[導讀]相控陣雷達波位編排的功能是對一個給定的監(jiān)視空域進行照射波束編排，為相控陣雷達的波位掃描提供搜索波位表。不同于傳統的機械掃描雷達，相控陣雷達在探測目標時，將存在著如下的問題：1.天線波束寬度隨著掃描角（即偏離陣面法線的夾角）變化，導致波束排列不均勻。2.陣面調節(jié)后導致波束寬度發(fā)生變...
相控陣雷達波位編排的功能是對一個給定的監(jiān)視空域進行照射波束編排，為相控陣雷達的波位掃描提供搜索波位表。不同于傳統的機械掃描雷達，相控陣雷達在探測目標時，將存在著如下的問題：
1. 天線波束寬度隨著掃描角（即偏離陣面法線的夾角）變化，導致波束排列不均勻。2. 陣面調節(jié)后導致波束寬度發(fā)生變化。3. 波束在空間中的切換（移動）是離散的，存在著最小波束躍度。
為了解決上述問題，都需要進行預先的波位編排，才能使雷達性能滿足指標要求。同時通過進行波位編排，確定各波位位置，預先計算并存儲相應的波控碼，在波束調度時直接調用波控碼，能夠快速相應波控速度，而無需再重復計算各陣元的附加相移量。
波位排列方法
對于給定的搜索監(jiān)視空域，所需要的波位數目除了與波位參數有關以外，還與波位排列方式密切相關，波位排列方式的選擇應該在波位個數與覆蓋范圍內的平均增益損失之間進行折中考慮。
在設計波位排列時，臨近的兩個波位直徑距離越大，雷達完成對整個監(jiān)視空域掃描的時間就越短，但是會有很多區(qū)域被漏檢，使得所指定區(qū)域平均波束增益損失較多。
實際中，多采用三種方式進行波位排列，即列狀波束（矩形排列）、交錯波束（三角形排列）和低損耗點波束（交疊排列）。
三種波位編排各有優(yōu)點，列狀波束編排所需要的波位數目最少，但是它的覆蓋率較低，當有限的相控陣資源是主要矛盾時，或者目標分布密度較小時可以考慮這種排列方式；
低損耗點波位編排雖然其覆蓋率高，但是重疊率也高，容易造成對目標的冗余探測，反而增加了后續(xù)航跡管理的難度，限制了其應用范圍；
交錯波位編排的3dB覆蓋率達到了90%左右，同時重疊率為0，波位個數與覆蓋范圍內的平均增益損失這兩種性能達到了較好的平衡，是一種常見的波位編排樣式，在本建模仿真中，主要采用這種方式進行空域波位編排。
波位編排仿真
將波位編排的一般步驟描述為如下五個具體步驟：
1. 根據雷達預設的監(jiān)視區(qū)域范圍，包括方位掃描范圍、俯仰掃描范圍，通過坐標變換，將其變換至正弦空間坐標系內，即完成探測空域輪廓，并將其映射至正弦坐標空間。
2. 根據正弦空間內的波束寬度、預設的波束排列方式（如矩形排列、三角形排列、交疊排列等），在正弦空間內安排各波位，計算各波位的中心坐標；
3. 將各波位的中心坐標通過坐標轉換（一般需要轉換兩次，首先轉至天線陣面坐標系，然后轉至雷達站坐標系內），變換到雷達站坐標系內；
4. 通過方位、俯仰二維檢測，檢驗該波位是否落入雷達預設的監(jiān)視區(qū)域范圍內，如果落入監(jiān)視區(qū)域內，則將波位位置存入正弦空間波位編排列表中，否則將丟棄；
5. 逐一執(zhí)行上述操作，生成整個正弦空間的波位編排列表，并通過坐標轉換，將其變換至雷達站球坐標系，便于后續(xù)進行事件調度使用。
在實際過程中，還需要根據波位編排列表中的每一個波位，對應地生成波控碼，以提高波控相應速度，在數字仿真中暫時不考慮。
利用上述五個步驟，給出具體的波位編排實例，詳見BeamArrange函數，它的調用形式如圖 3.1所示。
圖 3.1??波位編排主函數調用方式說明
采用如下圖所示的相控陣雷達典型參數進行仿真。圖 3.2??仿真參數設置
