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雷达技术

雷达技术

雷达技术范文第1篇

英文名称:Fire Control Radar Technology

主管单位:中国兵器工业集团公司

主办单位:西安电子工程研究所

出版周期:季刊

出版地址:陕西省西安市

种:中文

本:16开

国际刊号:1008-8652

国内刊号:61-1214/TJ

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发行范围:国内外统一发行

创刊时间:1972

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雷达技术范文第2篇

关键词:测距雷达;雷电感应;防雷措施

1 引言

雷电是大气自然中的一种气体放电现象,雷电是由雷云放电引起的,其危害早已被人们所认知。随着工业电子技术的迅速发展,很多工业电子设备和计算机网络通讯设备,尤其是微波数字通讯的微电子技术设备,它们的核心部件大都是大规模的微电子器件,因其允许的能量限值非常小,操作过压所引起的尖峰脉冲电压会干扰它的正常工作,甚至破坏整个器件。随着数字电路和模拟电路采用的工作电源电压越来越低,系统的抗干扰和防护等级越来越高,因而防雷系统设计已成为现代工业生产安全可靠的重要基础。

2 雷电基础

雷电放电涉及到气象、地形、地貌、地质等许多自然因素,随机性很大。但雷电在同一区域里,分布虽然不均匀,但有一定的选择性。一次闪击放电的过程可分为先导放电、主放电、余辉放电三个阶段。其中主放电的放电电流最大,速度最快,破坏性也最大。雷电放电主要有三种形式:(1)云对地放电,便形成直接雷,破坏性最强,也是主放电阶段。(2)云对云放电,产生感应雷击,感应雷主要是静电感应、电磁感应或它们的综合作用形成的。(3)云内放电,其放电强度不会太高,是最弱的一种雷达活动形式。

雷电感应会产生很多效应类型。例如:电效应,热效应、机械效应、静电感应、电磁感应、雷电侵入波、防雷装置的反击效应等,也可直接对人类形成危害。电效应会能产生高达数万伏的冲击电压,将电力系统设备击穿或使发生短路,引起火灾和爆炸事故。热效应将通过导体的强大的雷电流在极短时间内转换成热能,产生的高温可能导致火灾。静电感应和电磁感应均会产生火花放电现象。雷达侵入波是雷电在架空线路、金属管道上产生冲击电压,使雷电波沿线路和管道迅速传播,造成电力线路和配电装置损坏。雷电反击是指雷电流沿着接闪器、引下线和接地体流入大地时会在其上面产生很高的电位,如果防雷装置与建筑物内外电气设备、电线或其它金属管线的绝缘距离不够,它们之间会产生放电现象。

3 现代防雷技术及措施

现代防雷技术的原则强调全方位防护、综合治理、层层设防,把防雷看作一个系统工程。建筑物内,尤其是在使用电子信息设备较多的建筑物内,防雷设计应按综合防雷概念,将外部防雷措施和内部防雷措施整体统一考虑,才能使建筑物防雷工程设计做的安全可靠、技术先进、经济合理。

直接雷击的防护主要是运用接闪、传导和接地等技术措施。雷击感应过电压防护主要是运用多级分流、滤波、屏蔽和接地等技术措施。地电位反击的防护主要是运用等电位和接地措施等技术措施。雷电电磁脉冲的防护主要是运用滤波、屏蔽和接地等技术措施。

接闪是为保护预定的建筑物、设施或设备,将一定范围内出现的闪电不能任意选择放电通道,而只能按照事先设计的规定通道(防雷系统)将能量泄放到大地中去。避雷针、避雷线、避雷网等都是接闪装置,是直击雷防护的主要措施,避雷针的引雷作用就是主动式接闪。不同的引下线可能会出现电位差,将多个引下线等电位连接,形成均压环,在某些地区还可以铺成均压网,可防止多根引下线出现不均匀的雷电流。屏蔽是用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起来,使雷电的电磁脉冲波从空间入侵的通道全部截断。所谓分流就是在一切从室外来的导线(包括电力电源线、电话线或信号线、天线的馈线等)与接地装置或接地线之间并联一种适当的避雷器。接地是让已经纳入防雷系统的闪电流顺利流入大地,而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用。躲避是指在建筑物基建选址时,就应该躲开多雷区或易遭雷击的地点,以免日后增大防雷工程的开支和费用,当雷电发生时,关闭设备,拔掉电源插头。

