[发明专利]一种采用前向散射雷达的要地防护雷达网络探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对低空飞行小目标的要地防护雷达网络探测方法，属于雷达组网探测技术领域。

背景技术

随着低空空域的开放，要地的空域安全受到滑翔机、航模、风筝、遥控飞机、不明飞行物等的威胁，要地安全已经引起了高度重视。北京奥运会期间，为了抵御来自空中的各种威胁，安保部门制定了防空计划：在重要场馆附近一定范围的空域设立禁飞区；地面雷达甚至太空在轨卫星对整个空域进行全天候监控。

要地防护是国土防护的主体部分。在国土防护中，保卫重要地区或目标安全的防护称为要地防护。它包括政治经济中心、首脑机关、军事要地、重要工程、工业基地和交通枢纽的防护等。要地防护的一个重要方面，是抵御来自空中的各种威胁。

低空目标探测一直是雷达研究领域的难题。低空突袭的有效性在于，常规雷达在对低空目标探测与跟踪时，技战术指标大为下降甚至完全不能发现或跟踪目标，主要原因有：地球曲面阴影限制了雷达的可视距离；地形、地物遮蔽角的影响，如山岭、较大的建筑物所产生的阴影区；地物(或海面)反射杂波干扰；多径效应使目标回波特性发生很大变化，导致目标检测和虚警概率计算困难，同时在参数(目标角度、距离、速度等)测量中引入多径误差，尤其是俯仰角测量会产生大的尖峰误差。

将雷达组成探测网络，可以克服可视距离受限和地形遮蔽的影响，增强对各类威胁的探测能力，进而从根本上扭转要地防护的被动局面。传统的单基地雷达网络中，虽然单个节点功能强大，需要的节点数目少，但是节点复杂，成本高，同时易受地形遮挡的影响，对小目标的探测能力较弱，信号处理复杂度高。前向散射雷达由于前向散射雷达截面积（Radar Cross Section,RCS）特性，对小目标有很强的探测能力，如果采用前向散射雷达组网，网络中单个节点功能有限，需要的节点数目多，但是节点非常简单，成本低，便于大规模部署克服地形遮挡的影响，信号处理复杂度低。但是由于节点探测范围窄、对目标进行跟踪时初值估计精度低，为了形成连续、稳定、精确的目标航迹估计，需要通过不同传感器节点之间接力和航迹融合，提高航迹估计精度和稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了保护要地的空域安全，实现对低空飞行小目标的有效探测，提出了一种采用前向散射雷达的要地防护雷达网络探测方法，该方法能够实现防护区域的雷达网络全面覆盖，从而形成连续、稳定、精确的目标航迹估计。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种采用前向散射雷达的要地防护雷达网络探测方法，其步骤如下：

步骤一：确定覆盖模型的基本拓扑单元的结构

根据双基地雷达方程和前向散射RCS特性，通过雷达仿真确定前向散射雷达的覆盖模型是椭圆，其中该椭圆的长轴两端点与短轴的同一端点连线所形成的夹角大于135°；

将4个所确定的前向散射雷达的覆盖模型的长轴相连，形成基本拓扑单元的结构为平行四边形，该平行四边形的四个节点分别为两个发射节点和两个接收节点，其中两个发射节点的连线以及两个接收节点的连线构成该平行四边形的两条对角线，并且两个接收节点保证能够接收到该平行四边形内部的两个发射节点发射的信号；此外，该平行四边形的两长边所对应的覆盖模型的长轴的长度在信号能够收发的距离内进行选择，两短边所对应的覆盖模型根据两长边所对应的覆盖模型进行调整，使得散射雷达的覆盖模型能够完全覆盖平行四边形内部所有区域；

步骤二：按照全面覆盖原则全面覆盖防护区域

防护区域为闭合区域，将确定的平行四边形基本拓扑单元逐个逐行依次摆放，直到将防护区域覆盖满为止；其中，相邻的平行四边形节点上共用发射节点或者接收节点，平行四边形的公共发射节点发射的信号，其所在的多个平行四边形的相应接收节点均能收到；

步骤三：目标探测

每个平行四边形拓扑单元内部，发射节点发射电磁波信号，若任意覆盖模型内有目标，则信号由目标反射至接收节点，接收节点经过信号处理，得到目标的位置、速度参数，将每一时刻的目标位置连接起来，得到目标的运动轨迹，实现检测和跟踪。

有益效果

与现有技术相比，其优势在于：采用前向散射雷达对低空飞行小目标进行有效探测，克服了传统单基地雷达对小目标的探测困难；通过对前向散射雷达组成防护网络，该网络能够全面覆盖防护区域，进而形成了连续、稳定、精确的目标航迹估计，达到了防护要地空域安全的目的。

附图说明

图1为本发明技术方案的实施效果图；

图2为本发明实施例的目标模型；