双、多基地雷达介绍

2020-03-03 14:57:35 来源：范文大全收藏下载本文

双/多基地雷达系统

随着军事科学技术的飞速发展，战争的不断升级，隐身飞行器，反辐射导弹、低空突防和电磁干扰都严重威胁着单基地雷达的生存，因此，双/多基地雷达越来越受到人们的重视。

一、双/多基地雷达的基本概念

双/多基地雷达即发射站和接收站分置的雷达系统。如图所示，其发射天线位于Tx处，接收天线位于Rx处，两者距离为L（称为基线距离或基线），目标位于基线处。三者所处位置可在地面、空中或空间，可以是静止的，也可以是运动的。

在双基地雷达几何结构中，以目标位置为顶点，发射站和接收站之间的夹角称为双基地角。

采用两个或者多个具有公共空间覆盖区的接收站且从公

发射站Tx双基地雷达几何结构接收站Rx目标双基地角ß目标回波路径共覆盖区得到的目标数据均在中心站进行合成处理的雷达，称为多基地雷达。

二、合作式双/多基地雷达 1.工作原理

在合作式双、多基地雷达系统中，发射机和接收机设在相距很远的两地，并且多部接收机可以共用一部发射机。由于是无源的，接收机不会受到威胁，接收站处于隐蔽状态，因此反辐射导弹只能攻击发射站。若发射站远离战区或者机动性较大，就可以大大降低受到攻击的可能性。从配置上看，地面接收站与高空飞行的飞机合作，或与卫星合作将是合作式双/多基地雷达的最终形式。

合作式双/多基地雷达一般由一个发射站和一个或多个接收站组成（T/R、T/Rn）。隐身目标的前向散射RCS一般大于其后向散射RCS。因此，通过合理的布站，使接收站能接收目标的前向散射，就可抑制其RCS的下降。

合作式双/多基地雷达的重要参数是双基地角β。理论分析得出：当β小于90度时，双基地雷达的雷达截面积与单基地雷达的相等；当β大于130度时，就产生前向散射；当β等于180度时，由于目标遮断入射电磁波，这时在目标上产生一种感应电流，此电流能辐射一前向波束，波束的峰值取决于目标的投射面积，与目标的形状和材料无关。因此这种前向散射雷达将使雷达截面积增大，可以大大提高对隐身目标的探测能力。

双/多基地工作方式还可以有效地抗有源阻塞干扰和欺骗干扰。

2.基本性能

1) 探测范围

指在发射基地电磁波照射下，接收基地能以一定的虚警概率和探测概率接收到特定的目标散射波，从而能对目标进行探测和定位的空间范围。与单基地雷达相比，双/多基地雷达的探测范围具有以下特点：  由于收发分置，与目标形成三角关系，探测范围无论从平面投影面积或空间体积来说，都要比单基地雷达有所减少。

 探测范围的几何形状，同基线的长度及走向有密切关系。

 垂直面内的探测范围，是发射波束和接收波束相交部分的垂直剖面，受到发射天线和接收天线垂直方向图、地面反射和地平线等几何限制，其形状是比较复杂的，而且它与目标相对雷达系统所处的方位相关联。

2) 反隐形能力

双/多基地雷达探测隐形目标的潜力主要有以下两点：

一是当目标从发射基地和接收基地之间通过时，构成接近180度的双基地角，目标的双基地雷达截面积会明显增大。根据电波理论，可以将目标的几何截面积S当作再辐射天线孔径来计算目标的前向散射，其主瓣强度能达到使等效雷达截面积等于1mA /λ2，λ为波长。此数值大大超过通过通常该目标反映出来的雷达截面积，且与目标所用材料无关。此种前线散射在平面警戒和其他场合有一定的用途。

二是在某些特定的隐形目标姿态和双基地角情况下目标的双基地雷达截面积也会明显增大。现代隐形目标的设计并不能将照射的电波全部吸收，而主要靠外形设计使目标的后向散射波折向其他方向。多基地雷达系统中，正好位于这些散射波束方向的接收基地就可以探测到该隐身目标。 3) 定位方法和定位精度

双/多基地雷达综合利用了雷达与导航的技术，对目标定位的方法是多样的。

在图中，从一个接收基地可以测定目标的相对方位

RR1RTRR2目标与目标的距离和（RT+RR）,二个以上基地还可以测定目标的距离差（RR1-RR2）。这样，连同已知的基线，可以通过解析几何三角形，定出目标位置。

T基线2R2基线1R1 定位精度是随着不同的方法和不同的目标位置而不同的。例如，以方位与距离和来定位时，对位于基线附近的目标，误差明显增大。目标位于基线上时，测距是模糊的。因此，双/多基地雷达系统应根据情况选用适宜的定位方法。双/多基地雷达在一定条件下还可以从目标斜距与地面投影距离的比较中估算出目标的第三维坐标----高度，这是单基地雷达所不具备的。 4) 多普勒频移和滤波

相对运动目标在双基地雷达中表现出来的多普勒频移，与单基地雷达情况下不同，是与目标距离和的时变率成正比的。由此可以导出，fd ∝Vcos(β/2), 如图所示：可以得出两个结论：

目标VTR相对于双基地雷达运动的目标 目标的多普勒频移，与其相对速度在等距离和椭圆法线方向的分量成正比，这个法线方向，正好是目标的双基地角的角平分线的方向。

 目标的多普勒频移，还同目标相对于基线所处位置有关，即同cos（β/2）成正比。当目标在发射基地和接收基地之间逐渐接近基线时，双基地角逐渐增大，多普勒频移值逐渐减小。在基线附近，即便目标速度很快，fd 也很小。在基线上fd =0。

