本發(fā)明屬于雷達(dá)
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及采用高重頻大帶寬的信號(hào)體制抑制雜波的方法，具體地說是通過高重頻大帶寬的方法保證火箭彈完成精確點(diǎn)打擊并且有效地提高末制導(dǎo)階段的抗雜波能力。
背景技術(shù)：
：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國防要求的不斷提高，國防武器的發(fā)展也逐步邁進(jìn)了信息化的時(shí)代?；鸺龔椌哂猩涑踢h(yuǎn)、發(fā)射平臺(tái)簡單、殺傷力大、機(jī)動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中不可或缺的壓制性武器。然而常規(guī)的火箭彈僅僅具備面打擊能力，不能滿足遠(yuǎn)程精確打擊火力的要求，所以自上個(gè)世紀(jì)90年代開始，制導(dǎo)火箭彈技術(shù)便迅速的發(fā)展起來并投放于軍事使用。制導(dǎo)火箭彈在保證射程和殺傷力的同時(shí)能夠有效的提高打擊目標(biāo)的精確性，為了滿足較高精確度的軍事需求，如何進(jìn)一步提高制導(dǎo)火箭的精確性就成為了人們研究的熱點(diǎn)問題。為了進(jìn)一步提高制導(dǎo)火箭的精確性，首先需要分析在制導(dǎo)方向上有哪些因素會(huì)對(duì)制導(dǎo)火箭的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，婁文忠等人建立了彈頭引信空氣附面層計(jì)算模型，他認(rèn)為飛行氣動(dòng)熱會(huì)影響彈頭引信的可靠性，因此使用有限元分析的方法，對(duì)引信內(nèi)部不同的材料進(jìn)行建模分析，通過獲取火箭彈的整個(gè)飛行彈道的特征建立氣流密度層函數(shù)以及火箭彈頭引信空氣附面層的熱特性，獲得引信表面和內(nèi)部的溫度場特征，此方法有效的提高了制導(dǎo)火箭的精確性。此外在制導(dǎo)方式上也涌現(xiàn)出來了新的想法，阿聯(lián)酋和美國雷聲公司合作研發(fā)了半主動(dòng)激光制導(dǎo)火箭彈，能夠通過激光提前鎖定目標(biāo)并且實(shí)現(xiàn)高精度的打擊，通過激光制導(dǎo)不僅降低了成本提高了準(zhǔn)確性，還能減少附帶毀傷，很大程度上提高了制導(dǎo)技術(shù)的靈活性。打擊目標(biāo)由激光器決定，可以為地面上的目標(biāo)，也可以是移動(dòng)的機(jī)載目標(biāo)，這就解決了常規(guī)制導(dǎo)中存在的一些局限性，能夠在無人機(jī)上得以很好的應(yīng)用。對(duì)制導(dǎo)火箭精確性的提高，還可以通過對(duì)制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行修正來實(shí)現(xiàn)，優(yōu)化已有控制系統(tǒng)的性能，龍騰等人分析了頻率步進(jìn)系統(tǒng)的性能優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)一步提出了調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)信號(hào)的優(yōu)化模型，這種信號(hào)與先前的系統(tǒng)相比，不僅可以保證發(fā)射能量和總帶寬，還能提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率，實(shí)現(xiàn)高效而準(zhǔn)確的打擊；秦永元等人對(duì)多管火箭武器系統(tǒng)(mlrs)進(jìn)行了修正，加裝了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)并進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)從而形成了一種新的制導(dǎo)火箭彈，修正后的mlrs系統(tǒng)，具有較低成本的同時(shí)還很大程度的提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。通過傳遞對(duì)準(zhǔn)的方法，將主慣導(dǎo)的速度和位置對(duì)準(zhǔn)信息經(jīng)過誤差補(bǔ)償后用“速度+姿態(tài)”的匹配方案傳遞給子慣導(dǎo)，有效的完成了子慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性能，系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間還非常的小。