4 工业雷达测距系统的综合防雷

测距雷达是采用微电子技术的现代电子设备,对雷电比较敏感,而且安装在露天储罐的罐顶,系统工作在易燃易爆场所,甚至有些设备工作在防爆区域的1区或0区。图1为系统所采用的综合防雷措施。

图1 系统综合防雷措施

整个系统建筑物的直击雷防护按有关建筑物的防雷规范进行设计,采用避雷针、避雷带、避雷网等三种接闪器截获闪电,引下线上与接闪器连接,下与地下一定深处的接地装置连接,将雷电流顺利流散到大地中。为提高接地的可靠性,降低雷电流和地电位,防止反击和跨步电压,使用场所接地应大于两处,系统的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作地、保护接地等应共同连接,共用一组接地装置,同时采取屏蔽的方法。

控制室机房的供电系统采用三级防雷措施,第一级电源防雷器(SPD)安装在机房电源进线处,连接线尽可能短而直;第二级SPD安装在机房不间断电源(UPS)输出端,连接线尽可能短而直,将第一级SPD未泄放完的雷电流瞬间泄放入地;三级SPD作为精细保护装置安装在机房内重要设备或弱电设备前端,将线路上的剩余瞬间过电压限制在1.0kv以下,还可以吸收操作过电压。电源防雷器采用对地并联连接,通过开关跳闸或熔断器烧断保护了电源系统。

控制室机房内的通讯线路上串接信号防雷器,信号防雷器除了对微电子器件组成的电子设备提供精细保护外,还可以响应瞬间过压。将带地线的防雷器的接地线与防雷系统的接地引线焊接,并用绝缘胶布包裹。防雷器的安装接线必须注意方向,尤其是信号防雷器,所有信号防雷器的输出(OUT)端连接被保护设备。

将控制室机房内的防静电地板做接地处理,由于室内空气干燥时很容易在防静电地板表层聚集大量电荷,为充分发挥防静电地板的效用,将机房内的设备外壳与不带电金属物件有效接地,并进行均压等电位连接。

露天储罐虽已接入大地,但为防止雷电反击,在每台测距雷达的前端串接弱电防雷器。接地是防雷技术最重要的环节,不管是直击雷、感应雷或是其他形式的雷电最终都是把雷电流送入大地,没有合理而良好的接地装置的防雷系统是不可靠的。系统的接地装置PE的阻值不大于4Ω,共用接地PE的阻值小于1Ω。注意:供电系统防雷装置应给闪电流提供一条或几条低阻抗的通道,可并接分流器对地电流进行分流。整个系统布线做了屏蔽处理或埋地敷设,屏蔽层两端接地。控制室机房进出线路埋地并采取屏蔽,无一架空。

5 结束语

文章详细介绍了采用躲、等电位、多级分流、滤波、屏蔽、良好接地等现代防雷技术措施进行完整系统防雷设计的方法,通过包括对直接雷击、雷击感应过电压、雷电电磁脉冲、地电位反击等多个方面防护,弥补了潜在的危险和缺陷,防止了直击雷、感应雷和雷电波的侵入,保护了系统设备的正常运行和操作人员的人事安全。

参考文献

[1]辛龙,卢永慧.DCS系统防雷技术探讨[J].科技传播,2011.

[2]叶向东.石油化工仪表系统防雷工程设计[J].石油化工自动化,2008.

