第 卷22 第2期 2008 年 月6 空 军 雷 达 学 院 学 报 Journal of Air Force Radar Academy Vol.22 No.2 Jun. 2008 文章编号：1673-8691(2008)02-0107-03 一种雷达威力图数字化方法 （1.空军雷达学院研究生管理大队，武汉 430019 ；2.空军雷达学院信息与指挥自动化系，武汉 430019） 石晓宇 1, 熊家军 2, 吴 进 1 摘 要：在雷达网探测能力评估中，需要获取各雷达在水平高度层的探测威力数据. 为了使评估结果更精 确、更全面，针对传统的通过雷达站经验值或人工“读图”获取数据的方法，提出了一种基于计算机技术的雷达 威力图数字化的方法. 相对于传统的方法，它获取的数据更加精确，并且能获得任意高度层的探测威力数据． 关键词：雷达威力图；数字化；评估 中图分类号：TN95；TP39 文献标识码：A 雷达网探测能力评估的研究，在和平时期，可 度不高， 获得的数据量很少． 作为雷达网建设、论证的工具，根据一体化联合作 1.2 传统方法的局限性体现 战对预警探测能力的需求，为系统顶层设计提供 对于雷达检飞威力图，如果采取人工“读图” 依据；在战争时期，可为指挥员提供较为准确的 的方式，只能给出该雷达最大探测范围，无法从图 预警时间，为对空引导提供准确的引导范围，为雷 达兵作战部队提供任务区分的数据支撑．在对雷 达网探测能力进行评估的过程中，首先需要知道 雷达网中各雷达的基本探测能力，才能计算整个 雷达网的探测能力 1 ．为了准确、全面地提取出各 雷达水平高度层的威力数据，本文提出了一种利 用计算机技术将雷达威力图数字化的方法． 1 传统获取水平威力数据的方法及其局限 1.1 传统获取水平威力数据的方法 为了进行探测能力的评估，必须获得水平高 度层的雷达威力数据．传统获取数据主要有 3 种 办法：(1) 利用各雷达站提供的高度层经验值．雷 达站指挥员通常会根据经验掌握一些典型高度的 威力数据，通过这种方式获得的数据很有局限性， 中直接得到某精确高度层数据．如果采用理论公 式 3 2 2 PtGt 1 4 (1) Rmax = 4 3kT0BF S N min 会有几个方面问题：①式（1）是在理想环境下推导 的，没有考虑地面的影响因素．②式（1）中有很多 参数没有确定值，比如：通常雷达发射功率 Pt 是一 个范围值，而不是一个确切值；损耗因子也无法讨 论 其 准 确 值，还 有 单 脉 冲 检 测 所 需 最 小 信 噪 比 S/N min，脉冲积累数等．因此由式（1）得到的结果与 实际差异较大．针对传统方法的不足，本文提出利 用计算机技术将雷达威力图数字化，这样既得到 了任意高度层的数据，又保证了数据的准确性． 2 雷达威力图数字化方法及其难点分析 而且也无从判断数据的准确性，如果仅仅用经验 2.1 雷达威力图数字化方法 值来进行评估，会使评估结果误差较大，缺乏可靠 性．(2) 利用理论公式来计算各高度层威力数据． 如果用公式计算，很多影响因素将不会被考虑，如 一般来说，雷达威力图分为检飞场检飞威力 图和阵地检飞威力图．阵地检飞威力图是将某一 型号雷达部署到某一阵地后，固定一定的雷达参 飞机飞行条件、周边地理环境等．因此，通过公式 数，通过对特定的飞行目标进行飞行检验得到的 得到的结果往往是理想状态下的，这种结果也会 给评估带来较大的误差．(3) 利用人工读取雷达威 力图．雷达威力图是实测数据模型，图中包含了地 面等影响因素 2 ，数据比较真实，但是由于这种人 雷达探测威力图．如果将阵地检飞威力图数字化， 那么其中就已经包括了阵地的影响因素，可以把 得到的数据直接应用到评估系统中．检飞场检飞 威力图是雷达出厂后，在检飞场的理想环境中，通 工方式的局限性，会带来 2 个问题： 数据的准确 过特定的飞行目标和雷达参数进行飞行检验得到 收稿日期 ：2007-11-19； 修订 日期：2008-01-26 作者简介 ：石晓宇(1983 )，女，硕士，主要 从事军事网络工 程研究. 

