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文献阅读笔记：机载火控雷达工作模式

news 2025/9/27 11:13:12

Summary

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【研究背景与问题提出】现代机载武器性能的提升和战场环境的复杂化，对机载火控雷达的要求越来越高。为使战机具有"先敌发现，先敌攻击，先敌摧毁"的能力以夺取战场制空权，机载火控雷达在过去的几十年里发展迅猛，如今已成为现代空军执行空战任务、取得制空权的过程中不可或缺的重要装备。有源相控阵等先进技术的应用使得机载火控雷达功能扩展、性能提升，但也加剧耗费了有限的雷达资源。因此，研究如何实现雷达资源的最佳调度管理，如何合理地兼顾多任务和数据率要求以发挥出雷达最大的整体效能，就显得至关重要。

【研究目的与核心目标】本文以现有的相控阵雷达资源管理方法和模型为立足点，以机载火控雷达独特的工作模式管理和功率管理技术为着眼点，结合实战应用，从技术、战术两个角度，深入分析了工作模式管理和功率管理的基本原理，进而从理论层面提出了相应的资源管理方法，从工程应用层面建立了相对完善的仿真模型，并针对典型战情进行仿真验证。

【研究方法与技术路线，结果与发现】全文主要内容共分为四个部分：

首先，阐述了课题研究的背景和意义，从工作模式管理、功率管理和机载雷达仿真技术三个方面分别介绍了相关问题的研究现状，并对全文的主要工作和结构安排进行概括性说明。
其次，研究了机载火控雷达工作模式管理方法并建模。首先根据信号样式，对三种重频模式下搜索/截获与跟踪的信号处理过程进行建模；然后从作战模式角度，对空-空和空-面两种态势下的典型工作模式进行分析和建模；最后结合战术应用背景，对工作模式的使用策略和典型参数进行建模，从而建立了相对完善的机载火控雷达工作模式管理模型。
随后，研究了机载火控雷达功率管理的仿真实现方法并建模。论述了功率管理的基本原理，分析截获形成的"五域"条件，进而给出截获概率的一般表达式，并从雷达体制和目标类型两个角度分析了影响截获概率及功率管理策略的因素。随后重点设计了功率管理的四步实现流程并建立仿真模型，总结出一种可行的机载火控雷达功率管理实现方法。
最后，通过对两种战情想定下的功率管理建模仿真，对典型工作模式及其功率管理模型进行仿真研究。将目标类型和雷达体制交叉组合，选取出四种具有代表性的工作模式，分别建立功率管理模型，再根据已建立的工作模式使用策略模型，给出空-空和空-地两种情况下的典型战情想定，并对其全程的功率管理进行仿真。结果表明，本文所提的功率管理实现方法是可行且有效的。

【结论与意义】本文针对机载火控雷达的工作模式管理和功率管理技术进行了分析和研究，提出了一种机载雷达功率管理实现方法，建立了相对完善的机载火控雷达数学模型和仿真模型，并针对设定的典型场景进行仿真，验证了方法的有效性。本文的研究成果完善了雷达电子战建模仿真的理论体系，为机载火控雷达的发展提供技术储备，并能为相关对抗仿真评估系统提供模型支撑。

Research Objective

研究如何实现雷达资源的最佳调度管理，如何合理地兼顾多任务和数据率要求以发挥出雷达最大的整体效能

Background / Problem Statement

问题背景：现代战机"先敌发现，先敌攻击，先敌摧毁"需求------机载火控雷达------有源相控阵技术------由于任何雷达事件都将消耗有限的雷达资源，复杂的功能也必将加重资源调度的任务量。因此研究如何实现雷达资源的最佳调度管理，如何合理兼顾多任务和数据率要求以发挥出雷达最大的整体效能，就显得至关重要------研究工作模式管理和功率管理

机载雷达仿真系统：
资源管理模型：在这里插入图片描述

工作模式管理

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边扫描边跟踪（Track While Scan,TWS）是指通过搜索得到一帧数据后，利用在这一帧中得到的所有观测数据进行数据处理，即进行数据的相关、互联、滤波，以完成多目标跟踪的任务。这种模式为机载雷达提供了一种初步的多目标监视策略，但由于受数据率的限制，跟踪精度较低，较适用于对多个一般威胁程度目标的跟踪。下面分四个方面对该模式进行建模。

搜索加跟踪（Track And Search,TAS）模式是指依靠相控阵天线波束扫描的灵活性和时间分割原理，跟踪和搜索以不同的数据率交替进行的工作模式。该模式为相控阵雷达所特有，能够充分发挥相控阵天线波束捷变的潜力，但同时也将耗费更多的雷达资源

TAS模式能够利用相控阵雷达波束捷变和能量可控的特点，对资源的配置和调度更加灵活多变，可以按目标机动等情况进行调整，达到较高的跟踪数据率，从而大幅度提高跟踪精度和稳定性。

根据每种模式的信号形式、解模糊处理、扫描方式等特点，可以分析得到其各自适用的目标状态、作用距离、多目标监视能力等具体特征。

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多视 $→\rightarrow$ ------一个驻留/一个波束位置指向-单个目标报告-一个完整脉组-PRF不同的多个视
一视 $→\rightarrow$ ------PRF相同、RF可以不同的多个CPI
CPI $→\rightarrow$ ------频率相同、PRF相同

功率管理

功率管理是机载火控雷达资源管理的重要组成部分，也是低截获概率技术的重要实现途径，目的是通过实时调节发射机信号参数，将雷达信号被敌方截获的概率控制在一个极低的水平。

LPI雷达经常采用的频率捷变技术只是增加截获接收机分选和识别信号的难度，对截获概率没有影响，故这里不作考虑。

时空频能极化脉冲累计数决定了多功能雷达信号的截获概率：
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$PI=1−(1−PIf⋅PIe⋅PIt⋅PIs⋅PIp)nP_{I} = 1 - (1 - P_{If} \cdot P_{Ie} \cdot P_{It} \cdot P_{Is} \cdot P_{Ip})^n$
雷达探测最大作用距离：
$RD4=Pt⋅GR2⋅GRP⋅λ2⋅σ(4π)3⋅PRg⋅LRR_D^4 = \frac{P_t \cdot G_R^2 \cdot G_{RP} \cdot \lambda^2 \cdot \sigma}{\left(4\pi\right)^3 \cdot P_{Rg} \cdot L_R}$
截获接收机最大截获距离：
$RI2=PI⋅GRI⋅GI⋅GIP⋅λ2(4π)2⋅PI8⋅LIR_I^2 = \frac{P_I \cdot G_{RI} \cdot G_I \cdot G_{IP} \cdot \lambda^2}{(4\pi)^2 \cdot P_{I8} \cdot L_I}$

典型工作模式及功率管理仿真

根据雷达方程计算截获接收机信噪比，从而计算截获接收机检测概率，最终计算出截获概率，然后代入公式，计算在不同位置处雷达的截获概率、信噪比、功率、累积时间变化情况，从而判断在不同情况下需要进行哪些优化以降低截获概率。

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Notes

能够有效抑制地杂波是PD雷达最突出的优势，这里采用数字高通滤波的方法令由主瓣进入的地面固定目标回波衰减。中PRF信号处理中需要进行距离-多普勒二维CFAR，并先后解模糊。其中解模糊时常采用多个重频的方法，选取8个不同的中PRF为一组，采用3/8规则进行检测，即目标须在至少三重PRF中被检测到才判定存在。

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