雷达技术范文第3篇

1、引言

近年来,随着微电子技术、计算机技术和数字化技术在雷达中的大量应用,雷达技术和装备取得了突破性进展,雷达的作战能力显著提高。在21世纪的信息化战场上将形成一个以高信号密度,大带宽大时宽、多频谱、多参数捷变以及多种工作体制和多种抗干扰技术的综合应用为特征的极为复杂的雷达信号环境,从而对现有雷达对抗技术提出了严峻的挑战。因此,针对日益复杂的雷达信号环境,不仅要求利用当代高新技术加速更新现有的雷达对抗装备,而且必须瞄准未来可能出现的新体制雷达,探讨对新雷达的对抗技术和加速研制、装备更有效的雷达对抗系统,特别是研究各种雷达对抗的综合应用,以摧高雷达对抗的总体战斗效能。根据目前电子战高新技术的发展现状,采用的雷达对抗将有以下几种技术。

2、现代雷达对抗信号环境的特点

2.1 辐射源的数量多、分布密度大、分布范围宽、信号交叠严重

由于雷达的广泛应用,许多作战飞机、舰艇、战车和作战单位都配有一定数量的雷达,分布范围很大,特别是在重要的军事集结地,雷达的分布十分密集,N的数值往往为数十、数百甚至上干。在单位时间内出现的脉冲信号平均数少则数万,多则数百万,在同一时间可能有多个信号同时出现(交叠)。

2.2 信号调制复杂,参数多变、快变

雷达通过信号调制波形和参数的选择与变化,可以获得诸多目标信息检测和抗干扰等方面的利益。随着信号产生技术和处理技术的发展,一部雷达往往能够根据需要,产生多种不同调制特性的波形,特别是在脉冲持续时间内的频率和相位调制;此外,出于反侦察、抗干扰等的需要,许多雷达都可以改变发射信号的载频、脉冲重频、脉冲波形或其它调制参数;这种变化的时间可能是数秒、数十毫秒,甚至到每个发射脉冲都发生捷变。

2.3 信号综合成胁程度高

现代雷达与各种杀伤性武器系统的结合十分紧密,如制导雷达、炮瞄雷达、反辐射寻的等,都直接威胁到雷达对抗设备和人员的生存。内干受到杀伤性武器系统威力范围的限制,这些雷达往往在目标尚未进入攻击范围时保持电磁静默(不发射),由其它探测设备提供信息保障,一旦目标进入攻击范围则立即投入工作,迅速捕获目标,引导武器攻击。

3、雷达对抗技术发展趋势

3.1 扩展雷达对抗的频率覆盖范围

随着对参数捷变、米波、毫米波、扩谱、跳频等新型雷达广泛应用于战场,宽频谱响应已成为提高雷达对抗系统作战能力的一个重要方面。各种雷达对抗系统的频率覆盖范围:雷达侦察告警0.03―40GHz,可扩展到0.03―75GHz(甚至140 GHz);雷达干扰0.5―40GHz,可扩展到0.5―94GHz(甚至105GHz)。

3.2 提高雷达侦察祝接收的性能

在21世纪高度信息化的战场上,各种新体制雷达在战场上的应用比例将迅速增加,雷达侦察接收将面临着高密度、高复杂波形、宽频谱捷变的强雷达信号环境的威胁,因此必须提高雷达侦察接收机的灵敏度、动态范围、测频和测向精度以及适应密集、快速多变的信号环境摧力,以适应未来雷达对抗的需求。

3.3 人工智能在雷达对抗中的应用

人工智能是当代计算机科学的一个重要分支,主要研究用机器来模拟人的思维或决策过程,从而实现人类某些知识智能的活动,如学习、思考、判断、对话、图像理解、普通人类语言理解等思维活动,是一种具有人一定智能和经验的知识系统。因此,人工智能化是今后实现雷达对抗系统智能化、自适应能力的一种关键技术。研究的技术包括情报搜集、分析、处理和综合,目标识别和辐射源位置的实时数据处理,威胁告警和评估,干扰功率管制,多传感器信息融合以及雷达对抗系统智能管理等方面。