在正弦空間坐標系內，采用三角形排列方式進行波位編排，得到如圖 3.3所示的結果。通過仿真可以看到，采用三角形排列（交錯波位）編排時，其3dB覆蓋率能達到90%左右，重復率為0，波位數目也較少，約為1423個。
圖 3.3??三角形排列下的波位編排結果
相控陣雷達處于搜索工作狀態(tài)時，要對搜索空域立體角進行掃描并形成目標檢測報告。為了提高對搜索空域中目標的檢測概率，一般希望搜索空域立體角內排列的波束不宜過松，以免造成漏檢；
另一方面，為了提高雷達搜索數據率，又要求搜索空域立體角內排列的波束不宜過于緊密，安排的波位數目不宜過多。此外，天線陣列排列過密還會增加雷達的冗余探測，導致雷達在目標航跡關聯、濾波預測等數據處理負擔增加。
綜上考慮，波位編排要在雷達檢測性能損失和搜索數據率之間尋求折中。在大多數實際用中，通常期望天線波束在搜索空域立體角內均勻排列，并且根據不同的戰(zhàn)術要求，天線波位序列排列的緊密程度也有所不同。
本文節(jié)選自新推出的一個精品課程：《相控陣雷達波束調度和多目標航跡管理》，包含一個32頁的WORD文檔和豐富的Matlab程序集，見下面截圖：
精品課程目錄
1相控陣雷達事件調度1.1概述1.2影響調度的主要因素1.2.1各種工作方式的相對優(yōu)先級1.2.2調度間隔的選擇1.2.3資源與設計條件約束1.3自適應調度策略及其準則2雷達事件調度建模2.1雷達事件類型2.2雷達事件優(yōu)先級準則2.2.1精度準則2.2.2緊迫性準則2.3時間和能量約束2.4雷達自適應調度仿真流程2.5程序仿真實現3空域波位編排3.1波位排列方法3.2波位編排仿真4多目標航跡管理4.1狀態(tài)預測與更新4.2航跡起始和終結4.2.1概述4.2.2起始和終結規(guī)則4.3航跡關聯5結束語5.1工作總結5.2需完善內容附錄A 程序中使用的坐標系定義附錄B 程序使用說明
點擊“閱讀原文”訂閱后下載文檔和程序，運行主函數：MPAR2DBeamScan.m，得到上面視頻中的調度效果，更多方式你可以自行消化程序后自行修改。該精品課程有專屬的交流群，訂閱后聯系小編(ID:Zang_lxl)邀請加入。
1. 天線波束寬度隨著掃描角（即偏離陣面法線的夾角）變化，導致波束排列不均勻。2. 陣面調節(jié)后導致波束寬度發(fā)生變化。3. 波束在空間中的切換（移動）是離散的，存在著最小波束躍度。
為了解決上述問題，都需要進行預先的波位編排，才能使雷達性能滿足指標要求。同時通過進行波位編排，確定各波位位置，預先計算并存儲相應的波控碼，在波束調度時直接調用波控碼，能夠快速相應波控速度，而無需再重復計算各陣元的附加相移量。
波位排列方法
對于給定的搜索監(jiān)視空域，所需要的波位數目除了與波位參數有關以外，還與波位排列方式密切相關，波位排列方式的選擇應該在波位個數與覆蓋范圍內的平均增益損失之間進行折中考慮。
在設計波位排列時，臨近的兩個波位直徑距離越大，雷達完成對整個監(jiān)視空域掃描的時間就越短，但是會有很多區(qū)域被漏檢，使得所指定區(qū)域平均波束增益損失較多。
實際中，多采用三種方式進行波位排列，即列狀波束（矩形排列）、交錯波束（三角形排列）和低損耗點波束（交疊排列）。
三種波位編排各有優(yōu)點，列狀波束編排所需要的波位數目最少，但是它的覆蓋率較低，當有限的相控陣資源是主要矛盾時，或者目標分布密度較小時可以考慮這種排列方式；
低損耗點波位編排雖然其覆蓋率高，但是重疊率也高，容易造成對目標的冗余探測，反而增加了后續(xù)航跡管理的難度，限制了其應用范圍；
