传统的机械扫描雷达进行多目标跟踪时,可以采用边扫描边跟踪(TWS)技术。对于相控阵雷达,由于其具有可以灵活分配雷达资源、波束能够无惯性地在任意时刻指向任意位置的特点,在进行多目标跟踪时,除了可以采用传统的TWS技术,还可以采用搜索加跟踪(TAS)方式,从而充分发挥相控阵天线波束捷变所提供的巨大潜力。
边搜索边跟踪
Track While Search, TWS
边搜索边跟踪(TWS)的工作模式通过搜索得到一帧数据,进行相关、互联、滤波等数据处理,以完成多目标跟踪的任务。TWS模式下,搜索占主导地位,跟踪不额外占用专门的跟踪波束对目标进行照射。
该方式较适合传统的机械扫描雷达,天线以某个固定速率进行扫描,每次扫描能够获得目标的距离、角度和速度信息。在搜索方式下,每次扫描的结果独立,各帧之间不进行相关处理;而跟踪的区别之处在于,雷达需要判定当前目标是否是新目标,故需对帧间的目标数据进行相关处理,以实现对目标的确认和跟踪。
跟踪与搜索同步进行,所以二者的数据率也相同,都等于扫描帧数据率,从而可由扫描窗口的大小和每个波位的驻留时间计算得出。因此,受数据率的限制,跟踪精度较低。
搜索加跟踪
Tarck and Search, TAS
该模式为相控阵雷达所特有,能够充分发挥相控阵天线波束捷变的潜力,但同时也将耗费更多的雷达资源。这是由于相控阵雷达波束扫描的灵活,雷达的搜索任务与跟踪任务可利用时间的分割相对独立的完成,也就是以时间交替的方式合理安排搜索波束与跟踪波束。
假设雷达监视空域内有2个目标,相控阵雷达对这2个目标的跟踪数据率比搜索数据率要高,搜索任务执行一次的时间,可以将跟踪时间安插到搜索时间,在需要执行跟踪任务时中断搜索任务,调整参数将天线波束用于目标跟踪,跟踪完毕后再继续进行搜索。
基于相控阵雷达的电子扫描控制的无惯性以及搜索和跟踪不同的数据率,在维持对规定区域内的搜索能力的同时还有“空闲”去执行多任务、多目标,甚至在跟踪目标时还可以根据目标的RCS大小和目标的距离以及目标的威胁程度来合理安排交替的时间和能量的分配。
TAS与TWS模式
联系与区别
TAS与TWS模式的完全扫描范围和搜索/截获窗口相同,搜索图形的基本框架也相同,波形参数选择策略和搜索事件信号处理等过程均相同。TAS与TWS模式的主要区别在于雷达时间资源的分配和波束调度方面。
区别在于TAS在其中穿插了大量的跟踪任务波束。雷达将部分时间和波束资源用于照射已发现的需要跟踪的目标,以达到跟踪数据率要求,波束指向由目标位置或预测位置来控制,而TWS则仅仅依照预先设定的波位编排方式和扫描图形进行顺序扫描。
TWS模式将搜索与跟踪捆绑在一起,而TAS模式跟踪与搜索波束独立,跟踪任务按照一定的数据率安排专门的照射波束,得到目标信息后立即进入数据处理,具有很高的实时性。TAS模式利用相控阵雷达波束捷变和能量可控的特点,对资源的配置和调度更加灵活多变,可以按目标机动等情况进行调整,达到较高的跟踪数据率,从而大幅度提高跟踪精度和稳定性。
参考文献:
杨晨阳《相控阵雷达中的TWS和TAS跟踪技术》
欧健硕士论文《机载火控雷达典型工作模式功率管理建模研究》
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