搜尋及追蹤雷達是一種在連續跟蹤目標的同時，還繼續對空間進行搜尋的雷達。它在傳統搜尋雷達的基礎上，藉助計算機，能夠實現多目標的快速跟蹤。
基本介紹
- 中文名：搜尋及追蹤雷達
- 外文名：Search and tracking radar
- 作用：跟蹤並搜尋目標
發展背景,跟蹤算法,Kalman濾波算法,自適應濾波算法,相關的坐標系及其定義,NED坐標系,慣性坐標系,機體坐標系,雷達天線坐標系,
發展背景
在現代戰爭中，隨著中、遠程防空力量的加強，六十年代以來，各國前線航空兵作戰範圍及空中襲擊區域，在戰術上逐漸發展了利用地形、低空、近程、超低空、全方位、多層次、高速突防，同時伴有電子干擾。鑒於防空系統的特點，近程低空和超低空突防的可能性越來越大。例如，低空高性能飛機，它可以穿過中、遠程警戒雷達防空網，從固定架設的雷達探測區潛入，對戰略要點進行突然襲擊。為了保護艦船、海岸、地面設施，低空和超低空近程搜尋雷達就應運而出，用來填補防空網的間隙和低空盲區，做戰略要點的防空監視和空中目標的指示。
因此，現代戰爭己將我們的注意力轉移到迫切需要解決的近程低空、超低空防禦上，這也是近幾年來近程低空搜尋雷達迅猛發展的主要原因。對於低空搜尋雷達，除具有良好的低空抗干擾能力外，還應具有多目標處理能力和快速反應能力。
因此，現代戰爭己將我們的注意力轉移到迫切需要解決的近程低空、超低空防禦上，這也是近幾年來近程低空搜尋雷達迅猛發展的主要原因。對於低空搜尋雷達，除具有良好的低空抗干擾能力外，還應具有多目標處理能力和快速反應能力。
搜尋及追蹤雷達是一種在連續跟蹤目標的同時，還繼續對空間進行搜尋的雷達。它在傳統搜尋雷達的基礎上，藉助計算機，能夠實現多目標的快速跟蹤。要跟蹤目標，首先要找出目標的位置參量和運動參量，即要找出一種算法，利用目標的運動規律，對雷達測量數據進行濾波和外推處理，求出目標參量，實現多個目標的航跡(運動軌跡)跟蹤。
跟蹤算法
跟蹤濾波的目的就是根據雷達錄取設備提供的目標點跡參數來建立和更新軌跡，並外推下一次天線掃描周期目標出現的位置。為了解決機動目標的跟蹤問題，許多學者對此進行了研究，並提出了許多跟蹤算法，這些算法在特定條件下對目標機動問題都能進行比較準確的描述。但當條件發生變化時，這些算法的跟蹤性能會有不同程度的降低。同時計算量偏大，實施比較困難。
Kalman濾波算法
隨著現代微處理技術的發展，卡爾曼濾波的計算要求與複雜性已不再成為套用的障礙，並且越來越受到人們的青睞。它的濾波與預測的準則為均方根最小。而且，它在機動目標跟蹤中有很多優點：
a.基於目標機動和量測噪聲模型的卡爾曼濾波與預測增益序列可以自動選擇，這意味著可以通過改變一些關鍵性參數，相同的濾波器可以適應於不同的機動序列和量測環境。
b.卡爾曼濾波與預測增益序列能自動的適應檢測過程的變化，包括採樣周期的變化與漏檢情況。
c.卡爾曼濾波與預測通過協方差矩陣可以很方便的對估計精度進行度量。
d.通過卡爾曼濾波與預測中殘差向量的變化，可以判斷原假定的目標模型與實際目標的運動特性是否符合。
a.基於目標機動和量測噪聲模型的卡爾曼濾波與預測增益序列可以自動選擇，這意味著可以通過改變一些關鍵性參數，相同的濾波器可以適應於不同的機動序列和量測環境。
b.卡爾曼濾波與預測增益序列能自動的適應檢測過程的變化，包括採樣周期的變化與漏檢情況。
c.卡爾曼濾波與預測通過協方差矩陣可以很方便的對估計精度進行度量。
d.通過卡爾曼濾波與預測中殘差向量的變化，可以判斷原假定的目標模型與實際目標的運動特性是否符合。
自適應濾波算法
自適應濾波器是近30年來發展起來的關於信號處理方法和技術的濾波器，其設計方法對濾波器的性能影響很大。維納濾波器等濾波器設計方法都是建立在信號特徵先驗知識基礎上的。然而,在實際套用中常常無法得到信號特徵先驗知識，在這種情況下，自適應濾波器能夠得到較好的濾波性能。當輸入信號的統計特性未知，或者輸入信號的統計特性變化時，自適應濾波器能夠自動地疊代調節濾波器參數，以滿足某種準則的要求，從而實現最優濾波。因此，自適應濾波器具有“自我調節”和跟蹤”能力。
相關的坐標系及其定義
在搜尋及追蹤雷達對目標搜尋、截獲、精確跟蹤直至對目標進行攻擊，都和坐標系密切相關。機載相控陣雷達對動目標搜尋和跟蹤中，坐標系問題關係到載機運動補償、波束穩定、波束預測、目標顯示等。
NED坐標系
NED（North East Down）坐標系，即“北東地坐標系“”，簡稱為n坐標系，也叫做導航坐標系，是在導航時根據導航系統工作的需要而選取的用於導航結算的參考坐標系。
NED坐標系各軸的定義：
N——北軸指向地球北；
E——東軸指向地球東；
D——地軸垂直於地球表面並指向下。
慣性坐標系
原點選在地球球心，X、 Y、 Z、三軸互相垂直，並各自指向某相應恆天體譬如Z軸指向北極星；地球繞Z軸依右手螺旋方向自轉時，在所考慮的問題範圍內，近似認為慣性坐標系固連在地球表面上，原點設在地面或者海平面上適當選擇的某點;三坐標軸互相垂直，各軸方向視具體情況來規定。
在導航系統中，慣性坐標系是以地球質心、地球平均赤道和平春分點來定義的(近似)準慣性坐標系。該坐標系用來完成導航運動方程積分結算，用來確定飛行體相對於地面的速度和位置機載雷達組合導航系統給出的本機位置和速度均建立在本坐標系下。
在導航系統中，慣性坐標系是以地球質心、地球平均赤道和平春分點來定義的(近似)準慣性坐標系。該坐標系用來完成導航運動方程積分結算，用來確定飛行體相對於地面的速度和位置機載雷達組合導航系統給出的本機位置和速度均建立在本坐標系下。
機體坐標系
原點取在載機質心上，X定為載機縱軸機頭正向;Y取為右機翼正向;Z方向由右手螺旋定則確定，並朝向機身下方。
在天線直線和載機固連時，雷達得到的量測信息都是目標相對於運載體的相對運動信息此時的機體坐標系和天線坐標系一致。
雷達天線坐標系
機載雷達天線坐標系的定義:原點設在載機上，並與NED坐標系和載機坐標系同心;:軸沿雷達天線光學軸向。x、y是與z垂直的一對正交軸。xyz三軸構成右手坐標系。