交錯波位編排的3dB覆蓋率達到了90%左右，同時重疊率為0，波位個數與覆蓋范圍內的平均增益損失這兩種性能達到了較好的平衡，是一種常見的波位編排樣式，在本建模仿真中，主要采用這種方式進行空域波位編排。
波位編排仿真
將波位編排的一般步驟描述為如下五個具體步驟：
1. 根據雷達預設的監(jiān)視區(qū)域范圍，包括方位掃描范圍、俯仰掃描范圍，通過坐標變換，將其變換至正弦空間坐標系內，即完成探測空域輪廓，并將其映射至正弦坐標空間。
2. 根據正弦空間內的波束寬度、預設的波束排列方式（如矩形排列、三角形排列、交疊排列等），在正弦空間內安排各波位，計算各波位的中心坐標；
3. 將各波位的中心坐標通過坐標轉換（一般需要轉換兩次，首先轉至天線陣面坐標系，然后轉至雷達站坐標系內），變換到雷達站坐標系內；
4. 通過方位、俯仰二維檢測，檢驗該波位是否落入雷達預設的監(jiān)視區(qū)域范圍內，如果落入監(jiān)視區(qū)域內，則將波位位置存入正弦空間波位編排列表中，否則將丟棄；
5. 逐一執(zhí)行上述操作，生成整個正弦空間的波位編排列表，并通過坐標轉換，將其變換至雷達站球坐標系，便于后續(xù)進行事件調度使用。
在實際過程中，還需要根據波位編排列表中的每一個波位，對應地生成波控碼，以提高波控相應速度，在數字仿真中暫時不考慮。
利用上述五個步驟，給出具體的波位編排實例，詳見BeamArrange函數，它的調用形式如圖 3.1所示。
圖 3.1??波位編排主函數調用方式說明
采用如下圖所示的相控陣雷達典型參數進行仿真。圖 3.2??仿真參數設置
在正弦空間坐標系內，采用三角形排列方式進行波位編排，得到如圖 3.3所示的結果。通過仿真可以看到，采用三角形排列（交錯波位）編排時，其3dB覆蓋率能達到90%左右，重復率為0，波位數目也較少，約為1423個。
圖 3.3??三角形排列下的波位編排結果
相控陣雷達處于搜索工作狀態(tài)時，要對搜索空域立體角進行掃描并形成目標檢測報告。為了提高對搜索空域中目標的檢測概率，一般希望搜索空域立體角內排列的波束不宜過松，以免造成漏檢；
另一方面，為了提高雷達搜索數據率，又要求搜索空域立體角內排列的波束不宜過于緊密，安排的波位數目不宜過多。此外，天線陣列排列過密還會增加雷達的冗余探測，導致雷達在目標航跡關聯、濾波預測等數據處理負擔增加。
綜上考慮，波位編排要在雷達檢測性能損失和搜索數據率之間尋求折中。在大多數實際用中，通常期望天線波束在搜索空域立體角內均勻排列，并且根據不同的戰(zhàn)術要求，天線波位序列排列的緊密程度也有所不同。
本文節(jié)選自新推出的一個精品課程：《相控陣雷達波束調度和多目標航跡管理》，包含一個32頁的WORD文檔和豐富的Matlab程序集，見下面截圖：
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1相控陣雷達事件調度1.1概述1.2影響調度的主要因素1.2.1各種工作方式的相對優(yōu)先級1.2.2調度間隔的選擇1.2.3資源與設計條件約束1.3自適應調度策略及其準則2雷達事件調度建模2.1雷達事件類型2.2雷達事件優(yōu)先級準則2.2.1精度準則2.2.2緊迫性準則2.3時間和能量約束2.4雷達自適應調度仿真流程2.5程序仿真實現3空域波位編排3.1波位排列方法3.2波位編排仿真4多目標航跡管理4.1狀態(tài)預測與更新4.2航跡起始和終結4.2.1概述4.2.2起始和終結規(guī)則4.3航跡關聯5結束語5.1工作總結5.2需完善內容附錄A 程序中使用的坐標系定義附錄B 程序使用說明
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