雙多基地雷達介紹

1、雙/多基地雷達系統(tǒng)隨著軍事科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，戰(zhàn)爭的不斷升級，隱身飛行器，反輻射導(dǎo)彈、低空突防和電磁干擾都嚴重威脅著單基地雷達的生存，因此，雙/多基地雷達越來越受到人們的重視。一、雙/多基地雷達的基本概念Tx處，接收大線位于雙/多基地雷達即發(fā)射站和接收站分置的雷達系統(tǒng)。如圖所示，其發(fā)射天線位于發(fā)射站TxRx處，兩者距離為L （稱為基線距離或基線），目標位于基線 處。三者所處位置可在地面、空中或空間，可以是靜止的，也 可以是運動的。在雙基地雷達幾何結(jié)構(gòu)中，以目標位置為頂點，發(fā)射站 和接收站之間的夾角稱為雙基地角。采用兩個或者多個具有公共空間覆蓋區(qū)的接收站且從公 共覆蓋區(qū)得到的目標數(shù)據(jù)均在中心站進

2、行合成處理的雷達，稱為多基地雷達。合作式雙/多基地雷達1. 工作原理在合作式雙、多基地雷達系統(tǒng)中，發(fā)射機和接收機設(shè)在相距很遠的兩地，并且多部接收機可以共用一 部發(fā)射機。由于是無源的，接收機不會受到威脅，接收站處于隱蔽狀態(tài)，因此反輻射導(dǎo)彈只能攻擊發(fā)射站。 若發(fā)射站遠離戰(zhàn)區(qū)或者機動性較大，就可以大大降低受到攻擊的可能性。從配置上看，地面接收站與高空 飛行的飛機合作，或與衛(wèi)星合作將是合作式雙/多基地雷達的最終形式。合作式雙/多基地雷達一般由一個發(fā)射站和一個或多個接收站組成（ T/R、T/Rn）。隱身目標的前向散 射RCS 一般大于其后向散射 RCS。因此，通過合理的布站，使接收站能接收目標的前向散射

3、，就可抑制 其RCS的下降。合作式雙/多基地雷達的重要參數(shù)是雙基地角&理論分析得出：當(dāng) 6小于90度時，雙基地雷達的雷達截面積與單基地雷達的相等；當(dāng)6大于130度時，就產(chǎn)生前向散射；當(dāng)6等于180度時，由于目標遮斷入射電磁波，這時在目標上產(chǎn)生一種感應(yīng)電流，此電流能輻射一前向波束，波束的峰值取決于目標的投射 面積，與目標的形狀和材料無關(guān)。因此這種前向散射雷達將使雷達截面積增大，可以大大提高對隱身目標的探測能力。雙/多基地工作方式還可以有效地抗有源阻塞干擾和欺騙干擾。2. 基本性能1)探測范圍指在發(fā)射基地電磁波照射下，接收基地能以一定的虛警概率和探測概率接收到特定的目標散射波，從而能對目標

4、進行探測和定位的空間范圍。與單基地雷達相比，雙/多基地雷達的探測范圍具有以下特點:由于收發(fā)分置，與目標形成三角關(guān)系，探測范圍無論從平面投影面積或空間體積來說，都要比單 基地雷達有所減少。探測范圍的幾何形狀，同基線的長度及走向有密切關(guān)系。垂直面內(nèi)的探測范圍，是發(fā)射波束和接收波束相交部分的垂直剖面，受到發(fā)射天線和接收天線垂 直方向圖、地面反射和地平線等幾何限制，其形狀是比較復(fù)雜的，而且它與目標相對雷達系統(tǒng)所處的方位相關(guān)聯(lián)。2)反隱形能力雙/多基地雷達探測隱形目標的潛力主要有以下兩點:是當(dāng)目標從發(fā)射基地和接收基地之間通過時，構(gòu)成接近180度的雙基地角，目標的雙基地雷達截面積會明顯增大。根據(jù)電波理論，

