱身的可行措施[2]，其能對來自不同方位、不同頻段的雷達量測信息進行融合并能有效提高系統性能，進而受到越來越多的關注和研究[3?7]。

由于檢測概率受雷達布站位置、探測范圍和目標的隱身性能、位置及飛行姿態等多重因素的制約，使得單部甚至是幾部雷達在某些時刻均不能有效檢測到目標，進而難以對目標實現有效跟蹤，因此需要利用不同頻段、分布在不同位置的雷達對隱身目標進行補點或接力跟蹤。

本文基于多頻段雷達的組網，對典型隱身目標RCS和[Pd]進行近似擬合計算并仿真，之后采用理論上成熟的卡爾曼濾波算法進行處理，并對雷達的不同檢測狀況進行饋送處理，最后進行了仿真驗證。

1 隱身目標[Pd]近似計算

1.1 方向角計算

設雷達和隱身目標的空間直角位置坐標分別為[（xR，yR，zR）]和[（xT，yT，zT），]空間直角速度坐標分別為[（vxR，vyR，vzR）]和 [（vxT，vyT，vzT），]為簡化起見，設兩者相對做水平運動，則有[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]分別代入式（1）：

[Angle=arctanx-x0y-y0， 當x≥x0， y>y0 時π2，當 x>x0， y=y0 時π-arctanx-x0y0-y，當x≥x0， yy0 時任意值， 當x=x0， y=y0 時 ] （1）

可得目標相對于雷達的方位角[Az_angle]和航向角[He_angle。]

將方位角[Az_angle]和航向角[He_angle]代入式（2），即得目標的方向角[Di_angle。]

[Di_angle=Az_angle+π-He_angle ] （2）

且：

[Di_angle=Di_angle+2π，當 -π≤Di_angle<0 時Di_angle，當 0≤Di_angle≤2π 時 Di_angle-2π，當 2π

1.2 檢測概率計算

目標的檢測概率與目標的RCS直接相關，而目標的RCS不僅取決于目標空域性隱身能力，而且與目標本身所產生的頻域性隱身相關。文獻[8]和文獻[9]給出了某典型隱身目標在不同頻率下用GRECO電磁仿真軟件計算出的RCS曲線；文獻[10]給出了僅考慮吸波材料的隱身效果時RCS的下降值，一般為6～9 dB。