108 空 军 雷 达 学 院 学 报 2008 的雷达探测威力图．如果将检飞场检飞威力图数 可以采取与雷达威力图数据采样相同的数字化方 字化，那么，在提取到水平雷达威力数据后，还需 法，从阵地遮蔽角图中提取出阵地遮蔽角水平高 要根据雷达部署到阵地后的一些阵地信息数据对 度层数据，然后再结合此高度层的雷达水平威力 数字化后得到的数据进行修正，以更符合实际，然 数据，进行阵地遮蔽角修正． 后再应用于评估系统中．本文以检飞场检飞威力 2.2 数字化过程中难点及解决方法 图数字化为例来介绍利用计算机技术数字化雷达 威力图的方法． 1．数据采样流程 图 1 给出了数据采样的过程，其中应注意几个 问题：录入纸制雷达威力图时，如果得不到阵地检 飞威力图，则用检飞场检飞威力图代替．采集威力 图数据时，用户操作具有随机性，并且随时有可能 进行修改，所以，在写入数据库前需要设置一个缓 存．确定雷达水平探测威力时，若某一高度层上对 应有多个探测距离，则以最大的距离作为其探测 能力． 录入 纸制 威力 图 定 标 按比 例绘 制坐 标系 绘制 坐标 系中 仰角 线 数 据 采 样 存 储 数 据 确定 雷达 水平 探测 威力 图 1 数据采样流程 1．绘制坐标系仰角线 绘制仰角线时，由于横纵坐标所表示的高度 和距离的单位长度不同，仰角线标示的仰角，不等 于仰角线与地平线之间的几何夹角，因而不能根 据量角器上的标准角度来画，而要根据公式计算． 其方法有 2 种：固定距离求仰角与高度的关系，固 定高度求仰角与距离的关系．本文采用前一种方 法．在计算仰角与高度的关系时，选择通过公式 H = r tan 来绘制（其中 H 和 r 分别为雷达威力数据 中的高度和探测距离）．通过程序，在原图的基础 上利用公式 H = r tan 画出仰角线 a 和 b，并与原图 进行对比，如图 2 所示，由此看出，利用公式画出 的仰角线与实际威力图中的差异很小，几乎重叠． a b 仰角/ (°) 2．数据修正 如果是根据检飞场检飞威力图得到的出厂检 m k / H 飞数据，则要在使用时根据雷达部署的阵地信息 对其进行修正． ⑴ 高度修正．①阵地高度的变化．检飞场检飞 威力图是假设雷达在海平面上进行检验飞行得到 r / km 图 2 仰角线的绘制 的，而部署到特定阵地上后，有了阵地高度，为了 然而地球是椭球体，地面有一定的曲率，距离 得到部署到阵地后的对应高度层的威力，需要对 越远越向下弯曲，又因为雷达电磁波受大气折射 检飞场检飞威力图中的高度数据作对应变换，即 的影响，不是直线前进，而是成弧线向下弯曲，所 在各个对应高度层上加上阵地高度．②天线架高． 以必须对基本坐标系里的高度进行修正，即有 检飞场检飞威力图中默认天线高度为零，但部署 到阵地后，天线会有一定的架高，所以应用时，还 需要在对应高度层上加上天线架高． ⑵ 俯仰角适应性修正．检飞场检飞威力图中， H == r2 2kR地 (2) 式中 H 为高度修正量(km)，r 为距离(km)，k 为大 气折射率(取1.33)，R地 为地球半径(取 6 370 km)． 默认雷达天线没有俯仰变化，但雷达部署到不同 的阵地后，会根据不同阵地的作战需求调整天线 2．数据存储 存储过程中，由于雷达威力图在一个高度层 俯仰．所以阵地检飞数据还要在检飞场检飞威力 可能对应不同的威力范围，某一个仰角则只对应 数据上进行俯仰变换． 某一个数据，于是数据库中将录入的数据按照仰 ⑶ 阵地遮蔽角的修正．检飞场检飞威力图中， 角数据来存储，重绘威力图时便可以直接从数据 没有考虑雷达部署到阵地后的地形影响因素，所 库表中顺序读出，拟合出威力图曲线，减少操作的 以，为了能对某一高度层的探测范围进行较准确 复杂性． 地评估，还需要对检飞场检飞威力数据进行地形 的遮蔽角修正．为了准确的得到阵地遮蔽角数据， 3．雷达部署到阵地后俯仰角修正 当天线俯仰角变化后，从出厂检飞图上提取 