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于在上述已有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究制導(dǎo)火箭的精度問題，提出一種高效能、高精度、高數(shù)據(jù)率的高重頻頻率步進(jìn)雷達(dá)導(dǎo)引頭波形設(shè)計(jì)的方法。通過毫米波、大帶寬、步進(jìn)頻和重高頻的技術(shù)方法，解決信雜噪比下降、主瓣雜波多普勒譜寬展寬以及彈目之間的高速運(yùn)動(dòng)引起越距離單元走動(dòng)現(xiàn)象，達(dá)到增強(qiáng)精確打擊的目的。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：首先確定合成帶寬、頻率步進(jìn)量的值，通過取值范圍的限定給脈沖寬度預(yù)設(shè)一個(gè)初始值，判斷脈沖重復(fù)頻率的取值范圍是否為空集，若為空集則返回重新預(yù)設(shè)脈沖寬度的初始值，若不是空集則進(jìn)一步確定脈沖累計(jì)點(diǎn)數(shù)的值。其具體過程包括如下：步驟1，通過距離分辨率δr和信雜比檢測(cè)門限對(duì)合成帶寬b進(jìn)行限制，并且確定合成帶寬b的取值。步驟2，給定一個(gè)幀內(nèi)脈沖數(shù)值n，采用頻域的合成帶寬法確定頻率步進(jìn)量δf，此方法下只需考慮關(guān)系δf＝(b-b1)/(n-1)，同時(shí)，δf＜b1，其中，b1為幀內(nèi)子脈沖帶寬，即當(dāng)合成帶寬b和幀內(nèi)脈沖數(shù)值n、幀內(nèi)子脈沖帶寬b1的取值已知時(shí)，δf可唯一確定。步驟3，確定脈沖重復(fù)頻率prf1的下限以及脈沖寬度t的上限，并且給脈沖寬度t預(yù)設(shè)一個(gè)初值。步驟4，確定脈沖重復(fù)頻率prf1的取值范圍及取值，如果取值范圍為空集，說明預(yù)設(shè)的脈沖寬度t的初值不合理，返回步驟3，重新給脈沖寬度t設(shè)置一個(gè)初值。步驟5，響應(yīng)于取值范圍不為空集，確定脈沖積累點(diǎn)數(shù)n的值：式中pt為發(fā)射峰值功率，g為天線增益，λ為雷達(dá)信號(hào)波長，σt為目標(biāo)散射截面積，α0為大氣衰減系數(shù)，rmax為最大作用距離，k為波爾茲曼常數(shù)，t0為標(biāo)準(zhǔn)溫度，fn為噪聲系數(shù)，l為系統(tǒng)損耗，br為接收機(jī)帶寬，snrmin為信噪比檢測(cè)門限。步驟6，根據(jù)最大作用距離、不模糊距離和盲區(qū)距離確定上述波形適用的距離范圍。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.大帶寬可以顯著提高末制導(dǎo)階段的徑向距離分辨率，從而減小高速火箭彈處理單元內(nèi)的地、海雜波面積。本發(fā)明所使用的步進(jìn)頻合成的大帶寬信號(hào)能夠降低系統(tǒng)對(duì)采樣率和帶寬的要求，在實(shí)現(xiàn)與普通方法同樣效果的精確度的同時(shí)有效的減少了系統(tǒng)的實(shí)際工作帶寬，以此增強(qiáng)了系統(tǒng)在工程上的可實(shí)施性。2.本發(fā)明在低成本的合成大帶寬基礎(chǔ)上采用“高重頻”設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)保證了脈沖重復(fù)周期不但不超過最大作用距離對(duì)應(yīng)的目標(biāo)回波時(shí)延，還大于雷達(dá)主瓣照射區(qū)域俯仰波束覆蓋距離范圍，從而消除了雜波的干擾也提高了不模糊測(cè)速范圍，并且可以提高數(shù)據(jù)率，削弱導(dǎo)彈高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致目標(biāo)越距離單元走動(dòng)的影響。附圖說明圖1是本發(fā)明的流程圖；圖2是彈目相對(duì)位置示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與有關(guān)發(fā)明相關(guān)的部分。參考圖1，示出了根據(jù)本申請(qǐng)的高速彈載雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法的一個(gè)實(shí)施例的流程100。所述的高速彈載雷達(dá)波形設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：步驟101，通過距離分辨率和信雜比門限值對(duì)合成帶寬進(jìn)行限制，并且確定合成帶寬的取值。