雷达探测垂直面数据修正 - 雷达电磁波三维探测范围可视化仿真

1.2 受到干扰时雷达探测垂直面数据修正

　　1.2.1 从传播损失到探测范围

　　以功率形式表示的最基本的雷达方程为：

　　

 

　　式中：Pt，Pr分别为雷达发射和接收功率;Gt，Gr分别为雷达发射和接收增益;λ为波长;σ为雷达目标截面积;R为传播距离;Ls为系统损失;L为传播损失。从式(4)可以看出，当发射功率和雷达目标反射截面积一定时，雷达接收功率和传播损失有确定的关系。当雷达接收功率大于雷达最小可检测功率Simin时，即可探测到目标。雷达最小可检测功率Simin是雷达系统在一定发现概率下的固有性能。于是，可以通过传播损失值直接确定雷达的探测范围，把Simin作为阈值，L≤Simin的区域为探测区域，L>Simin的区域为盲区。

　　1.2.2 考虑电子干扰时对APM模型的改进

　　由APM模型可得到雷达电磁波二维垂直面上的传播损失，如图2所示。APM模型未考虑电子干扰的情况。实际上，由于电磁波传播的独立性，电子干扰并不影响雷达传播损失，电子干扰是一种通过强干扰信号进入雷达接收机，从而降低雷达信噪比，达到降低雷达的威力和精度，使其不能正常工作的一种干扰方式。若把电子干扰降低的雷达信噪比等效到雷达传播损失值上，就可以极大地简化计算过程。

　　

 

　　设干扰机主瓣方向与雷达主瓣方向的夹角为θ，等效的传播损失经验公式为：

　　

 

　　式中：θ3dB为半功率波束宽度。

　　2 三维可视化方法

　　2.1 圆柱等值面提取

　　利用VTK软件包实现数据场的可视化，VTK使用的是Pipeline应用程序结构，封装成一系列定义清晰，易于扩展的类，具体流程如图3所示。为获取整个体数据场，可由APM模型分别计算以雷达为原点的各个方位角垂直面上的传播损失，然后将各个垂直剖面联合起来，形成圆柱坐标形式的体数据，如图4所示。提取圆柱体数据场在特定阈值时的等值面即可形成雷达探测范围。为了简化，假设各方位角垂直面上的地形和大气状况相同。

　　

 

　　

 

　　图5是对圆柱体数据提取等值面的效果，实现了雷达探测范围的可视化。但是从中也能明显看出从圆柱体数据直接提取等值面的缺陷，圆柱体数据场数据密度不一致，内密外疏，如图6所示。这样会造成2个问题，一是在探测范围的外边界数据不光滑，误差较大，为了减小误差，需要更多的剖分面，体数据量急剧增加，增大计算负荷;二是探测范围内部数据场密度过大，数据冗余，计算出的等值面片比计算机像素还要小，面片退化为点，浪费计算资源。