航空集群收发分置协同探测编队构型研究
发布时间：2021-01-28 09:24
隐身飞机雷达波具有前向、侧向散射大,后向散射小的特点,从隐身飞机雷达散射截面的空间差异分布入手,针对航空集群收发分置协同探测编队构型问题,建立集群收发分置协同探测数学模型;基于空间分割法,对影响集群雷达探测能力的两个重要因素,接收机方位角和收-发雷达之间的基线距离进行仿真分析。仿真结果表明:收发分置模式下,集群中任一节点都能形成一定的探测能力;将接收机部署在0°附近,基线距离约为5倍单机迎头探测距离时,收发分置协同探测面积取得最大化,达到雷达单独作用下的5.5倍,此时最远探测边界距收-发基线的距离和探测区最大宽度都取得较大值。
【文章来源】：现代雷达. 2016,38(12)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
隐身飞机模型在不同发射机方位角下的双站ＲCS分布图
双站ＲCS分布图航空集群协同探测就是航空平台在执行反隐身作战任务时，合理地协调两(多)架作战平台之间的探测行为，使得探测资源得以合理运用，获得较高的作战效能，顺利实现反隐身探测任务［11－12］。通过不同传感器(不同频段的雷达)在大角度范围内从不同方位照射隐身飞机，所有截获的信号由数据处理中心进行数据融合处理，既可利用隐身飞机的空域缺口，又可利用其频域缺口，不仅能够较早地探测、发现隐身目标，而且还能够凭借其独特的信息融合优势对隐身目标进行定位跟踪，达到反隐身探测的目的，基本原理如图2所示。考虑到战斗机机载雷达存在最大扫描角的限制，图2中“T”表示雷达发射节点部署有源探测雷达，第一、二类配置分别表示将接收节点布设在不同的探测方位，节点“1－1～1－5”，“2－1～2－5”为雷达接收节点的近界和远界，在其空间范围内部署无源探测雷达，所有接收雷达均处于静默接收状态;灰色扇形区域代表机载有源雷达“自发自收”形成的探测空域，对应后文图3和图6下方的扇形区域;以近界接收节点1－3为例，在接收机和发射机保持良好通信条件下，扇形区域A代表战斗机被动探测模式下对隐身飞机的探测区域，对应图3和图6中上方区域;运用集群多节点协同探测，在保护己方作战单元的前提下，能够极大地拓展对隐身飞机的探测区域。图2航空集群雷达协同探测原理示意图2航空集群收发分置协同探测数学模型及求解方法2．1航空集群收发分置协同探测数学模型通过调整发射、接收天线之间的夹角和目标姿态角来获取隐身飞机的双站ＲCS特性［13］。考虑方向图传播因子、损耗因子的情况下，双基雷达方程为［14－15］(ＲTＲＲ)2max=PTGTGＲλ2σBF2TF2B(4π)3
图3接收机在不同方位下的收发分置协同探测区图4收发分置协同探测面积随接收机方位的变化趋势如图5所示，随着接收机方位角的增大，其前置距离不断增大，因而最远可探测点与发射机水平线(θ=0°)之间的距离也线性增大，拐点出现在46°方位角，其后距离不再增加。在考虑探测面积最大的前提下，兼顾最远探测距离，收发分置模式下的最优构型，接收机的部署方位应在0°～50°的范围。图5收发分置下，最远探测点距发射机水平线距离3．2探测能力随基线距离变化规律仿真中，考虑机载雷达扫描角为±60°，并将雷达“自发自收”对某隐身飞机的迎头探测距离rT作为距离基准。从图6、图7中探测域的变化可以看出，当接收机位于发射机正侧方(0°方位角)时，探测面积随着基线距离的增大先增后降，最大值出现在ＲL=5．0rT附近，探测面积达到雷达单独作用下探测面积的5．5倍(图6c))。随着收－发基线距离继续增大，探测区域已出现萎缩，探测面积明显下降，逐步丧失探测能力。