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舰载相控阵搜索雷达电子稳定平台的设计与实现

作者：秦琨 张兢晶

来源：《数字技术与应用》2017年第11期

摘要：电子稳定平台可以为舰载相控阵搜索雷达提供消除船体摇摆的手段，本文首先阐述了其工作原理，然后介绍了实现搜索雷达天线电子稳定平台时需注重的设计要点。 关键词：舰载雷达；一维相扫雷达；稳定平台

中图分类号：TN958.92 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）11-0133-02 舰载搜索雷达主要功能是为全舰提供空情的警戒以及对目标的搜索、建航和跟踪等，针对复杂电磁环境的现状和提供高精度目标指示的需求，采用一维相控阵扫描的三坐标雷达已成为搜索雷达的发展趋势。舰载雷达面临的一大设计难题就是要克服舰的摇摆对雷达测量精度、探测空域带来的影响。应用电子稳定技术，可以取消原有笨重的天线稳定平台[1]，减轻天线重量，提高系统可靠性。 1 工作原理

舰载搜索雷达电子稳定平台并不是一个专门的设备，而是依靠相控阵雷达资源调度器、伺服系统、数据处理器、信号处理器等分系统协同工作来实现雷达的稳定搜索。

伺服系统接收舰摇信息，根据舰摇信息和雷达天线方位值计算出不同仰角空域（大地坐标）对应的波束指向值（甲板坐标）及方位补偿值；资源调度器根据甲板坐标俯仰值及波位安排形成天线波束，同时送往信号处理供其形成点迹坐标使用；信号处理按不同波位的方位补偿值建立杂波图并形成目标录取点迹（甲板坐标）；数据处理将收到的点迹变为大地坐标后再进行航迹跟踪处理。按照图1所示的方法，雷达可均匀覆盖每一个俯仰搜索波位，并对监视和搜索到的目标保持连续跟踪。 2 设计要点 2.1 系统通信

采用电子稳定平台，雷达伺服系统应实时采集舰参数，并将有关数据及时传输给相关的分系统，确保雷达正常工作。电子稳定平台的信息流转，可以利用雷达内部建立的数据传输链路实现。如图2所示。

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雷达天线方位波束驻留时间内，俯仰角从低到高扫描一次为一帧，通信周期即为一帧时间，电子稳定平台的信息在一帧内应完成一次交互。以方位波束宽度2.5°，天线2s一转为例，一帧时间大致为12.5ms（考虑一定的方位重叠系数）。 2.2 雷达资源调度系统

一维相扫雷达的资源调度是雷达的管理与定时中心，雷达探测的俯仰空域、雷达重复周期、工作频率等都由资源调度系统确定。采用电子稳定平台的雷达资源调度，在调度跟踪波位时可以在舰体摇摆情况下适时、准确地插入跟踪波位，实现对相控阵资源的最大利用。 2.3 伺服系统

由于资源调度有一定时间的提前量，与调度计算相关的舰参数都采用预测值，故预测的准确性非常重要。伺服对舰摇参数的预测步骤为：（1）采集测量值，（2）剔除野值，（3）Kalman滤波，（4）外推。外推计算时按需求情况进行变时间周期外推。图3给出了伺服系统对舰摇参数的预测精度，图中显示，五级海情条件下，对纵摇参数预测精度优于0.1°，对横摇预测精度优于0.15°。在这样的精度条件下，不会影响雷达搜索空域的覆盖（因为雷达俯仰角波位安排都有一定程度的交叠），也不会造成跟踪波束指向错误（因为雷达天线波束宽度可完全覆盖因舰摇参数引起的波束指向误差）。 2.4 数据处理

采用电子稳定平台后，雷达测量的原始点迹为甲板坐标，而数据处理进行航迹跟踪时采用大地坐标，而大地坐标的方位与甲板坐标的方位有比较大的差值。这意味着在点迹凝聚完成后，将点迹甲板坐标变换到大地坐标时，点迹所处的扇区可能发生变化，既可能提前，也可能延后。而稳定航迹的航迹、点迹相关处理必须在其处理范围内所有有效点迹都搜集完成的情况下才能进行，故要等待若干扇区，等待所有延后的点迹都输入后才能进行稳定航迹处理。其滑窗-流水处理见图4。

图4中的滑窗-流水处理是一种“双扇区”处理方式，对点迹的处理可以按天线实际扫过的扇区处理，但对航迹的跟踪处理则在大地坐标系下的虚拟扇区中进行，图中K为甲板坐标变为大地坐标后点迹变化的扇区数。

在进行坐标变换时，为确保点迹精度，数据处理对接收到的舰摇参数要进行内插处理，使坐标变换时使用的舰摇参数与得到目标点迹的时刻吻合，可最大程度地减小坐标变换误差。 3 结语

某型三坐标雷达采用了电子稳定技术，在舰艇上经过多次目标跟飞试验，目标跟踪能力及跟踪精度都取得了良好的效果。本文介绍的技术对于某些要求行进中工作使用的车载雷达也有

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一定借鉴意义。由于舰船的摇摆，采用固定阵面形式的舰载雷达的有效覆盖空域要比舰船不摇摆时小，为了避免出现空域盲区，舰载雷达的扫描范围要比大地坐标系下雷达的覆盖空域大。 参考文献

[1]王昭.某天线稳定平台的结构设计[J].电子机械工程，2012，28（4）：25-28. Abstract：Electronic stability platform can provide a means for eliminating the ship swing of Shipborne Phased Array Radar Search， this paper expounds the working principle， and then

introduces the design points need to focus on implementation of search radar antenna stable platform of electronic.

Key Words：Shipborne radar； one-dimensional phase scanning radar； stabilized platform