以上两点关系到双基地雷达抑制杂波的多普勒滤波器的设计。

5) 抗干扰

现代干扰机多带有雷达发射侦察装置和自适应方向图和功率管理装置。双/多基地雷达正好在这一点上获得了抗干扰的很大好处，这是七十年代后双基地雷达再度兴起的另一个重要原因。

对于自带干扰机的目标，雷达接收基地的干扰电平取决于自身天线的副瓣和干扰机天线的主瓣。对于其他接受干扰机掩护的目标，接收基地的干扰电平取决于自身天线的副瓣和干扰机天线的副瓣。总之，目标的信/干比较之单基地雷达有明显提高。如果敌方知道隐蔽的接收基地的存在，只能被迫采用全向干扰。将使干扰功率分散于空间而降低雷达的干扰电平。当与频率捷变技术共用时，进一步迫使敌方干扰功率在空域和频域同时分散，此外，单基地雷达的其他抗干扰措施均可以用于双/多基地雷达。二个以上接收基地对于干扰源的交叉定位也是有效的。

不过，上述分析仍然与目标相对于基线所处位置有关。例如当干扰机位于基线延长线上时，接收基地就与发射基地处于同一方向而失去上述得益。

从以上分析可以看出，双/多基地雷达的各项基本性能，都通目标与各个基地所处的位置有关。因此，具体的战术运用方式将会在很大程度上直接影响其性能的发挥。这是双/多基地雷达的一个重要特点。 3.关键技术和特殊问题

主要有以下几个方面： 1) 空间同步

当发射天线转动时，发射脉冲就在空间传播，遇到目标便反射电磁波，接收站接收到回波，从中检测出目标。由于接收和发射异地，所以要利用发射波束与基线的夹角、距离和以及基线距离来解双基地空间三角形，求出目标到发射站或接收站的距离和目标到接收站与基线的夹角，这样接收站形成波束对准回波方向，并接收到目标信息。此过程称为空间同步。它可以采用脉冲追赶方式来实现，如图所示：

321……接收波束发射波束发射站采用脉冲追赶方式实现空间同步接收站

发射脉冲在空间传播，接收波束对准可能有回波返回的方向

1、

2、3，叫做脉冲追赶。因为电磁波在空间以光速传播，所以接收波束的调整应很快，用数字方法形成波束能满足要求。 2) 相位同步

接收站要接收回波信号必须知道发射频率，发射站可能工作于频率捷变状态，因此要将其频率码传动送到接收站。同时在两站各放置一台高稳定度的原子钟，使两站的频率基准抑制。利用原子钟和发射站的频率码使发射站与接收站的频率一致叫做相位同步，其好处是接收站可以进行信号相参处理，有利于杂波抑制。 3) 时间同步

解算双基地空间三角形需要知道距离和。发射站把起始发射脉冲传到接收站，再将此脉冲与接收到的回波脉冲进行时间相减，得出时间差，该时间差被换算成距离差后加上基线距离就是距离和。获得发射触发称为时间同步。其同步可以利用全球定位系统的时间基准作为起始时间。

4) 杂波抑制通过控制发射机的位置以及与接收机的相对运动方向，使得引起地杂波的频变扩展为零。由于接收站只收到目标的散射回波。由副瓣等原因引起的杂波背景非常弱。 5) 信号数据处理

对目标散射波的信号处理，原则上可沿用单基地雷达的已有技术，但收、发处于异地。有时相隔甚远，这就为各种快速处理特别是自适应处理带来困难。例如在采用频率、波形或极化的捷变技术时，还只能按既定程序或其他预先约定来完成有关的处理。

数据处理是双/多基地雷达对目标定位与跟踪所必须。特别是多基地条件下，根据功能要求和不同的几何关系，灵活地运用各种数据处理方法，以求得最高的精度和速度，是一种特殊的软件技术。

多基地雷达本身即是一个复杂的网络，因而带来若干与网络有关系的特殊问题：

----对目标信号的检测处理，是分布式进行还是集中式进行。如采用集中检测方式，由于信号时相干的，可以取得在积累、成像等多方面的好处，但必须付出昂贵的代价。

----在同时有两个以上接收基地共同覆盖的区域内，妥善的数据综合处理可以提高目标位置和航机的估值质量。

----网内通信要求较高，需完成传送系统控制指令、同步信号、协同信号以及目标数据的任务。一般要配置不同工作频段的多种通信手段，同时需解决通信设备给雷达网带来的抗干扰、可靠性、容量等方面的新困难。

三、未来发展趋势

1.双/多基地雷达与单基地雷达特点不同，特别是其性能发挥与具体使用方式的关系极为密切，因此它不可能代替单基地雷达。而是互相配合，互为补充。在防空情报方面，单基地与多基地雷达混合的雷达体制是今后发展的方向。可以在扩大探测区、抗干扰、抗摧毁、反隐形等方面加强单基地雷达的功能。 2.在技术上，多基地雷达在今后将进一步提高整个系统的隐蔽性，从而改善雷达在现代战争中的最薄弱环节----抗摧毁能力。关键是隐蔽和保护发射基地，如采用低截获概率波形、机动平台或卫星平台，形成一个天、空、地一体化的多基地雷达网。

3.在民用方面，多基地雷达可能在安保、车速测量、地下测量和环境测量等方面发挥作用。

4.多基地雷达综合运用了多种电子专业技术，其发展可能会促进各方面技术的渗透和结合，如雷达与通信等技术的结合。雷达系统将成为一个开放式的系统结构，融通信、全球定位、电子支援设备、数据融合技术为一体。