3.4 发展计算机实时控制的自适应雷达对抗技术

在现代战争中,电磁信号环境复杂、密集、快速多变。为了在这种电磁环境中对多传感器信息进行实时的综合处理和软硬杀伤雷达对抗系统的自适应响应,新一代雷达对抗设备必须以实时数字控制、自适应阵列天线、自适应信号处理以及功率管理等技术为基础,构成在领域、空域和时域管理的雷达对抗系统,以便对动态变化的威胁做出快速反应。

3.5 探讨低截获概率雷达的侦察和干扰系统

在未来高技术战场上,各种低截获概率的新型雷达将大量应用于各种作战平台,以提高其反侦察、抗干扰、反辐射武器攻击的能力。因此,必将展开对低截获概率雷达的各种信号截获、分析、识别和定位技术、干扰体制和干扰样式以及新的信号处理技术进行研究。

3.6 研制新型无源干扰器材和投放技术

无源干扰是一种低成本且实用有效的雷达对抗手段,也是目前飞机、舰艇等大量应用的干扰器材。但随着雷达对抗无源干扰技术的迅速发展,研究新的无源对抗技术是以发展雷达对抗技术的一个重要方面。主要的发展技术如从气动特性(形状、散开与下降速度、姿态、留空时间、风的影响)、频带宽度、雷达反射面积、综合特性、极化形式、投放时机、效率、材料诸方面研究箔条的基本特性,以及在生产、包装工艺和运用的技术;能干扰多种雷达的宽频带、大容量箔条干扰技术;利用机载雷达告警系统控制投放的技术;箔条自动切割技术;提高极化干扰能力的技术;研制新型无源干扰投放技术;欺骗性更强的假目标技术;能干扰毫米波雷达的毫米波箔条、毫米波反射体以及毫米波等离子体等新型雷达无源干扰技术。

参考文献

雷达技术范文第4篇

关键词:激光雷达技术、发展、技术应用

1、前言

激光雷达技术是一门新兴技术,在地球科学领域及行星科学领域有着广泛应用。随着这一技术在相关行业的深入开展,它越来越被世界各国的人们所熟知,并被大力推广、研发和应用,成为当今较为热门的现代量测技术。

激光雷达技术按不同的载体可分为星载、机载、车载及固定式激光雷达系统。其中星载及机载激光雷达系统结合卫星定位、惯性导航、摄影及遥感技术,可进行大范围数字地表模型数据的获取;车载系统可用于道路,桥梁,隧道及大型建筑物表面三维数据的获取;固定式激光雷达系统常用于小范围区域精确扫描测量及三维模型数据的获取。总之,激光雷达技术的出现,为空间信息的获取提供了全新的技术手段,使得空间信息获取的自动化程度更高,效率更明显。这一技术的发展也给传统测量技术带来革命性的挑战。

2、激光雷达技术的发展历程

国外激光雷达技术的研发起步较早,早在20世纪60年代年代,人们就开始进行激光测距试验;70年代美国的阿波罗登月计划中就应用了激光测高技术; 80年代,激光雷达技术得到了迅速发展,研制出了精度可靠的激光雷达测量传感器,利用它可获取星球表面高分辨率的地理信息。到了21世纪,针对激光雷达技术的研究及科研成果层出不穷,极大地推动了激光雷达技术的发展,随着扫描,摄影、卫星定位及惯性导航系统的集成,利用不同的载体及多传感器的融合,直接获取星球表面三维点云数据,从而获得数字表面模型DSM,数字高程模型DEM,数字正射影像DOM及数字线画图DLG等,实现了激光雷达三维影像数据获得技术的突破。使得雷达技术得到了空前发展。如今机光雷达技术已广泛应用于社会发展及科学研究的各个领域,成为社会发展服务中不可或缺的高技术手段。

