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国内外三坐标雷达发展现状

发布时间:2019-07-23 12:34 来源:未知 编辑:admin

  2006 年 2 月 第 29 卷第 1 期 舰船 电子 对抗 SH IPBOA RD EL EC TRON IC COUN TERM EASU R E Feb. 2006 Vol. 29 No . 1 国内外三坐标雷达发展现状 李 特 ( 船舶重工集团公司 723 所 ,扬州 225001) 摘要 : 三坐标雷达可获得目标距离 、 方位及仰角等参数 ,和两坐标雷达相比具有更大的探测范围和更好的目 标分辨能力 。当代新型三坐标雷达具有搜索范围大 、 数据率高 、 反应时间短等特点 。介绍了三坐标雷达普遍 采用的技术 ,并列举了国内外几种三坐标雷达 。 0 引 言 现代高技术战争就是信息战 ,就是信息战条 件下的精确打击 。导弹的攻防对抗已经成为未 来高技术局部战争的重要作战模式 。而作为主 要信息源的雷达已经被推向了战争的最前沿 ,现 代高技术战争对现代雷达提出了更加严酷的 要求 。 在三坐标雷达出现以前 ,需要用搜索雷达与 测高雷达配合才能测出空中目标的 3 个坐标 ( 方 位角 、 高低角和距离 ) 。60 年代起 , 由于航空兵 器的速度提高了许多 ,采用这种老式的探测方法 难以应付近代的多批次 、 多方向 、 多层次的空中 攻击 。于是 ,各国竞相研制了数据处理率高 、 探 测速度快 、 精度高 、 抗干扰能力强的三坐标雷达 。 使用这种远程三坐标雷达除担任预警任务时能 收稿日期 : 2005 06 30 Development Situation of Three2dimensional Radar at Home and Abroad L I Te ( The 723 Instit ute of CSIC , Yangzhou 225001 ,China) ot her parameters of t he target . Co mparing wit h t wo2dimensio nal radar ,it can p rovide more paper int roduces general technologies using in t he t hree2dimensio nal radar ,and list s several t hree2dimensio nal radar s at ho me and aboard. Key words :t hree2dimensio nal radar ;detecting coverage ;develop ment 关键词 : 三坐标雷达 ;探测范围 ; 发展 中图分类号 : TN958. 8 文献标识码 : A 文章编号 : CN3221413 (2006) 0120023204 Abstract :The t hree2dimensio nal radar can o btain t he distance ,azimut h ,elevatio n angle and larger detecting coverage and more higher resolutio n. Mo dern t hree2dimensio nal radar po s2 sess t he characteristics of wide searching coverage , high data rates and fast respo nse. This 测出多个目标的 3 个坐标 , 判断目标的威胁程 度 ,为导弹和舰炮提供目标数据 ; 还可为己方飞 机导航 ,以拦截空对舰导弹射程以外的敌机 。 目前 ,国内海军舰艇上仍有许多雷达只提供 两维坐标信息 ( 方位 、 ) , 这种雷达主要发展 距离 于 20 世纪 70 年代 。它的显著特点是采用机械 式旋转天线和行波管技术 ,搜索空域的仰角范围 为 20° 45° ~ 。随着战场的不断变化 ,两坐标雷达 已不能完全满足需要 。伴随着发射机技术和信 号处理技术的不断发展 ,特别是各种电扫技术或 机电扫描结合技术的日益成熟和小型化 ,低空近 程防空系统用于目标指示的搜索雷达已由两坐 标向三坐标雷达发展 。 1 三坐标雷达的主要技术及特点 三坐标雷达的搜索空域范围可扩大到60° ~ 24 舰 船 电 子 对 抗 第 29 卷 70°对超低空目标和悬停直升机的探测技术也 , 有极大的进步 。