相控阵雷达相参积累工作模式下的能量调度策略

闻洪峰

辽宁省大连市

摘要：相控阵雷达是一种先进的雷达系统，通过调节不同天线元件的相位和振幅来实现波束的电子扫描。在相参积累工作模式下，相控阵雷达将多个脉冲信号累积在一起，以增强目标检测和测量的性能。然而，相参积累过程中涉及能量调度问题，即如何合理地分配有限的能量资源以达到最佳性能。基于此，本文旨在研究影响调度策略的主要因素和相参积累工作模式下的能量调度策略，希望可以为相控阵雷达系统的设计和优化提供有益的参考。

关键词：相控阵雷达；工作模式；调度策略

前言

相控阵雷达作为一种重要的雷达技术，已广泛应用于军事和民用领域。相参积累工作模式是相控阵雷达的一种工作模式，其通过累积多个脉冲信号来提高雷达系统的性能。在相参积累过程中，能量调度策略起着关键的作用，它直接影响到雷达系统的检测性能和目标测量精度。能量调度策略的目标是在有限的能量资源下，使得雷达系统能够最大限度地提高目标检测概率和测量精度。然而，由于不同目标特性和环境条件的差异，以及能量资源的限制，如何有效地分配能量成为一个复杂而具有挑战性的问题。

一、影响调度策略的主要因素

相控阵雷达能量调度策略的制定受到多个主要因素的影响。这些因素包括目标特性、环境条件、能量资源限制和性能要求。首先，目标特性是一个重要的因素，不同目标具有不同的雷达截面积、速度和散射特性。这些特性直接影响到雷达信号的回波强度和多普勒频移。在能量调度策略中，需要考虑目标的距离、速度和散射特性，以便合理地分配能量资源来实现对不同目标的有效检测和测量。其次，环境条件也对能量调度策略产生影响。天气条件（如雨、雪、雾等）和地形（如山地、海洋等）会引起信号的衰减和散射，从而影响雷达系统的性能。在能量调度策略中，需要考虑环境条件对信号传播和目标回波的影响，以确定合适的能量分配方案。此外，能量资源的限制是另一个重要因素。相控阵雷达系统的能量资源是有限的，需要合理地分配给不同的任务和目标。能量资源的限制可以是由雷达系统的功率和脉冲宽度决定的。在能量调度策略中，需要考虑如何最大化利用有限的能量资源，以实现最佳的检测性能和测量精度。最后，不同的应用场景对雷达系统的性能要求有所不同。某些应用可能更关注目标的检测概率，而另一些应用可能更关注目标的定位精度。在能量调度策略中，需要根据具体的性能要求来确定合适的能量分配方案，以满足应用需求。

二、能量调度与分配策略

2.1边搜索边跟踪模式

在边搜索边跟踪模式下，雷达系统同时进行目标搜索和目标跟踪，以实现在动态环境中对目标的实时监测和追踪。在边搜索阶段，相控阵雷达系统通过广泛扫描指定的区域，以探测潜在目标的存在。为了有效地搜索目标，能量调度策略会优先分配较高的功率和宽脉冲，以增加探测范围和提高目标探测概率。通过动态调整相控阵天线的扫描速度和方向，系统可以快速而全面地搜索目标区域，以捕捉到尽可能多的目标信号。一旦目标被探测到，雷达系统会进入边跟踪阶段。在这个阶段，能量调度策略会将注意力集中在已探测到的目标上，并持续跟踪其位置和运动状态。为了实现精确的目标跟踪，能量分配会调整为较低的功率和窄脉冲，以提高跟踪精度和抗干扰素力。通过对相控阵天线的指向和跟踪速度进行调整，系统可以实时更新目标的位置信息，并持续跟踪目标的运动轨迹。在这种模式下，能量调度策略需要根据目标的探测概率、跟踪精度和系统的功率限制进行平衡。同时，对目标状态和环境条件的实时变化需要进行动态调整。通过自适应调整系统参数、采用优化算法和反馈控制等方法，能够实现能量调度的动态优化，以适应不同工作阶段和环境条件下的需求。

2.2能量调度类型

能量调度是在资源有限的情况下，对能量资源进行合理分配和调控的过程。在各种应用领域中，能量调度都扮演着重要的角色，包括无线通信网络、能源管理系统、传感器网络等。根据应用的不同需求和系统的特点，常见的能量调度类型包括静态调度、动态调度和自适应调度。静态调度是在系统运行之前预先确定能量分配方案，并在运行过程中保持不变。这种调度方法简单且易于实施，适用于那些能量需求和系统状况相对稳定的场景。例如，在相控阵雷达中，可以通过静态调度将能量均匀分配给不同的阵元，以实现均匀的目标覆盖。动态调度根据系统实时需求和能量资源的变化情况，灵活地调整能量的分配。这种调度方法可以根据实际情况做出及时的决策，以最优化地利用能量资源。在相控阵雷达中，动态调度可以根据目标距离、速度和优先级等因素，动态分配能量，提高目标检测和跟踪的性能。自适应调度是一种智能化的能量调度方法，系统能够根据环境变化和历史经验，自动地调整能量分配策略。这种调度方法通常依赖于反馈控制和优化算法，可以不断学习和适应环境变化，以实现最优的能量分配方案。在相控阵雷达中，自适应调度可以根据干扰情况、目标强度和雷达系统性能等因素，智能地调整能量的分配，提高目标信号的探测和抗干扰素力。

2.3能量分配原则

能量分配原则是相控阵雷达系统中用于合理分配能量资源的准则。首先，目标优先原则是能量分配的基础。根据目标的重要性和优先级，将更多的能量分配给关键目标。这确保了对重要目标的有效监测和追踪，提高了系统的目标探测性能。其次，距离衰减原则考虑了目标与雷达之间的距离。随着目标与雷达距离的增加，目标回波信号的强度逐渐减弱。因此，在能量分配过程中，可以根据目标与雷达的距离远近，增加相应的能量分配，以弥补信号衰减，提高对远距离目标的探测性能。此外，动态调整则是根据实时需求和环境变化，灵活调整能量分配。这包括根据目标的运动状态、噪声干扰水平和系统性能要求等因素进行能量调度的实时调整。通过动态调整能量分配，系统可以适应不同的工作条件，优化目标探测和跟踪性能。最后，能量限制原则考虑了雷达系统的能量限制。在能量分配过程中，需要根据系统的功率和能量资源的限制，合理分配能量，以确保在给定的能量限制下取得最佳的性能。

结束语

综上所述，在相控阵雷达相参积累工作模式下的能量调度策略，通过合理地分配和调度能量资源，可以提高雷达的性能和效率。这种策略充分利用相参积累技术，在多个脉冲期内积累回波信号，从而增强目标检测和跟踪能力。通过动态的调整脉冲周期和能量分配，可以在不同的任务需求下实现最佳的性能和资源利用率。未来的研究和发展还需要进一步探索和优化相参积累工作模式下的能量调度策略，以满足不断变化的雷达应用需求，并提升雷达系统的性能和效能。

参考文献

[1]徐奋飞.多阵面相控阵雷达辐射信号参数提取方法研究[D].国防科技大学[2023-09-12].

[2]张志伟.相控阵雷达的非均匀脉冲串相参积累算法研究[D].北京理工大学[2023-09-12].DOI:CNKI:CDMD:2.1015.029744.

[3]陈建平,王鹏轩,尤立志,等.一种相控阵雷达跟踪加搜索工作模式的实现方法:CN202111374982.7[P].CN202111374982.7[2023-09-12].