3、激光雷达技术的工作原理及流程

激光雷达系统是一种集激光雷达扫描探测,卫星定位和惯性导航系统于一身的多功能三维影像获取系统。通常由三部分组成,分别为POS系统,传感器系统以及存储与控制系统。其中POS系统由卫星定位系统和惯性导航系统组成,卫星定位系统通过差分实时测定传感器的空间位置,惯性导航系统精确记录传感器的空间姿态,存储与控制系统将传感器测算的空间信息存储起来,通过后处理软件计算出准确的空间点云数据。并生成各种数字产品如:DSM、DEM、DOM、DLG等,其工作流程如下:

激光雷达技术工作流程(东方道尔)

确定激光雷达技术方案

根据所需要成果的用途及精度,确定采用激光雷达技术的工作方式。对于小比例尺基础测绘和大范围的规划及考察研究,可采用星载激光雷达技术进行数据采集;对于高精度大面积基础测绘及区域性详细规划,可采用机载激光雷达技术进行数据获取;对于交通及观测条件允许的带状区域的基础测绘及高精度信息获取,可采用车载激光雷达技术采集数据;对于小范围、小区域的高精度三维数据获取及建模研究等可采用固定式激光扫描技术采集数据。

数据采集

根据选定的激光雷达技术方法,利用GPS系统获得传感器的空间位置数据,利用惯性导航系统获取传感器空间姿态数据;利用摄影及扫描系统获取空间三维坐标及影像数据;利用存储及控制系统记录所有获取数据,并对定位数据、测姿数据、扫描及影像数据进行归类存储。

数据处理

外业数据采集完成后,利用相关软件,对卫星定位轨迹数据、传感器姿态数据、激光扫描数据进行联合处理,得到大量测点的(X,Y,Z)三维点云数据及影像数据。其中包括影像数据的定向、镶嵌及空三结算;激光数据拼接、滤波及异常值剔除;坐标及高程系统转换等。

数据应用:通过内业联合处理后,生成满足用户需求的数字表面模型DSM、数字高程模型DEM、正射影像图DOM及数字线划图DLG及各类专业地图。

4、激光雷达技术的主要应用领域

随着国际社会对激光雷达技术的深入研究,这一新兴技术的优越性越来越明显,在各个行业均有其独特的优势。激光雷达传感器发射的激光脉冲能部分穿透树林遮挡,直接获取真实地面的高精度三维地形信息。且激光雷达测量不受日照和天气条件的限制,能全天候地对地观测,这些特点使它在灾害监测、环境监测、资源勘查、森林调查、地形测绘等方面的应用更具优势,能有效地弥补常规传感器的缺陷,是对现有航空、遥感技术的一种有效补充。

况且激光雷达测量技术又可以同其他技术手段集成使用,如将激光雷达测量技术同传统的航空相机、CCD相机以及红外遥感器等进行结合,可组成一套新的功能更强的遥感系统,为地球空间信息智能化处理提供新的融合数据源,在各行各业的应用都有较大优势, 具体表现如下:

普通测绘中的应用激光雷达技术常被用来测绘带状地形图,其中包括交通线路、输电线路、海岸线、沟、管线路、水下地形等。通过激光雷达技术可以获取高密度、高精度的激光点云数据,去除植被、房屋、其他建筑物等非地形目标上的点云数据,进而生成目标表面模型。

电力线路的设计(东方道尔产品)

文物遗址保护领域的应用对大型的遗迹及文物进行激光扫描,实现文物遗址的三维数字化建模,永久地保存文物信息,减少人为因素对文物的损坏;还可以按照时间序列,将历史文化遗迹在时间隧道中再现;另外借助于互联网,可以快速地实现资源共享,这都将对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。

构建“数字城市”的应用地面激光雷达能够对地面建筑物进行多角度激光扫描,可以快速获取城市中各类建筑物的三维点云数据,并在软件的支持下进行拼接、建模、纹理映射,从而得到“数字城市”所需要的高精度、真三维、可量测的,具有真实感的虚拟城市三维模型。三维模型不但可以对目标建筑进行精确量测,也可以从任意角度实时交互地看到规划效果,获得前所未有的直觉体验。

