雙基地LFMCW雷達(dá)測(cè)距性能分析

王建強(qiáng)　高青松　謝敏

【摘 要】雙基地雷達(dá)受系統(tǒng)自身特點(diǎn)影響，其性能指標(biāo)與單基地雷達(dá)有較大差異。本文結(jié)合某雙基地LFMCW雷達(dá)系統(tǒng)，首先分析討論了雙基地雷達(dá)的測(cè)距精度，然后重點(diǎn)結(jié)合各種實(shí)際工程應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。仿真結(jié)果表明，雙基地雷達(dá)測(cè)距性能隨收發(fā)兩站布站方式及目標(biāo)所處空間位置而變化。相關(guān)結(jié)論對(duì)雙基地雷達(dá)的研制和性能評(píng)估具有重要指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】雙基地雷達(dá)；LFMCW；測(cè)距精度

【Abstract】The performance index of bistatic radar differs with monostatic radar owing to its special geometrical configuration.Combined with a certain bistatic LFMCW radar system，the range accuracy of bistatic radar are analysed and discussed in this paper firstly，then computer simulation is carried out integrated with various cases of practical engineering application.It is indicated by simulation results that the range performance of bistatic radar is influenced by the station distribution and target spatial position.The conclusion may provide some insights into the design and performance evaluation for bistatic radar.

【Key words】Bistatic radar；LFMCW；Range accuracy

0 引言

雙基地雷達(dá)因收發(fā)分置、無(wú)源被動(dòng)接收的技術(shù)體制而被認(rèn)為是對(duì)抗隱身目標(biāo)、反輻射導(dǎo)彈、電子干擾的一種有效方法。雙基地雷達(dá)和單基地雷達(dá)有許多相似之處，亦存在著一些顯著差異，雙基地雷達(dá)因自身特點(diǎn)主要帶來(lái)兩個(gè)方面的問(wèn)題，一是，發(fā)射站與接收站之間的空間、時(shí)間和頻率同步；二是，雙基地雷達(dá)戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)因與收發(fā)兩站布站方式及目標(biāo)所處空間位置相關(guān)而發(fā)生變化。

對(duì)于雙基地雷達(dá)，與單基地雷達(dá)一樣，測(cè)量精度主要包括目標(biāo)距離、角度和多普勒頻率的測(cè)量精度。由于雙基地雷達(dá)測(cè)量距離和、角度以及多普勒頻率的機(jī)理實(shí)質(zhì)上與單基地雷達(dá)相同，因此單基地雷達(dá)中對(duì)這些測(cè)量值的誤差分析方法同樣適用于雙基地雷達(dá)。但是，雙基地雷達(dá)的距離估計(jì)值是距離和、基線距離以及角度的函數(shù)，需要對(duì)其誤差進(jìn)行重新分析[1]。本文結(jié)合某雙基地線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng)，對(duì)其測(cè)距精度進(jìn)行了理論分析，并給出了計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果，這對(duì)雙基地雷達(dá)的研制和性能評(píng)估有重要指導(dǎo)意義。

1 雙基地雷達(dá)基本幾何關(guān)系

首先，給出雙基地雷達(dá)空間幾何關(guān)系。圖1是在指北坐標(biāo)系內(nèi)的雙基地平面S，其中，θT為發(fā)射角，θR為接收角，RT為發(fā)射機(jī)到目標(biāo)的初始距離，RR為目標(biāo)到接收機(jī)的初始距離，L為基線距離[2]。

2 雙基地LFMCW雷達(dá)測(cè)距精度分析

在雙基地雷達(dá)中，測(cè)距精度與距離和、基線、角度等參數(shù)有關(guān)，這些參數(shù)以接收基地的測(cè)量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)。由于雙基地雷達(dá)測(cè)量距離和、角度以及多普勒頻率的機(jī)理實(shí)質(zhì)上與單基地雷達(dá)相同，因此下面對(duì)距離和、角度誤差進(jìn)行理論分析時(shí)參考單基地雷達(dá)進(jìn)行。

2.1 距離和測(cè)量誤差

3 雙基地雷達(dá)測(cè)距精度仿真分析

取基線距離L為5km，距離和范圍取[10km，30km，60km，80km]，仿真時(shí)目標(biāo)相對(duì)于發(fā)射站夾角變化范圍取[0°～180°]，E/N0取為[10，12，15，20]dB，求解目標(biāo)接收距離均方根誤差如下：

以上同一圖表里面不同顏色的曲線，表示不同信噪比下的測(cè)距誤差變化。可以看到，測(cè)距誤差隨發(fā)射視角不斷變化，意味著不同雙基地夾角下的測(cè)量精度是不同的。對(duì)比圖2-5可以看到，隨著距離和Rs的變化，測(cè)距誤差最大值出現(xiàn)時(shí)的發(fā)射視角是相應(yīng)變化的。同時(shí)，分析表1數(shù)據(jù)可知，信噪比對(duì)接收距離最大誤差影響很大，同一信噪比下不同距離和時(shí)接收距離最大誤差差別不大。

4 結(jié)束語(yǔ)

雙基地雷達(dá)受系統(tǒng)自身特點(diǎn)影響，其測(cè)距精度與收發(fā)兩站布站方式及目標(biāo)所處空間位置相關(guān)，與單基地雷達(dá)顯著不同。本文以某雙基地LFMCW雷達(dá)系統(tǒng)為背景，首先從理論出發(fā)，對(duì)影響雙基地雷達(dá)測(cè)距精度的各個(gè)誤差項(xiàng)進(jìn)行了分析，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算；然后結(jié)合各種實(shí)際工程應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)雙基地LFMCW雷達(dá)的測(cè)距精度給出計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果。相關(guān)結(jié)論對(duì)雙基地雷達(dá)的研制和性能評(píng)估具有重要指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]戴征堅(jiān)，譚昕，許建平.雙基地雷達(dá)的主要性能分析與試驗(yàn)方法研究[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2011.

[2]楊振起，張永順，駱永軍.雙（多）基地雷達(dá)系統(tǒng)[M].國(guó)防工業(yè)出版社，1998.

[3]孫仲康，周一宇，何黎星.單多基地有源無(wú)源定位技術(shù)[M].國(guó)防工業(yè)出版社，1996.

[4]Merrill I Skolnik.Radar Handbook[M].McGraw Hill Companies，Inc，1990.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]