三坐标雷达目标高度突跳问题探究

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1、三坐标雷达目标高度突跳问题探究　　摘要：系统研究了三坐标雷达目标高度突跳问题。基于雷达试验数据，详细分析了造成三坐标雷达目标高度突跳的影响因素；并结合雷达终端软件系统的工程实现，给出了改善雷达测高精度的软件解决措施。研究成果易于在工程实现中应用，有利于提高雷达测高精度。关键词：三坐标雷达；高度突跳；信号处理；数据处理；监控系统中图分类号：TN958.8?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）11?0022?030引言8测高精度是预警监视雷达的重要战术性能指标之一。目标高度信息的精确与否

2、直接影响到防空作战指挥系统对目标威胁度的判断，以及针对威胁目标进行的指挥决策和所采取对抗的火力引导[1]。文献[2]从人为因素、实际使用中的器件损坏因素出发，给出了雷达测高精度出现偏差时的原因分析和相应的修正方法。文献[3]研究了星载雷达高度计的测量中，利用雷达高度计回波波形估计误指向角的理论分析方法，并利用分析结果，提出了一种高度补偿方法，以提高星载雷达的测高精度。文献[4]系统研究了影响机载预警雷达测高精度的主要因素，分析了机载预警雷达的误差产生原因，并给出了提高机载预警雷达测高精度的方法。与上述相关

3、工作[2?4]不同，本文从地面三坐标雷达的阵地地理条件、雷达自身系统的整体组成，即信号处理、数据处理、雷达监控系统等多角度出发，分析三坐标雷达的高度突跳问题，并给出了相应的软件解决措施，以提高雷达的测高数据精度。1高度突跳因素分类文献[5]指出目标的高度信息是根据雷达测量的目标距离和目标仰角间接获得的指标，其计算方程如式（1），其精度与众多因素有关。[hd=hr+rdsinθ+rd2cos2θ2ka]（1）式中：[hd]为目标高度；[hr]为雷达天线高度；[rd]为雷达探测的目标距离（斜距）；[θ]为雷达

4、探测的目标仰角；[k=43]；[a]是实际的地球半径（6370km）。对于不同的三坐标雷达，其测高精度指标不同。对于同一部雷达，在不同的距离段，其对目标高度精度的定义也不同。例如：假定雷达的目标精度为100km内，高度精度为200m，100～200km高度精度为500m。那么，在100km内的目标，如果雷达测量的目标高度与该目标的真实高度之间相差大于200m，则称该目标高度突跳。同理，在100～200km内的目标，如果雷达测量的目标高度与该目标的真实高度相差大于500m，那么该目标高度突跳。8目标高度突跳

5、因素分类如下：1.1地形遮蔽影响比幅测高技术[6?9]，尤其是三波束比幅测高[10]在当前三坐标雷达系统中被广泛采用。如果雷达阵地某些方位存在较大的遮蔽角，则可能导致这些方位的目标观测高度数据突跳。例如，在三波束比幅测高中，目标在前一帧可能处于高、中、低（波束3，波束2，波束1）三波束中波束2的中心位置，而在下一帧，可能由于波束1被高山等地形因素遮挡，从而使得目标处于波束2的上半沿。即雷达测得的目标仰角也就发生变化，从而导致目标高度发生变化，很有可能发生突跳现象。1.2近区杂波影响近区杂波对数据处理中的目

6、标关联过程影响很大，使得目标航迹在每一帧的相关波门内，需要相关的点迹数量较多，这些点迹的距离、方位极为接近，只是高度不同，极易造成目标相关错误。由于近区杂波的大量存在，高度合适的真实点迹可能没有被相关到目标航迹中，而杂波点迹则被错误相关到目标航迹中，从而造成了目标高度的突跳现象。在图1中，在40km内杂波点多，特别是20km内的距离段，由于目标关联时容易关联到杂波点上，造成了目标高度突跳。而40km后，则发现目标观测高度与目标真实高度（二次高度）基本一致。8图1近区杂波对高度数据的影响1.3高度平滑算法影

7、响目标的观测高度在突变若干帧之后，即使此后有正确高度的合适点迹出现在目标的相关波门内，目标航迹仍也可能继续选择高度异常的点迹进行相关，而没有选择合适的点。这是因为数据处理软件的点航相关模块通常采用方位、距离、平滑高度等的综合多因子算法，由于之前几个历史帧的观测高度信息已经异常，导致历史帧平滑高度也异常，即使此时有正常高度的点迹，目标航迹仍可能继续选高度异常的点进行最后的相关。这种现象在目标上升、下降的过程中尤其明显。在图2中，为了特别说明高度平滑算法对高度数据的影响，只打印了051批次目标在7040（10

8、s）时刻获得的相关波门内的四个一次点迹的观测高度值（图中用“+”表示）。可以发现由于历史帧目标观测高度的突变，而平滑算法收敛较慢，导致在7040（10s）时刻，综合多因子关联算法选择的是与历史平滑高度相近的一次点迹进行相关，而实际上图2中的这四个点迹，最下面一个点迹（高度值最小）的观测高度与目标真实高度（二次高度）最为接近。图2高度平滑算法对高度数据的影响1.4信噪比起伏扰动影响8由于信噪比起伏扰动，在三波束比幅测高雷达中，部