数字城市(东方道尔产品)

工程测量中的应用

工程测量的特点是:测量范围大小不一;被测目标周围环境复杂,目标之间空间几何关系复杂、也可能时刻处于变化状态等。这些特性就要求能有一种速度快、精度高,且可以实现远距离主动遥感获取空间信息的技术手段来实施测量。而地面激光雷达技术正好可以满足这些要求,并已经被逐步应用于建筑工程、巷道与洞穴测量、工厂设施与管线测量等领域,成为工程测量新的技术力量。

困难区域的DEM(东方道尔产品)林业勘测中的应用森林地区准确的地形及植被参数信息对于林业及自然资源的管理非常重要。而这些数据用常规方法获取较为困难。激光雷达技术它能同时获得树冠底部的地形信息以及树高信息。通过数据后处理,可分析植被并对其加以分类,计算树高、计算木材量,并可动态监测植物的生长情况以及提取林区的真实数字地面模型,成为林业管理的好帮手。

数字高程模型及等高线(东方道尔产品)

灾害调查与环境监测方面的应用

激光雷达测量技术能快速、及时、直接准确地服务于自然灾害的评估、监测及宏观管理。为宏观决策提供技术支持,避免常规测量受环境条件影响而面临的困难。

灾害区域DEM(东方道尔产品)

5、激光雷达测量技术的优越性

激光雷达测量技术的发展历史虽然不长,但已经引起人们的广泛关注,成为国际社会研究开发

的重要技术之一。同其他常规技术手段相比,激光雷达技术具有其自身独特的优越性,主要表现在以下几方面: (1) 采用激光探测技术,直接获取地物三维坐标,采集数据精度相对较高。 (2) 激光雷达的激光脉冲信号能部分穿过植被,能快速获得高精度和高空间分辨率的森林覆盖区的真实数字地表模型(3) 在有少数或无地面控制点的情况下进行作业,且速度快,效率高。(4) 作业安全,它能进行危险地区(如沼泽地带、大型垃圾堆等)的测量工作。 (5) 作业周期快,效率高,易于更新。 (6) 具备全天候获取测区的三维数据的能力; (7) 激光雷达将信息获取、信息处理及应用技术融为一体,更有利于提高自动化及高速化程度。

6、激光雷达测量技术的发展展望

激光雷达技术的发展为获取高时空分辨率的地球空间信息提供了全新的技术手段,使人们从传统的单点数据获取变为连续自动数据获取,并能够快速地获取精确的高分辨率的数字地面模型以及地面物体的三维坐标,同时配合地物的影像,增强人们对地物的认识和识别能力,在社会建设的各个领域均具有广阔的发展前景和应用需求。目前,越来越多的用户对使用激光雷达技术产生了浓厚的兴趣,显示了这项技术的强大市场需求。

激光雷达技术,能够在一定程度上解决城市建设、规划、环保、虚拟显示,军事国防,电子娱乐、灾害预防与控制等方面的数据需求。涉及测绘、国土、规划、电力、交通等多个领域的产业部门的用户。随着激光雷达技术在我国的全面推广以及相关技术的飞速发展,激光雷达技术难度将大大降低,会使越来越多的用户在使用激光雷达技术中获得所需的空间信息,从而创造更大的经济利益和社会效益。

参考文献:

