一种雷达地形匹配扫描方法与流程

1.本发明属于测绘学领域，具体涉及雷达天线扫描仰角随地形遮挡角变化而变化，即雷达天线伺服系统方位和俯仰在一次扫描过程中都会发生变化。是雷达扫描方式的一种创新。


背景技术：

2.自20世纪初雷达诞生以来，无论军用还是民用雷达，其天线扫描方式主要包括：平面位置扫描、距离高度扫描、定点或定指向探测。
3.平面位置扫描是一种雷达天线仰角不变，方位角变化的扫描方式，主要是获取目标物的平面位置信息；包括全方位(360度)的平面位置扫描，扇形区域(一定方位范围内)的平面位置扫描，以及多过固定仰角平面位置扫描组合的立体扫描。
4.距离高度扫描是一种雷达天线方位角不变，仰角变化的扫描方式，主要是获取目标物的距离高度信息；包括0-90度的距离高度扫描，扇形区域(一定仰角范围内)的距离高度扫描，以及多过固定方位角的距离高度扫描组合的立体扫描(这种扫描方式比较少见)。
5.定点或定指向探测是一种雷达天线方位角和仰角都不变的的扫描方式，主要是获取目标物的距离信息和形态等精细信息。
6.上述三类雷达扫描方式针对不同的探测任务，发挥了各自的优势。然而，对目前接近地面的低空目标的快速探测均存在一定的缺陷。平面位置扫描需要多层固定仰角的扫描才能避开地物的影响获取目标信息，需要时间作为代价。距离高度扫描不能快速捕捉到全方位的低空目标，比平面位置扫描所需的时间代价更大。定点或定指向探测自身是难以直接捕获低空目标物的，需要在其他扫描信息的基础上开展精细的定向探测。
7.本发明的雷达地形匹配扫描，克服了上述扫描方式对低空目标，特别是接近地面目标探测的缺陷，可以避开地物杂波的干扰，较快地捕获目标信息。


技术实现要素：

8.随着低空目标探测需求的增加，避开地物杂波的干扰，需要雷达天线扫描仰角随地形遮挡角的变化而变化，并尽快捕获低空目标信息。
9.本发明的目的在于提出一种能快速获取最接近地面的低空目标信息的雷达地形匹配扫描方法。
10.本发明的雷达地形匹配扫描方法包括以下步骤：
11.1)获取雷达覆盖范围内遮挡角数据，建立遮挡角y与方位角x的关系式(1)：
12.y＝f(x)
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(1)
13.2)根据(1)式和雷达天线伺服系统俯仰升降速度以及水平转速，在方位上选定多个雷达天线仰角开始抬升点和开始下降点。
14.3)实施地形匹配扫描：
15.——确定雷达正北方向，并开始扫描；
16.——当天线旋转到仰角开始抬升点和开始下降点时，伺服系统的俯仰启动；
17.——在天线仰角变化时，由于雷达采样速度大于天线仰角升降速度，往往导致在同一方位上得到多个不同仰角的扫描射线，如果直接在二维平面上显示，将导致空间误差；因此，在仰角抬升过程中在同一方位上保留仰角最大的扫描射线，在仰角下降过程中在同一方位上保留仰角最小的扫描射线，以保证一个方位上只有一条避开地物杂波的干扰，最接近地面的扫描射线。
18.4)雷达一个扫描周期完成，一次地形匹配扫描结束。
19.本发明的优点：
20.不需要增加雷达硬件设备，只需要增加本发明的算法软件，就能较快速地捕获低空目标信息。节省成本，节省捕获目标时间，提高雷达探测能力。
附图说明
21.无
具体实施方式
22.下面是本发明的实施方式。
23.本发明的雷达地形匹配扫描方法包括以下步骤：
24.1.在雷达阵地上，用经纬仪、全站仪或者直接从高分辨地理信息系统中获取雷达覆盖范围内遮挡角数据，建立遮挡角y与方位角x的函数关系式y＝f(x)。
25.2.根据y＝f(x)和雷达天线伺服系统俯仰升降速度w以及水平转速v，在方位上选定多个雷达天线仰角开始抬升点和开始下降点。
26.3.实施地形匹配扫描
27.3.1方案一
28.3.1.1根据y＝f(x)和雷达天线伺服系统俯仰升降速度w以及雷达采样间隔dt，计算出每个采样方位上的雷达扫描线数n与方位角x的对应关系式n＝p(x)。
29.3.1.2确定雷达正北方向，并开始扫描。
30.3.1.3当天线旋转到仰角开始抬升点和开始下降点时，伺服系统的俯仰启动。
31.3.1.4，在仰角抬升过程中在同一方位上保留仰角最大的扫描射线，在仰角下降过程中在同一方位上保留仰角最小的扫描射线，以保证一个方位上只有一条避开地物杂波的干扰，最接近地面的扫描射线。
32.3.1.5雷达一个扫描周期完成，一次地形匹配扫描结束。
33.3.2方案二
34.3.2.1确定雷达正北方向，并开始扫描。
35.3.2.2当天线旋转到仰角开始抬升点和开始下降点时，伺服系统的俯仰启动。
36.3.2.3完成一个扫描周期后，将所有的带方位和俯仰角信息的扫描线作再分析。在仰角抬升过程中在同一方位上保留仰角最大的扫描射线，在仰角下降过程中在同一方位上保留仰角最小的扫描射线，以保证一个方位上只有一条避开地物杂波的干扰，最接近地面的扫描射线。
37.3.2.4一次地形匹配扫描结束。
38.最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。


技术特征：
1.一种雷达地形匹配扫描(terrain matching scan)方法是在雷达探测范围内，为获取最接近地面的低空目标信息，并避开地物杂波的干扰，天线扫描仰角随地形遮挡角变化而变化的一种扫描方式。其特征在于，包括以下步骤：1)获取雷达覆盖范围内遮挡角数据，建立遮挡角y与方位角x的关系式(1)：y＝f(x)
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(1)2)根据(1)式和雷达天线伺服系统俯仰升降速度以及水平转速，在方位上选定多个雷达天线仰角开始抬升点和开始下降点。3)实施地形匹配扫描：——确定雷达正北方向，并开始扫描；——当天线旋转到仰角开始抬升点和开始下降点时，伺服系统的俯仰启动；——在天线仰角变化时，由于雷达采样速度大于天线仰角升降速度，往往导致在同一方位上得到多个不同仰角的扫描射线，如果直接在二维平面上显示，将导致空间误差；因此，在仰角抬升过程中在同一方位上保留仰角最大的扫描射线，在仰角下降过程中在同一方位上保留仰角最小的扫描射线，以保证一个方位上只有一条避开地物杂波的干扰，最接近地面的扫描射线。4)雷达一个扫描周期完成，一次地形匹配扫描结束。2.如权利要求1所述一种雷达地形匹配扫描(terrain matching scan)方法，其特征在于，所述雷达包括微波、激光各个波段的各种型号和各种库长的雷达。3.如权利要求1所述一种雷达地形匹配扫描(terrain matching scan)方法，其特征在于，所述的雷达包括单部雷达测量和多部雷达的组网测量。

技术总结
本发明公开了一种雷达地形匹配扫描(Terrain matching scan)方法。本发明不需要增加雷达硬件设备，只需要增加本发明的算法软件，就能较快速地捕获低空目标信息。节省成本，节省捕获目标时间，提高雷达探测能力。提高雷达探测能力。


技术研发人员：钱昆鹏 邓灼
受保护的技术使用者：邓灼
技术研发日：2022.01.10
技术公布日：2023/7/22