图6不同收－发基线距离下收发分置协同探测区图7收发分置协同探测面积随基线距离的变化趋势通过对探测能力随基线距离、接收机方位角变化规律的分析，综合考虑这两项因素，如图8所示，当接收机方位角在0°～50°，基线距离约为5倍单机迎头探测距离时，收发分置协同探测取得较大探测面积，尤其是当接收机方位角为0°附近，最大探测面积达到雷达单独作用下探测面积的5．5倍，此时最远探测边界距收－发基线的距离和探测面最大宽度都取得较大值。图8收发分置协同探测面积与收发基线距离、接收机方位的关系—39—·总体工程·朱磊，等:航空集群收发分置协同探测编队构型研究2016，38(12)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FEKO的典型目标建模与静态RCS数据库的建立[J]. 王明琨,张晨新,张小宽. 科技通报. 2014(11)
[2]大规模无人系统集群智能控制方法综述[J]. 梁晓龙,孙强,尹忠海,王亚利,刘苹妮. 计算机应用研究. 2015(01)
[3]复合式双基地雷达网反隐身性能研究[J]. 张新勋,张兵,皇甫流成,李建强. 火力与指挥控制. 2014(03)
[4]基于云协同的网络集群反隐身火控系统设计[J]. 高晓光,万开方,李波,刘学全. 系统工程与电子技术. 2013(11)
[5]一种用于隐身目标探测的外辐射源雷达组网系统[J]. 陈建军,王江涛,李大圣,王盛利. 数据采集与处理. 2013(04)
[6]基于GDOP的多基地雷达布站优化研究[J]. 牛超,张永顺. 现代防御技术. 2013(03)
[7]双基地雷达探测范围的三维可视化研究[J]. 孟慧军,袁修久,张敬卓,赵学军. 计算机工程. 2012(07)
[8]2010年隐身与反隐身技术发展情况[J]. 赵培聪. 现代雷达. 2011(04)
[9]隐身飞机目标探测方法研究[J]. 黄坤,张剑,雷静,吴定刚,董晓明. 舰船电子工程. 2010(05)
[10]机-机双基地雷达若干关键技术研究[J]. 王喜,王更辰. 电光与控制. 2009(07)
硕士论文
[1]多传感器组网及反隐身、抗干扰接力跟踪技术研究[D]. 马勇.哈尔滨工业大学 2008
[2]飞行器翼面的RCS计算及分析[D]. 李荣强.电子科技大学 2007
本文编号：3004750
【文章来源】：现代雷达. 2016,38(12)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
隐身飞机模型在不同发射机方位角下的双站ＲCS分布图
双站ＲCS分布图航空集群协同探测就是航空平台在执行反隐身作战任务时，合理地协调两(多)架作战平台之间的探测行为，使得探测资源得以合理运用，获得较高的作战效能，顺利实现反隐身探测任务［11－12］。通过不同传感器(不同频段的雷达)在大角度范围内从不同方位照射隐身飞机，所有截获的信号由数据处理中心进行数据融合处理，既可利用隐身飞机的空域缺口，又可利用其频域缺口，不仅能够较早地探测、发现隐身目标，而且还能够凭借其独特的信息融合优势对隐身目标进行定位跟踪，达到反隐身探测的目的，基本原理如图2所示。考虑到战斗机机载雷达存在最大扫描角的限制，图2中“T”表示雷达发射节点部署有源探测雷达，第一、二类配置分别表示将接收节点布设在不同的探测方位，节点“1－1～1－5”，“2－1～2－5”为雷达接收节点的近界和远界，在其空间范围内部署无源探测雷达，所有接收雷达均处于静默接收状态;灰色扇形区域代表机载有源雷达“自发自收”形成的探测空域，对应后文图3和图6下方的扇形区域;以近界接收节点1－3为例，在接收机和发射机保持良好通信条件下，扇形区域A代表战斗机被动探测模式下对隐身飞机的探测区域，对应图3和图6中上方区域;运用集群多节点协同探测，在保护己方作战单元的前提下，能够极大地拓展对隐身飞机的探测区域。图2航空集群雷达协同探测原理示意图2航空集群收发分置协同探测数学模型及求解方法2．1航空集群收发分置协同探测数学模型通过调整发射、接收天线之间的夹角和目标姿态角来获取隐身飞机的双站ＲCS特性［13］。考虑方向图传播因子、损耗因子的情况下，双基雷达方程为［14－15］(ＲTＲＲ)2max=PTGTGＲλ2σBF2TF2B(4π)3