1、LIDAR技术及在高精度测绘领域应用_东方道迩 张生德

雷达技术范文第5篇

预警机最早是指装有机载监视雷达、用于探测低空飞行目标的特种军用飞机。人们之所以要将雷达搬上飞机,是为了克服地球曲率对雷达视线的限制,使预警机能登高望远,俯瞰天下。但是,人们在研制预警机时发现,雷达升空后,虽然理论上能够扩展探测区域,但在探测低空飞机目标时,工作条件或环境发生了根本性变化,发射的无线电波需往下指向,触及地面后形成的散射波的一部分会朝入射方向的反方向进入雷达。由于地面(或海面)与飞机目标的反射特性不同,雷达照射到地面的回波强度通常比飞机目标的回波强度大数万至上百万倍。怎样才能从如此强烈的地杂波中提取目标回波,发现目标存在并测量它的距离和其它参数呢?研制人员探索到的方法就是在雷达上采用脉冲多普勒体制,即采用脉冲方式工作的雷达利用多普勒效应工作。

什么是“多普勒效应”呢?我们有过这样的生活体验,站在火车站台上时,如果一列火车鸣笛接近站台,我们会觉得其声音逐渐尖锐。而火车逐渐远离站台时声音逐渐低沉。火车的鸣笛从尖锐到低沉的变化。实际上是进入人耳的笛声声波频率的变化,而这种变化的产生正是由于火车存在相对于人的接近或远离的运动。这就是多普勒效应。

与此类似,当雷达每隔一定时间间隔(从几十微秒到几十毫秒)发射一定频率的电磁波对空搜索时,如遇到活动目标,一般情况下,该目标会存在与雷达接近或远离的运动(称为径向运动),因此从活动目标反射回雷达的电磁波频率与发射波的频率会发生变化,二者差值称为多普勒频率。它与2倍的目标径向速度成正比,与雷达波长成反比。如果目标接近雷达,多普勒频率为正,反之为负。举例来说。当雷达波长为0.1米时,如果目标以0.8马赫(约260米/秒)的速度接近雷达,则目标的多普勒频率为5200赫兹。特别的,当雷达运动速度与目标运动速度平行时,目标的多普勒频率为零。根据多普勒频率的符合和大小,可测出目标接近或远离雷达的速度:根据发射脉冲和接收的时间差,可以测出目标的距离。

脉冲多普勒体制的原理于20世纪50年代后期提出,经历了动目标显示、机载动目标显示和多普勒滤波器组技术的发展,70年代后期逐渐成熟,80年代后开始在机载预警雷达(如美国海军E-2C的AN/APS-145雷达和美国空军E-3系列的AN/APY-1/2雷达)和机载火控雷达(如美国空军F-16战斗机上的AN/APG-66雷达)中得到广泛应用。

动目标显示技术发端于地面雷达,用以区分运动的飞机目标和静止的地杂波。因为对地面雷达来说,地面也是静止的,从而多普勒频率为零,而飞机目标相对于地面雷达是运动的,多普勒频率不为零。它通过一种称为滤波器的频率选择装置,让飞机目标所对应的频率范围内的电磁波无衰减甚至放大地通过雷达回波处理器,其它频率的电磁波则被抑制。滤波器所允许通过的频率范围。称为滤波器的“通带”。但是,单纯的动目标显示技术只能区分运动和静止,不能获取飞机的运动方向和速率,后来的机载动目标显示技术补偿了雷达装机后飞机或雷达本身运动的影响。也就是说,对于机载雷达,地面和飞机目标本来相对于雷达都是运动的,通过补偿技术。能够使得雷达看地面仍然是静止的,而飞机目标是运动的。但是,补偿技术仍未能克服地面动目标显示不能获取目标方向和速率的问题。通过采用双通道处理和多普勒滤波器组后。雷达不但能区分杂波和飞机回波,而且能准确地测量飞机的运动参数。双通道处理相当于把雷达回波看作一个复数,分别提取复数的余弦分量和正弦分量,有了这两个分量后,就能完整地描述目标回波,从而对目标的运动方向,也就是接近还是远离雷达进行区分。而多普勒滤波器组则相当于对动目标显示或机载动目标显示所采用的滤波器通带进行细分。每一通带对应于一定数值的多普勒频率,提高了雷达对速度进行区分的能力。

