基于OBA表自適應生成方法的單脈沖二次雷達角度測量

王西鋒

(解放軍91404部隊, 河北 秦皇島 066000)

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基于OBA表自適應生成方法的單脈沖二次雷達角度測量

王西鋒

(解放軍91404部隊, 河北 秦皇島 066000)

測角精度是單脈沖二次監視雷達的重要指標偏離瞄準軸角(OBA)表反映了天線和差比與目標偏離瞄準軸角度間的關系，是單脈沖二次雷達能夠正確測量目標角度的關鍵所在。針對實際工程中雷達原始OBA表數據無法直接獲取，以及無法實際測量天線參數的情況，文中提出了基于OBA表自適應生成方法的單脈沖二次雷達角度測量方法，詳細介紹了該方法的基本原理和工程實現步驟。二次雷達錄取設備實際工程中的現場聯試結果表明：通過誤差統計的方法自適應生成的OBA表，為目標方位的提取提供了較精確的修正數據，大大地提高了目標的方位測量精度。

單脈沖二次雷達；OBA誤差統計表；和差比

0 引 言

二次雷達是以地面設備詢問和機載設備應答的方式實現目標定位，地面詢問頻率為1 030 MHz，機載設備的應答頻率為1 090 MHz。二次雷達天線的波束寬度受到天線尺寸的限制，不可能很窄。非單脈沖體制的二次雷達定位目標的方位精度取決于天線波束寬度，一般不優于0.25°。單脈沖體制的二次雷達利用天線和差通道接收到的信號比幅關系，可以精確地測量每一個應答脈沖偏離天線瞄準軸的角度，大大地提高了目標的方位測量精度[1-2](其方位測量精度一般優于0.07°)。

1 單脈沖二次雷達的測角原理

單脈沖技術是一種雷達的精確測角技術。從理論上講，單脈沖雷達只需接收一個應答碼串，就能獲得目標的角度信息，精確地確定目標的角度。

單脈沖二次雷達天線有三個波束，即和波束(Σ)、差波束(Δ)和控制波束(Ω)。應答信號被天線的三個波束所接收，來自天線三個通道的輸出分別接到各自的接收機，即和接收機(Σ)、差(Δ)接收機和控制(Ω)通道接收機。單脈沖雷達接收機包括Σ、Δ、Ω三個通道的接收處理。

單脈沖測角原理如圖1所示。從圖上可看出，差波束中心有一個又窄又深的零值，若存在應答信號，且偏離瞄準軸的角度為Δθ，該信號同時被天線的和波束和差波束接收并被檢測。從天線的方向性圖可以看出，目標越接近波束中心差波束的增益越小，差通道所輸出的信號強度越小，根據Σ通道與Δ通道的比值，可以得到目標偏離天線瞄準軸的角度，利用Σ接收信號與Δ接收信號的相位是同相還是反相而知其偏離軸向的那一邊。有了Δ通道的信號，雷達憑借任何一次應答或脈沖就能測知目標偏離天線瞄準軸的角度值[3-6]。

單脈沖雷達目標的方位角是當前天線方位加上目標偏離瞄準軸角(OBA)，而OBA值是通過和波束(Σ)與差波束(Δ)的信號比值(和差比)查詢OBA表得到的。為了比較準地得出目標的方位，必須收滿主瓣內應答，然后對一批目標所有應答的角度測量計算結果求平均，最后得到目標的單脈沖方位估值[7-8]。

圖1 單脈沖二次雷達測角原理

2 OBA表自適應生成

單脈沖雷達目標的方位角是當前天線方位加上偏離瞄準軸角(OBA)，而OBA值是通過和差比(SDR)平均值查詢OBA表得到的。SDR的計算方法為

SDR=和log(Σ)-差log(Δ)

(1)

在單脈沖二次雷達目標角度測量過程中，OBA表反映了天線和差比與目標偏離瞄準軸角度間的關系，是單脈沖二次雷達能夠正確測量目標角度的關鍵[9-10]。

OBA表可以通過對天線的實際測量獲得，但精確測量天線波瓣圖或測量和差比與目標偏離瞄準軸角的關系一般較困難。本文研究的OBA表自適應生成方法可在不知道雷達原始OBA表數據，也無法實際測量天線參數的情況下，通過誤差統計的方法實現了OBA表自適應生成，從而取得較高的目標角度測量精度。OBA表自適應生成的具體方法主要包括以下五點：

1)設置OBA表初始值

OBA表具有以下三點規律：(1) 目標偏離天線軸越遠，SDR值越小，OBA值越大；(2) 目標偏離天線兩邊具有對稱性；(3) 目標偏離天線軸角度最大值小于天線波瓣寬度(一般為2.5°)。

OBA表可以用圖形表示，其橫坐標為SDR值，縱坐標為OBA值。OBA表初始值如圖2所示。

圖2 OBA表初始值

圖2中SDR取最大值(±511)時，表示目標最靠近天線軸心，此時目標的偏離角度最小，設為0；SDR為0時，表示目標偏離天線軸心最遠，取目標偏離天線軸心最大值±2.5°。

2)計算單周期目標角度

根據應答回波的SDR值查OBA表獲得目標偏離瞄準軸角，加上當前天線方位，獲得單周期內目標角度，如圖3中的θ1～θn。

圖3 單周期目標角度

3)統計角度誤差值生成誤差統計表

用單周期目標角度減去目標平均角度，得到各周期的OBA計算角度誤差，如Errore1～ Errore2。該誤差與各周期里的SDR值相對應，生成OBA誤差統計表。目標的方位為

(2)

則各周期的角度誤差為

(3)

4)用誤差統計表修正OBA表

利用誤差統計表對當前OBA表進行修正處理。

5)誤差平均值控制

重復上述步驟1)～4)，直至誤差統計表中各單元誤差平均值小于0.05°。

3 結束語

本文所描述的基于OBA表自適應生成方法的單脈沖二次雷達角度測量方法已成功應用于二次雷達錄取設備實際工程中，現場聯試結果表明，該方法生成的OBA表為目標方位的提取提供了較精確的修正數據，大大地提高了目標的方位測量精度，取得較好效果。

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王西鋒 男，1978年生，工程師。研究方向為電子信息裝備試驗與鑒定。

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《現代雷達》編輯部

Degree Measure of MSSR Based on OBA Adaptive Build Method

WANG Xifeng

(The Unit 91404 of PLA, Qinhuangdao 066000, China)

The precision of degree measure is the key quota for monopulse secondary suneillancerada(MSSR), off boresight angle(OBA) indicates the relation between the sum-difference ration(SDR) of antenna and the departure for target with the point degree, so OBA is the key point for degree measure of target accurately. For the situation that original OBA radar data table could not be obtained directly and the antenna parameters could not be measured, degree measure of MSSR based on OBA adaptive build method is proposed in this paper, the basic principles and the implementation steps in the project is described in detail. The result that secondary radar actually works in the field shows that, the OBA table generated by the adaptive error statistics provides a more accurate correction data to extract the target orientation, and greatly improve the measurement accuracy of target position.

monopulse secondary surveillance radar; error statistical OBA; sum-difference ration

10.16592/ j.cnki.1004-7859.2016.04.004

王西鋒 手機：1360335866

2015-11-07

2016-01-18

TN911.7

A

1004-7859(2016)04-0020-02