外场测试中反射信号对舰载雷达侦察装备测向精度的影响

２０１５年４月　舰船电子对抗　Ａｐｒ．２０１５　第３８卷第２期　ＳＨＩＰＢｏＡＲＤ　ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣ　Ｃ０ＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥ　Ｖ０１．３８　ＮＯ．２　外场测试中反射信号对舰载雷达　侦察装备测向精度的影响　张兴华　（解放军９１４０４部队，秦皇岛０６６００１）　摘要：测向精度是舰载雷达侦察装备的重要技术指标，影响测向精度的因素很多，尤其是外界反射信号的影响，导致　内外场测试结果差异很大。利用内外场测试数据对外界反射信号，尤其是本舰反射信号对测向精度造成的影响进　行了分析，并进行了内场仿真验证。　关键词：外场；反射信号；雷达侦察；测向精度　中图分类号：ＴＮ９７１．１　文献标识码：Ａ　文章编号：ＣＮ３２—１４１３（２０１５）０２—００１９—０３　ＤｏＩ：１Ｏ．１６４２６／ｉ．ｃｎｋｉ．ｊｃｄｚｄｋ．２０１５．０２．００６　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　ｏｎ　Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ—ｆｉｎｄｉｎｇ　Ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　Ｓｈｉｐｂｏａｒｄ　Ｒａｄａｒ　Ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｏｕｔｆｉｅｌｄ　Ｔｅｓｔ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉｎｇ～ｈｕａ　（Ｕｎｉｔ　９１４０４　ｏｆ　ＰＬＡ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ　０６６００１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ—ｆｉｎｄｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｓｈｉｐｂｏａｒｄ　ｒａｄａｒ　ｒｅ—　ｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｏ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ—ｆｉｎｄｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｒｅ　ｖｅｒｙ　ｍｏｒｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｏｕｔｓｉｄｅ—ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ　ｓｉｇｎａｌｓ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｙ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒ—　ｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｉｅｌｄ　ａｎｄ　ｏｕｔｆｉｅｌｄ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｌａｒｇｅ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｉｅｌｄ　ａｎｄ　ｏｕｔｆｉｅｌｄ　ｔｅｓｔ　ｄａｔａ　ｏｎ　ｏｕｔｓｉｄｅ—ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ　ｓｉｇｎａｌｓ．ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｎｅｎｃｅ　ｏｆ　ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｓｈｉｐ　ｏｎ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ—ｆｉｎｄｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍｓ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｖｅ　ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｉｅｌｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｕｔｆｉｅｌｄ；ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ　ｓｉｇｎａｌ；ｒａｄａｒ　ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ；ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ—ｆｉｎｄｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ　０　引　言　境对雷达侦察装备的影响需要以内场仿真数据为基　础，综合分析内外场试验数据，确定装备安装条件和　外界环境的影响尤其是本舰反射和外界反射的　外界环境对测向精度造成的影响ｎ］。　干扰是影响舰载雷达侦察装备测向精度的重要因　素，经常会导致舰载雷达侦察装备在内外场测试的　１　确认装备状态　结果相差较大。目前的内场试验条件，并没有将影　确定外界反射信号是否对装备造成影响，首先　响较大的外界环境因素考虑在内，都是在较理想的　应确认装备状态。对设备的状态进行检查确认，通　环境下进行试验，因此内外场测向精度结果差别　过通道自检的方式可以检查到除了接收天线以外的　较大。　