预警雷达的关键技术

雷达在采用脉冲多普勒体制时。要应用三个关键技术。即所谓的机载预警雷达的“三高”技术。

天线超低副瓣技术(高的主瓣-副瓣能量比)它与雷达天线有关。雷达天线是雷达将注入到发射机的电能转化为电磁波并且辐射到空中的装置。为使电磁波辐射得更远,天线要尽可能将空间中分布的能量集中,正如我们为了使声音传播得更远,需要使用喇叭集中声音能量一样。雷达天线辐射出来的电磁波最为集中的区域称为天线的“主瓣”,用来探测目标。但主瓣以外的各个方向上不可避免地存在辐射,被称为天线的“副瓣”。主瓣和副瓣都会照射到地面,主瓣打地所引起的地面回波(即主瓣杂波)通常可通过雷达天线的旋转伺服机构获取一些相关参数,再通过计算机算出其对应的多普勒频率范围。用滤波器过滤掉即可。副瓣功率虽远远低于主瓣功率,但它在各个方向上都存在辐射。所以在各个方向上都会照射地面。因此在各个方向上都有反射的回波进入雷达(即副瓣杂波),这些副瓣杂波累加起来的功率非常可观,且因其多普勒频率覆盖范围极宽,会把部分飞机目标回波的多普勒频率包括在内,从而无法有效地使用滤波器,否则会把飞机回波也滤除掉了。因此,副瓣杂波对检测目标产生极大影响。因为副瓣是无用的。所以人们在设计天线时,通常会尽力降低天线在副瓣上的功率辐射(实际的天线是无法消除副瓣的),副瓣功率比主瓣功率低得越多越好,低一千倍的,我们叫“低副瓣”,低一万倍以上的,我们叫“超低副瓣”。减少了天线辐射出的副瓣功率,也就会减少副瓣打地后反射会雷达的地面杂波,这对雷达提取目标回波是非常有效的。

要实现超低副瓣技术。需要对组成天线的每一个辐射单元所辐射的电磁波的幅度和相位进行精心设计,对每一个辐射单元之间的间距进行精心选择,对天线单元的加工精度和天线测试技术的要求都非常高。例如,一部预警雷达的天线,可能包括成百上千个天线辐射单元。而天线所辐射出的能量在空间的分布是所有辐射单元所辐射出的一定幅度和一定相位的电磁波信号的合成,而如此之多的天线单元,密集在一个狭小的空间内,还要尽量减少它们之间不希望的电磁场的耦合,且在不同的环境条件下,天线单元的幅度和相位可能偏离设计值,因此还需要进行校准。早期预警机雷达天线的主副瓣能量比多在数千倍左右,如E-2A,至20世纪70年代末,E-3系列预警机的雷达天线的主副瓣能量比已提高了一个数量级,达一万倍以上。是世界上第一个超低副瓣天线,对雷达拥有良好的下视探测性能起到了重要作用。

高性能的信号处理技术 这是脉冲多普勒技术本身所要求的。传统的信号处理技术只将杂波和目标进行单一的幅度或功率比较,而高性能的信号处理技术或脉冲多普勒技术可同时处理信号的频率和时间上的特征。在对同一运动目

标进行信号处理时,如果雷达采取的脉冲重复频率不同,所看到的结果也完全不同。因此,高性能的信号处理技术必须考虑雷达采取的脉冲重复频率。根据雷达发射脉冲速度的快慢,一般将重复频率分为高、中、低三类。高重复频率可以简单、准确地测量速度,但不能直接、测量目标距离,对较大的多普勒频率的目标。如目标在迎头方向上接近雷达的探测性能较好,对尾随目标探测距离较近;中重复频率不能直接测量距离和速度,但全方位探测性能比较均匀;低重复频率可直接测量距离,但不能测量速度。经典的高性能信号处理技术是先进行时间上的处理,然后进行频率区分。现代的高性能信号处理技术已开始在预警机上同时处理空间和时间域内的信号。即通常所说的“空-时二维信号处理”。它的反杂波性能比传统的信号处理更为优良。