設(shè)雷達(dá)最大作用距離為rmax，距離分辨率為δr，光速為c，則合成帶寬b首先應(yīng)滿足：由于高速彈大俯沖角條件下的背景雜波急劇增強(qiáng)，信雜比檢測(cè)門限成為制約最大作用距離的一個(gè)主要因素，具體關(guān)系如下：式中bmin為所述最大作用距離rmax所需的最小合成帶寬，σt為目標(biāo)散射截面積，β為雷達(dá)波束掠海角或擦地角，θ0.5為3db波束寬度，scrmin為信雜比檢測(cè)門限，γ0為雜波背景反射率，tanβ為β的正切值。由上式可以看出信雜比檢測(cè)門限決定所述最大作用距離rmax時(shí)也對(duì)所述合成帶寬b做了如下限制，即：步驟102，給定幀內(nèi)脈沖數(shù)值，采用頻域的合成帶寬法確定頻率步進(jìn)量。給定一個(gè)幀內(nèi)脈沖數(shù)值n，采用頻域的合成帶寬法確定頻率步進(jìn)量δf，此方法下只需考慮關(guān)系δf＝(b-b1)/(n-1)，同時(shí)δf＜b1，其中，b1為幀內(nèi)子脈沖帶寬，即當(dāng)合成帶寬b、幀內(nèi)脈沖數(shù)n、幀內(nèi)子脈沖帶寬b1的取值已知時(shí)，δf可唯一確定。步驟103，確定脈沖重復(fù)頻率的下限以及脈沖寬度的上限，并且給脈沖寬度預(yù)設(shè)一個(gè)初值。確定脈沖重復(fù)頻率prf1的下限以及脈沖寬度t的上限，并且給脈沖寬度t預(yù)設(shè)一個(gè)初值。求解主瓣雜波多普勒譜寬δfd，主瓣雜波多普勒譜寬δfd對(duì)脈沖重復(fù)頻率prf1的確定也有一定限制，圖2為彈目之間的相對(duì)位置關(guān)系，即導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的相對(duì)位置關(guān)系，其中，201表示導(dǎo)彈，202橢圓形圈定的區(qū)域表示目標(biāo)所在的區(qū)域。設(shè)vm為導(dǎo)彈飛行速度，α為雷達(dá)主波束方位角，β為雷達(dá)主波束俯沖角，λ為雷達(dá)信號(hào)波長，則雷達(dá)主波束中心多普勒頻率fd為：根據(jù)上述公式并結(jié)合3db波束寬度θ0.5，得到所述主瓣雜波多普勒譜寬δfd為：確定脈沖重復(fù)頻率prf1的下限以及脈沖寬度t的上限：由于脈沖重復(fù)頻率prf1和幀重復(fù)頻率prf2滿足關(guān)系prf1＝n·prf2。為了滿足主瓣雜波不模糊，要求幀重復(fù)頻率prf2應(yīng)大于主瓣雜波多普勒譜寬δfd，因此有：prf1＞n·δfd同時(shí)考慮到占空比ηmax的要求，即prf1·t＜ηmax，所以：或步驟104，確定脈沖重復(fù)頻率的取值范圍及取值，如果脈沖重復(fù)頻率取值范圍為空集，說明預(yù)設(shè)的脈沖寬度t的初值不合理，返回步驟103，重新給脈沖寬度t設(shè)置一個(gè)初值。求解不模糊距離對(duì)脈沖重復(fù)頻率的限制：設(shè)雷達(dá)感興趣的距離區(qū)間長度為ract其中，ract可由波束覆蓋范圍確定，脈沖寬度t對(duì)應(yīng)的盲區(qū)距離為ct/2。為了避免距離上的折疊問題，工程應(yīng)用中常要求雷達(dá)不模糊距離ru大于感興趣的距離區(qū)間長度與盲區(qū)距離之和，即：ru＞ract+ct/2同時(shí)要求不模糊距離ru與脈沖重復(fù)頻率prf1滿足如下限制關(guān)系：再由prf1＞n·δfd和確定脈沖重復(fù)頻率prf1的取值范圍和取值。步驟105，響應(yīng)于取值范圍不為空集，確定脈沖積累點(diǎn)數(shù)。設(shè)雷達(dá)3db波束寬度為θ0.5，脈沖重復(fù)周期為tr，雷達(dá)天線掃描速度為ωs，考慮到波束駐留時(shí)間的限制，天線掃過點(diǎn)目標(biāo)的時(shí)間內(nèi)目標(biāo)的回波脈沖數(shù)應(yīng)滿足如下關(guān)系：同時(shí)考慮到數(shù)據(jù)率ts的限制，天線掃過點(diǎn)目標(biāo)的總的積累時(shí)間應(yīng)小于1/ts，即n·tr＜1/ts,因此可得：n＜1/trts速度分辨率σv與脈沖積累點(diǎn)數(shù)n滿足如下關(guān)系：σv＝λprf1/2n因此當(dāng)速度分辨率σv小于某一值σv0，可得：n＞λprf1/2σv0考慮到信噪比的約束，可得幀積累個(gè)數(shù)nf滿足：由關(guān)系式n＝n·nf可得：式中pt為發(fā)射峰值功率，g為天線增益，λ為雷達(dá)信號(hào)波長，σt為目標(biāo)散射截面積，α0為大氣衰減系數(shù)，rmax為最大作用距離，k為波爾茲曼常數(shù)，t0為標(biāo)準(zhǔn)溫度，fn為噪聲系數(shù)，l為系統(tǒng)損耗，br為接收機(jī)帶寬，snrmin為信噪比檢測(cè)門限，nf為幀積累個(gè)數(shù)。