整个测向接收通道，对各个测向通道的脉幅值和测　内场仿真数据更能精确地体现出雷达侦察装备　向视频幅度（对应测向通道视频信号的模数转换量　自身的技术指标和性能，而外场试验数据则能真实　化编码计算所得）进行检查，确认设备各测向通道　地反映雷达侦察装备实际环境适应性。分析外界环　正常。　收稿日期：２０１５—０２—０９　２０　舰船电子对抗　第３８卷　差，将直接造成设备侦收显示的雷达信号因为方位　２　影响测向误差的因素　不同而增批，直接表现为测向误差跳动范围较大。　在确认装备状态后，应对外界环境及安装环境　进行分析。在测试海域，不可避免或多或少地有其　它舰船（如商船、货轮、渔船等）航行，还可能有其它　舰船锚泊。以扫描信号为例，在扫描过程中，波束扫　射到测试海域的其它舰船（如商船、货轮、渔船等）　时，将产生反射。　对侦察天线有较大影响作用的反射物主要是指　桅杆、烟囱和天线等高大物体，尤其是在反射物、侦　察天线和敌方雷达处于一条直线上时影响尤其大。　当反射物处于侦察天线和辐射源之间，反射物将会　遮挡大部分的信号，使侦察天线无法接收到信号。　当侦察天线处于反射物和辐射源之间时，反射物将　图２反射剖面图　会反射辐射源入射波至侦察天线，造成多径干扰，其　效果图如图１所示ｌ２］。　３　影响因素的验证　如果经现场对装备自身状态检查确认测向通道　工作状态正常，而测试所用多个辐射源在不同距离　上的测试结果均表现出误差趋势一致的现象，可以　初步判断测向误差增大是由于本舰的反射导致测向　通道接收的能量关系发生改变所致。根据装备的实　图１本舰反射物反射　际架设位置，周围的船甲板、通讯天线，烟囱、救生船　由于雷达到天线所在平台的距离远大于反射物　等都是反射体，当雷达信号照射到上面时，将会产生　和天线之间的距离，所以将入射波等效为平行波，＼　反　反射，反射信号从不同角度入射到测向接收天线口　射波相对于直射波的时间延迟可忽略不计。　面，信号能量可能产生叠加或抵消，等效于改变了接　图２显示了遮挡反射的剖面图，其中Ｒ　、Ｒ　分　收天线的方向图，从而引起较大的测向误差。此推　别是天线半径和反射物半径，　是天线与反射物之　论可以在微波暗室进一步加以验证＿３］。　间的距离，０　是反射物反射波最大入射角，则有：　为验证反射对测向的影响，在微波暗室进行了　Ｄ　Ｄ　０Ｅ—ａｒｃｔａｎ（　）　（１）　人为模拟设置反射体对测向精度的影响试验。在测　Ａｄ３　向天线的首尾方向各架设一块金属反射体，并且与　如信号产生反射，反射信号可能会照射到本舰。　转台的相对位置固定，以模拟本舰反射物对设备测　若反射信号入射角度与真实信号入射角度相差小于　向的影响。在其它测试环境一致的条件下，分别对　方位归并容差，将影响目标的方位更新；若反射信号　无反射和有反射进行了测向误差测试对比，测试误　入射角度与真实信号入射角度相差大于方位归并容　差曲线分别见图３和图４［＝４］。　测向误差曲线（无反射体）　图３无反射条件下测向误差曲线　第２期　张兴华：外场测试中反射信号对舰载雷达侦察装备测向精度的影响　测向误差曲线（有反射体）　２ｌ　图４有反射条件下测向误差曲线　根据测试误差曲线对比明显可以看出，由于反　射导致在某些方位上的测向误差明显增大。根据　２种条件下的方向图可以看出，反射既可能产生能　量叠加，也可能产生能量抵消。由于条件所限，无法　模拟本舰反射的真实情况，也无法模拟出本舰以外　的反射对测向的影响。根据模拟本舰反射对测向的　影响测试结果表明：本舰的反射将会改变各测向接　收天线的能量关系，等效于改变了测向接收天线的　方向图，从而引起较大的测向误差。　在微波暗室中也可以验证本舰反射的稳定性。　在微波暗室架设反射体模拟本舰反射的情况下，测　试条件和测试环境不做任何变化，连续测试多次，将　多次的测试误差曲线和方向图进行对比，可得出本　舰的反射基本是稳定的、一致的。　通过对采集的原始脉冲描述字（ＰＤＷ）数据进　行分析，对于某部辐射源，在一个扫描周期内，会多　次采样（时间间隔不定）到该雷达的ＰＤＷ数据，脉　冲三参数（载频、脉宽、重频）一致，仅方位与真实入　射角度相差较多，并且脉冲包络特点明显规整，这正　是外界反射信号的特点。同样可以通过此种方式确　定外界反射信号的存在，并分析对雷达侦察装备造　成的影响。　以典型的雷达侦察装备为例，采用比幅测向系　统，８比幅测向体制，左、右舷各４个接收天线等间　隔均匀布置成圆形天线阵。　全方位比幅测向的原理公式如下：　０一ａｒｃｔａｎ（－－＞：Ａ　ｓｉｎｑ￣　／＞：Ａ　ｃｏｓｃｌｆ　）　（２）　式中：　为入射角；ｉ为接收天线号，ｉ一１、２、３、４、５、　６、７、８；Ａ为第ｉ个接收天线的信号幅度；　为第ｉ　个接收天线的指向角。　据以上公式和图５可以看出：假设由于反射信　号部分抵消了天线１接收的信号能量，使得天线１　接收的信号比正常信号偏小，此时，测量计算出来的　角度将比正常测量计算出来的角度偏小。同样，假　设反射信号能量使得天线１接收的信号能量产生叠　加，使得天线１接收的信号比正常信号偏大，此时，　１　２７０　９０　２　０　ｌ葛Ｕ　图５测向接收天线方向图　测量计算出来的角度将比正常测量计算的角度偏　大，从而引起较大的测向误差，直接影响测向精度。　同理，假设由于反射信号部分叠加或抵消某个接收　天线接收的信号能量，将等效于改变了该接收天线　的方向图。本舰反射信号从非真实的信号入射方向　进入接收天线的几率较大，改变相应接收天线的理　论能量关系，从而引入了较大的测向误差。　减少外场反射信号对测试造影响的方法很多，　可以在测向天线附近遮挡物上覆盖吸波材料，通过　采取该措施减弱或减少来自船体上层建筑物的反　射。同样，可以对测向编码算法进行调整，减少参与　比幅测向的通道数量，减小反射信号的入射角度范　围，在某种程度上抑制了反射信号对测向精度的影　响，从而提高了测向精度。　参考文献　Ｅｌｉ丁鹭飞，耿富录．雷达原理［Ｍ］．西安：西安电子科技大　学出版社，２００６．　Ｅ２］　王继光，赵中军，王玉国，等．海上靶场试验水文气象保　障［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００７．　Ｅ３］董晓博，陆静，张伟，等．雷达对抗装备试验［Ｍ］．北京：　国防工业出版社，２００５．　［４］安树林，董印权，张鸿喜，等．海军武器装备试验仿真技　术［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００６．