图3接收机在不同方位下的收发分置协同探测区图4收发分置协同探测面积随接收机方位的变化趋势如图5所示，随着接收机方位角的增大，其前置距离不断增大，因而最远可探测点与发射机水平线(θ=0°)之间的距离也线性增大，拐点出现在46°方位角，其后距离不再增加。在考虑探测面积最大的前提下，兼顾最远探测距离，收发分置模式下的最优构型，接收机的部署方位应在0°～50°的范围。图5收发分置下，最远探测点距发射机水平线距离3．2探测能力随基线距离变化规律仿真中，考虑机载雷达扫描角为±60°，并将雷达“自发自收”对某隐身飞机的迎头探测距离rT作为距离基准。从图6、图7中探测域的变化可以看出，当接收机位于发射机正侧方(0°方位角)时，探测面积随着基线距离的增大先增后降，最大值出现在ＲL=5．0rT附近，探测面积达到雷达单独作用下探测面积的5．5倍(图6c))。随着收－发基线距离继续增大，探测区域已出现萎缩，探测面积明显下降，逐步丧失探测能力。图6不同收－发基线距离下收发分置协同探测区图7收发分置协同探测面积随基线距离的变化趋势通过对探测能力随基线距离、接收机方位角变化规律的分析，综合考虑这两项因素，如图8所示，当接收机方位角在0°～50°，基线距离约为5倍单机迎头探测距离时，收发分置协同探测取得较大探测面积，尤其是当接收机方位角为0°附近，最大探测面积达到雷达单独作用下探测面积的5．5倍，此时最远探测边界距收－发基线的距离和探测面最大宽度都取得较大值。图8收发分置协同探测面积与收发基线距离、接收机方位的关系—39—·总体工程·朱磊，等:航空集群收发分置协同探测编队构型研究2016，38(12)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FEKO的典型目标建模与静态RCS数据库的建立[J]. 王明琨,张晨新,张小宽. 科技通报. 2014(11)
[2]大规模无人系统集群智能控制方法综述[J]. 梁晓龙,孙强,尹忠海,王亚利,刘苹妮. 计算机应用研究. 2015(01)
[3]复合式双基地雷达网反隐身性能研究[J]. 张新勋,张兵,皇甫流成,李建强. 火力与指挥控制. 2014(03)
[4]基于云协同的网络集群反隐身火控系统设计[J]. 高晓光,万开方,李波,刘学全. 系统工程与电子技术. 2013(11)
[5]一种用于隐身目标探测的外辐射源雷达组网系统[J]. 陈建军,王江涛,李大圣,王盛利. 数据采集与处理. 2013(04)
[6]基于GDOP的多基地雷达布站优化研究[J]. 牛超,张永顺. 现代防御技术. 2013(03)
[7]双基地雷达探测范围的三维可视化研究[J]. 孟慧军,袁修久,张敬卓,赵学军. 计算机工程. 2012(07)
[8]2010年隐身与反隐身技术发展情况[J]. 赵培聪. 现代雷达. 2011(04)
[9]隐身飞机目标探测方法研究[J]. 黄坤,张剑,雷静,吴定刚,董晓明. 舰船电子工程. 2010(05)
[10]机-机双基地雷达若干关键技术研究[J]. 王喜,王更辰. 电光与控制. 2009(07)
硕士论文
[1]多传感器组网及反隐身、抗干扰接力跟踪技术研究[D]. 马勇.哈尔滨工业大学 2008
[2]飞行器翼面的RCS计算及分析[D]. 李荣强.电子科技大学 2007
本文编号：3004750
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