[发明专利]一种相控阵雷达不确定性变形下方向图区间分析方法

说明书

本申请公开了一种相控阵雷达不确定性变形下方向图区间分析方法，采用区间度量模型度量雷达阵面的不确定性变形，进而量化不确定性变形下相控阵雷达方向图副瓣的波动规律。包括分析雷达阵面不确定变形的区间中值、区间半径和空间相关性函数构造；利用区间场度量模型度量雷达阵面在服役载荷作用下产生的不确定性变形；将雷达阵面不确定性变形的区间场模型引入电磁‑结构耦合方向图函数公式，计算得到相控阵雷达的方向图，进而获取阵面不确定性变形下相控阵雷达方向图副瓣的上下边界。通过本申请中的技术方案，以得到雷达方向图副瓣上下边界表征形式，可量化雷达阵面不确定性变形对雷达方向图的影响规律，为雷达实际工程设计与优化提供指导和参考。

技术领域

本申请涉及相控阵雷达的技术领域，具体而言，涉及一种相控阵雷达不确定性变形下的方向图区间分析方法。

背景技术

相控阵雷达广泛应用于远程预警、高机动目标探测与追踪等重要领域，是一种复杂的机电热耦合多学科系统。相控阵雷达阵面的平面度在很大程度上决定着目标探测的精度及准确性。由于服役过程中受风载荷、冰雪载荷、太阳辐射等众多不确定性因素的影响，相控阵雷达阵面平面度会发生变动，进而引起雷达方向图副瓣方向图指标波动甚至恶化，使得对目标的探测出现较大偏差。

为量化雷达阵面不确定性变形对相控阵雷达电磁性能的影响，目前主要通过假设雷达阵面空间各处天线单元处变形服从概率分布，进而采用随机方法求解相控阵雷达方向图的统计特性。然而，获取雷达阵面空间各处天线单元处变形服从概率分布需要大量测试样本，在工程上耗费巨大甚至难以实现。与此同时，实地测量不确定性因素对方向图的影响还存在测量不准、量化困难等问题，使得相控阵雷达在不确定性服役环境载荷作用下的方向图精确评估极为困难。

基于此，需要提出新的方法对相控阵雷达结构阵面的不确定性变形进行描述，进而实现阵面不确定性变形下的雷达方向图响应求解与波动规律量化，为相控阵雷达总体设计及性能优化提供更为有效的指导和参考。

发明内容

本申请的目的在于：采用区间场模型描述雷达阵面变形的空间不确定性，并将其内嵌至相控阵雷达的电磁-结构耦合方向图函数中，推导出相控阵雷达方向图的上下边界求解表达式，可快速获得受不确定性环境载荷作用下相控阵雷达方向图的波动规律，从而大大降低了对阵面变形测试样本的依赖性。

本申请的技术方案是：提供了一种相控阵雷达不确定性变形下方向图区间分析方法，该方法包括：步骤1，根据环境载荷实测数据，建立相控阵雷达的结构背架的数值模拟模型，并获得数值模拟模型中任意空间处天线单元位置处的变形样本数据；步骤2，根据变形样本数据，构建雷达阵面变形的区间场模型，其中，区间场模型至少由区间中值函数、区间半径函数、空间相关性函数确定；步骤3，获取数值模拟模型对应的雷达方向图，并根据区间场模型，结合电磁-结构耦合方向图函数公式，计算雷达方向图的上边界函数和下边界函数，将上边界函数和下边界函数记作相控阵雷达的方向图区间。

上述任一项技术方案中，进一步地，区间场模型z^I(x)的计算公式为：

式中，和z^r(x)分别为区间中值函数、区间半径函数，ζ_j∈ζ^I＝[-1,1],j＝1,2,...,M，为标准区间变量，且满足M为展开项数，和λ_j是空间相关性函数的特征向量与特征值。

上述任一项技术方案中，进一步地，空间相关性函数R(x,x')的计算公式为：

式中，δ_ij为预设函数，特征值λ_j∈[0,∞)，j＝1,2,...，且满足|D|表示空间域D的体积。