第2 期 石晓宇，等：一种雷达威力图数字化方法 109 的水平威力数据就不再准确了，于是需要通过出 厂检飞威力图推导出天线俯仰变化后的雷达威力 数据 4 ．如图 3 所示，雷达在原点处，当天线俯仰角 H O L L H1 图 3 天线俯仰角发生变化 R2 R1 R H2 3 雷达威力图数字化分析 以阵地雷达天线上仰角 为例，根据 3 个公式 2 H2 = sin + L R2 = cos + L L = H1 2 + R1 求出对于同一个目标点，雷达天线俯仰角发生变 化后的雷达水平威力数据，由原先的 (H1, R1, ) 转 换为(H2, R2, + )． 为验证方法的有效性，选用 2 部雷达的实际威 力图，利用本文的方法进行数字化，实验结果如图 4 所示．如果采取人工“读图”方式，读取此雷达的 最大探测距离大约为 L，数字化后雷达最大探测距 离为 L' ( L' 精度高于 L)．另外，人工“读图”方式无 法精确到任意特定高度层的探测威力，而数字化 发生变化后，相对于雷达，飞机的仰角也发生了变 化，但是飞机与雷达 L 的距离并没有变化，那么， 方法可以得到任意高度层探测威力． 仰角 (°) m k / H 仰角 (°) m k / H r / km (a) 某型雷达原威力图 r / km (b) 采用数字化方法重绘的威力图 图 4 威力图比较 由以上实验结果可以看出，基于计算机技术 本文详细阐述了运用计算机技术将雷达垂直 的数字化雷达威力图可以获得更多、更精确的数 波瓣图数字化的过程与方法，通过这种数字化方 据，比起经验值的有限性、人工“读图”只能按可读 法，可以得到某部雷达较真实的威力数据，为精确 读取数据的局限性，有了很大的提高，3 种方法比 较如表 1 所示． 评估雷达网探测能力提供了可靠的数据基础． 表 1 3 种方法比较 方法 准确性 经验值方法 人工“读图” 数字化方法 不高 不高 较高 全面性 很不全面 不全面 全面 4 结论 参 考文 献 ： [1] 李 丹,童天爵,毛少杰,等．雷达网电子对抗仿真及雷达自 卫距离的修正[J]. 系统仿真学报,2006, 18(5):1388-1413. [2] 王国玉,汪连栋．雷达电子战系统数学仿真与评估[M]. 北 京: 国防工业出版社,2004. [3] 尹以新.雷达系统[M].武汉:空军雷达学院,1998. [4] 邢福成.雷达天线俯仰控制及威力显示系统的设计[J].火 控雷达技术,2001,3(30):26-30. A Method of Digitizing the Radar Power Display Chart SHI Xiao-yu1, XIONG Jia-jun2, WU Jin1 （1. Department of Graduate Management, AFRA, Wuhan 430019, China； 2. Department of Information & Command Automation, AFRA, Wuhan 430019, China） Abstract：It is necessary to attain the detection power data of various radar at a certain height when evaluating the detection capability of radar net. Compared with the conventional way, such as getting data from experience and from reading the radar power display chart, a new method of digitizing the radar power display chart with computer was proposed, which can be used to obtain data for any height more accurately. Key words：radar power display chart；digitization；evaluation