5、可以將目標的幾何截面積S當(dāng)作再輻射大線孔徑來計算目標的前向散射，其主瓣強度能達到使等效雷達截面積等于1mA/f,入為波長。此數(shù)值大大超過通過通常該目標反映出來的雷達截面積，且與目標所用材料無關(guān)。此種前線散射在平面警戒和其他場合有一定的用途。二是在某些特定的隱形目標姿態(tài)和雙基地角情況下目標的雙基地雷達截面積也會明顯增大。現(xiàn)代隱形目標的設(shè)計并不能將照射的電波全部吸收，而主要靠外形設(shè)計使目標的后向散射波折向其他方向。多基地雷達系統(tǒng)中，正好位于這些散射波束方向的接收基地就可以探測到該隱身目標。3)定位方法和定位精度雙/多基地雷達綜合利用了雷達與導(dǎo)航的技術(shù)，對目標定位的方法是多樣的。在圖中，從一個接收基

6、地可以測定目標的相對方位與目標的距離和(Rt+Rr)，二個以上基地還可以測定目標的距離差(Rri-Rr2)。這樣，連同已知的基線，可以通過解析幾何三角形，定出目標位置。定位精度是隨著不同的方法和不同的目標位置而不同的。例如，以方位與距離和來定位時，對位于基線附近的目標，誤差明顯增大。目標位于基線上時，測距是模糊的。因此，雙/多基地雷達系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)情況選用適宜的定位方法。雙/多基地雷達在一定條件下還可以從目標斜距與地面投影距離的比較中估算出目標的第三維坐標-高度，這是單基地雷達所不具備的。4）多普勒頻移和濾波相對運動目標在雙基地雷達中表現(xiàn)出來的多普勒頻移，與單基地雷達情況下不同，是與目標距離和的時

7、變率成正比的。由此可以導(dǎo)出，fd Vcos（，2）,如圖所示：可以得出兩個結(jié)論：目標的多普勒頻移，與其相對速度在等距離和橢圓法線方向的相對于雙基地雷達運動的目標cos押2）成正比。當(dāng)目標在發(fā)射分量成正比，這個法線方向，正好是目標的雙基地角的角平分線的方向。多普勒頻移值逐漸減小。在基線附近,目標的多普勒頻移，還同目標相對于基線所處位置有關(guān)，即同基地和接收基地之間逐漸接近基線時，雙基地角逐漸增大，即便目標速度很快，fd也很小。在基線上fd =0。以上兩點關(guān)系到雙基地雷達抑制雜波的多普勒濾波器的設(shè)計。5）抗干擾現(xiàn)代干擾機多帶有雷達發(fā)射偵察裝置和自適應(yīng)方向圖和功率管理裝置。雙/多基地雷達正好在這一點上

8、獲得了抗干擾的很大好處，這是七十年代后雙基地雷達再度興起的另一個重要原因。對于自帶干擾機的目標，雷達接收基地的干擾電平取決于自身大線的副瓣和干擾機大線的主瓣。對于其他接受干擾機掩護的目標，接收基地的干擾電平取決于自身大線的副瓣和干擾機大線的副瓣?？傊?，目標的信/干比較之單基地雷達有明顯提高。如果敵方知道隱蔽的接收基地的存在，只能被迫采用全向干擾。將使干擾功率分散于空間而降低雷達的干擾電平。當(dāng)與頻率捷變技術(shù)共用時，進一步迫使敵方干擾功率在空域和頻域同時分散，此外，單基地雷達的其他抗干擾措施均可以用于雙/多基地雷達。二個以上接收基地對于干擾源的交叉定位也是有效的。不過，上述分析仍然與目標相對于基線

9、所處位置有關(guān)。例如當(dāng)干擾機位于基線延長線上時，接收基地就與發(fā)射基地處于同一方向而失去上述得益。/多基地雷達的一個重要特從以上分析可以看出，雙/多基地雷達的各項基本性能，都通目標與各個基地所處的位置有關(guān)。因此，具體的戰(zhàn)術(shù)運用方式將會在很大程度上直接影響其性能的發(fā)揮。這是雙3. 關(guān)鍵技術(shù)和特殊問題主要有以下幾個方面：1)空間同步當(dāng)發(fā)射天線轉(zhuǎn)動時，發(fā)射脈沖就在空間傳播，遇到目標便反射電磁波，接收站接收到回波，從中 檢測出目標。由于接收和發(fā)射異地，所以要利用發(fā)射波束與基線的夾角、距離和以及基線距離來解雙 基地空間三角形，求出目標到發(fā)射站或接收站的距離和目標到接收站與基線的夾角，這樣接收站形成 波束對準