步驟106，根據(jù)最大作用距離、模糊距離和盲區(qū)距離確定波形適用的距離范圍。根據(jù)上述最大作用距離rmax、上述不模糊距離ru和上述盲區(qū)距離ct/2最終確定波形適用的距離范圍r，即rmin＜r＜rmax，其中rmin＝rmax-ru+ct/2，rmin表示上述波形適用范圍r的下限。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可通過仿真數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明。1.仿真參數(shù)在本實(shí)驗(yàn)中，某高速彈載雷達(dá)導(dǎo)引頭的工作波段為ka波段(λ＝8.6mm)，其技術(shù)指標(biāo)要求如下：最大作用距離rmax為30km，方位角α為23°，俯沖角β為60°，導(dǎo)彈飛行速度vm為1200m/s，占空比ηmax小于30％，距離分辨率δr為1m，速度分辨率1m/s，3db波束寬度θ0.5為2.9°，目標(biāo)信雜比檢測(cè)門限scrmin為13db，數(shù)據(jù)率ts為50hz，目標(biāo)散射截面積σt大于1000m2。2.仿真數(shù)據(jù)處理結(jié)果及分析2.1影響合成帶寬的參數(shù)取值見表1(γ0的取值以4級(jí)海情為例)。表1影響合成帶寬的參數(shù)取值參數(shù)rmaxδrβθ0.5scrminγ0σt取值30km1m60°2.9°13db-11db1000m2由距離分辨率δr的限制可得b≥150mhz，由信雜比的限制可得b≥625mhz。綜上，取合成帶寬b＝750mhz。頻率步進(jìn)量δf的選擇取幀內(nèi)脈沖數(shù)n＝8，幀內(nèi)子脈沖帶寬b1＝120mhz，由關(guān)系式δf＝(b-b1)/(n-1)可得頻率步進(jìn)量δf＝90mhz。脈沖寬度t的選擇由于導(dǎo)彈飛行速度vm＝1200m/s，計(jì)算主瓣雜波多普勒譜寬為δfd＝2.76khz；由prf1＞n·δfd可得脈沖重復(fù)頻率prf1＞22.08khz；由可得脈沖寬度t＜13.6μs，因此預(yù)設(shè)t＝10μs。脈沖重復(fù)頻率prf1的選擇當(dāng)t＝10μs時(shí)，可得prf1＞42khz(ract＝2km)，prf1＞22.08khz，prf1＜30khz；綜上，prf1在22.08～30khz范圍內(nèi)取得，最終確定prf1＝25khz。脈沖積累點(diǎn)數(shù)n的選擇由于prf1＝25khz，因此脈沖重復(fù)周期tr＝40μs，影響脈沖積累點(diǎn)數(shù)的參數(shù)取值見表2。表2影響脈沖積累點(diǎn)數(shù)的參數(shù)取值參數(shù)取值參數(shù)取值tr40μsα00.16db/kmηmax30％k1.38×10-23rmax30kmt0290kpt40wfn5dbg35dbl12dbλ8.6mmbr36mhzσt1000m2b750mhznf16(snr)min13dbθ0.52.9°ωs60°/sts50hzσv01m/s由可得n≤1208；由n<1/trts可得n<500；由n>λprf1/2σv0可得n>108；由和可得n≥80(此時(shí)nf≥10)，因此108<n<500，考慮到積累時(shí)間不宜過長和fft運(yùn)算方便，最終確定積累個(gè)數(shù)n＝128。當(dāng)prf1＝25khz，t＝10μs，c＝3×108時(shí)，由可得不模糊距離ru為6km，盲區(qū)距離ct/2為1.5km，由于最大作用距離為30km，30-6+1.5＝25.5，所以上述參數(shù)可滿足25.5～30km的波形設(shè)計(jì)。其他作用距離上的波形設(shè)計(jì)可依據(jù)上述步驟一一完成。2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)論：本發(fā)明中詳細(xì)介紹了高重頻頻率步進(jìn)雷達(dá)導(dǎo)引頭波形設(shè)計(jì)的過程以及所需要的理論支持，并結(jié)合工程應(yīng)用完成了引導(dǎo)頭設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能夠有效的解決火箭彈技術(shù)目前所存在的雷達(dá)導(dǎo)引頭波形設(shè)計(jì)的問題，并且提高了制導(dǎo)火箭的準(zhǔn)確性。當(dāng)前第1頁12