10、回波方向，并接收到目標信息。此過程稱為空間同步。它可以采用脈沖追趕方式來實現(xiàn)，如 圖所示：發(fā)射脈沖在空間傳播，接收波束對準可能有回波返回的方向1、2、3,叫做脈沖追趕。因為電磁波在空間以光速傳播，所以接收波束的調(diào)整應(yīng)很快，用數(shù)字方法形成波束能滿足要求。2) 相位同步接收站要接收回波信號必須知道發(fā)射頻率，發(fā)射站可能工作于頻率捷變狀態(tài)，因此要將其頻率碼傳動送到接收站。同時在兩站各放置一臺高穩(wěn)定度的原子鐘，使兩站的頻率基準抑制。利用原子鐘和 發(fā)射站的頻率碼使發(fā)射站與接收站的頻率一致叫做相位同步，其好處是接收站可以進行信號相參處 理，有利于雜波抑制。3) 時間同步解算雙基地空間三角形需要知道距離和。發(fā)

11、射站把起始發(fā)射脈沖傳到接收站，再將此脈沖與接收 到的回波脈沖進行時間相減，得出時間差，該時間差被換算成距離差后加上基線距離就是距離和。獲 得發(fā)射觸發(fā)稱為時間同步。其同步可以利用全球定位系統(tǒng)的時間基準作為起始時間。4) 雜波抑制通過控制發(fā)射機的位置以及與接收機的相對運動方向，使得引起地雜波的頻變擴展為零。由于接收站只收到目標的散射回波。由副瓣等原因引起的雜波背景非常弱。5）信號數(shù)據(jù)處理對目標散射波的信號處理，原則上可沿用單基地雷達的已有技術(shù)，但收、發(fā)處于異地。有時相隔甚遠，這就為各種快速處理特別是自適應(yīng)處理帶來困難。例如在采用頻率、波形或極化的捷變技術(shù)時，還只能按既定程序或其他預(yù)先約定來完成有關(guān)

12、的處理。數(shù)據(jù)處理是雙/多基地雷達對目標定位與跟蹤所必須。特別是多基地條件下， 根據(jù)功能要求和不同的幾何關(guān)系，靈活地運用各種數(shù)據(jù)處理方法，以求得最高的精度和速度，是一種特殊的軟件技術(shù)。多基地雷達本身即是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，因而帶來若干與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)系的特殊問題：-對目標信號的檢測處理，是分布式進行還是集中式進行。如采用集中檢測方式，由于信號時相干的，可以取得在積累、成像等多方面的好處，但必須付出昂貴的代價。-在同時有兩個以上接收基地共同覆蓋的區(qū)域內(nèi)，妥善的數(shù)據(jù)綜合處理可以提高目標位置和航機的估值質(zhì)量。-網(wǎng)內(nèi)通信要求較高，需完成傳送系統(tǒng)控制指令、同步信號、協(xié)同信號以及目標數(shù)據(jù)的任務(wù)。一般要配置不同工作頻段的多種通信手段，同時需解決通信設(shè)備給雷達網(wǎng)帶來的抗干擾、可靠性、容 量等方面的新困難。三、未來發(fā)展趨勢1. 雙/多基地雷達與單基地雷達特點不同，特別是其性能發(fā)揮與具體使用方式的關(guān)系極為密切，因此它不可能代替單基地雷達。而是互相配合，互為補充。在防空情報方面，單基地與多基地雷達混合的雷達體制是今后發(fā)展的方向?？梢栽跀U大探測區(qū)、抗干擾、抗摧毀、反隱形等方面加強單基地雷達的功能。2. 在技術(shù)上，多基地雷達在今后將進一步提高整個系統(tǒng)的隱蔽性，從而改善雷達在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的最薄弱環(huán)節(jié)-抗