如法国的响尾蛇 N G 采用机扫 、 相扫方案 , 俄罗斯的道尔采用机扫 、 频扫实现搜 索雷达的三坐标化 。目标指示雷达的上述改进 极大地提高了目标指示信息的质量 ,对提高系统 反应速度 、 扩大系统拦截空域发挥了重要作用 。 三坐标雷达作为舰上的远程对空搜索雷达 , 已成为海军水面舰艇防空作战的主要探测器材 。 它的主要任务是探测和跟踪空中目标 ,并将目标 信息进行处理 , 为早期预警 、 空中作战和指示武 器系统探测识别目标提供一个完整的空情图 。 此外 , 在协同作战中 , 各军种可相互共享情报资 源 ,实现战区空情的透明化 。 三维雷达具有较强的组网能力和良好的通 信传输能力 ,可将获取的目标数据及时传送到友 邻雷达及目标控制系统 。 三坐标雷达广泛采用固态发射机 。为满足 对生存能力 、 可靠性和可维护性等的要求 , 三坐 标雷达广泛采用了相控阵技术 。在信号处理方 面 ,三坐标雷达普遍采用脉冲压缩 ( 线性调频 、 非 )、 线性调频及相位编码 脉间与脉组捷变频 、 频率 分集 、 自适应动目标显示 、 动目标检测和脉冲多 普勒信号处理等技术 。大动态范围接收机 、 恒虚 警率 、 副瓣消隐及副瓣对消等也是三坐标雷达信 号处理所采用的重要技术 。 理系统对舰载武器系统的目标导引 。 “大力神” 三坐标多功能雷达的作用距离可超过 200 km , 探测高度可达 20 km ,仰角为 70°具有极低的旁 , 瓣 ,敌我识别天线被集成在主天线阵中 。为了不 影响载舰的隐形性 , 主天线阵的雷达截面积很 小 ,并且还有一个具有低可观测性的雷达天线屏 蔽罩 。 司研制的 。SMA R T2L 三坐标雷达采用了 D 波 段的固态发射机 , 具有自动探测跟踪功能 , 可以 对 400 km 范围内的 1 000 批目标进行跟踪 。它 采用了大功率的固态发射机 、 体积较大的天线和 全数字化的信号处理链路 ,使得整个雷达的探测 区域呈半球形 , 尽可能地减少盲区 , 并具有测量 目标高度的能力 。 其主要功能包括 : 三坐标空中预警 ; 在干扰 条件下 , 可选择合适的发射方式 ; 具有快速反应 的能力 , 能为火控系统快速提供目标的信息 ; 探 测范围的评估 ; 可以探测 、 跟踪盘旋或在空中慢 速飞行的直升机 ; 探测 、 跟踪弹道导弹 ; 杂波干扰 条件下 , 采用正切提前量法探测 、 跟踪空中的目 标 ; 被动干扰的预警 ; 动目标识别和动目标成像 ; 水面预警和水面预警成像 ; 自动探测敌我识别和 进行敌我识别信号的处理 。 SMA R T2L 雷达天线 r/ min ,测量 0° 70° ~ 范围的目标高度 。 AN/ SPS248 三坐标远程搜索雷达是由美国 IT T2吉尔富兰公司研制的三坐标远程搜 索雷 达 ,其主要功能是提供空中目标的三坐标数据以 及给武器控制系统提供目标指示 。装备舰种包 括航空母舰 、 导弹巡洋舰 、 导弹驱逐舰等大型舰 艇 。通过提高发射机功率 、 低副瓣天线和自适应 数字处理等技术手段 ,有效地探测和跟踪从恶劣 干扰环境下发射的高空反舰导弹 。1991 年 , 又 采用了数字动目标显示和多普勒处理技术 ,从而 使其能够探测和跟踪低飞的反舰巡航导弹 。 AN/ SPS248 雷达的天线 根波导管 组成 ,比一般由点馈源和反射体组成的天线具有 更高的增益和更低的旁瓣 。方位上为 360° 机械 扫描 ,仰角上采用频扫 ,由计算机控制发射频率 , 可以发射多个笔形波束 。阵面左侧突出的带状 部分是天线的波导馈源 ,它们由蛇形波导延迟线L 三坐标雷达是由荷兰 Signaal 公 2 国外三坐标雷达 法国泰利斯公司研制的名为 “大力神” 的新 型舰载三坐标多功能雷达 ,工作在 E/ F 波段 ,作 为护卫舰主要的空中搜索 、 水面监视及火控传感 器使用 。它是根据该公司的 Master A 陆基三坐 标多功能防空雷达改进而成的 , 利用固态发射 机 ,采用了旋转式天线°s ,能以单扫 / 方式探测并确定目标 。 它可在单扫方式下执行多种任务 : 包括三坐 标多波束三维搜索 ( 超过 200 km) ; 目标探测 、 跟 踪谈判与分类 ( 分类时采用分辨率小于 1 m 的 波形) ; 三坐标笔形波束跟踪 ; 雷达至导弹中段制 导上行传输 ; 杀伤评估 ; 对远距离干扰发射台的 被动跟踪 ; 水面目标跟踪 ; 环境匹配 ( 地形 、 海杂 波、 雨及人为干扰等) ; 借助作战管理系统对来自 外部传感器的目标导引信号的接收 ; 通过作战管 第1期 李特 : 国内外三坐标雷达发展现状 25 组成 。每根波导分别接在方形波导法兰上 。可 采用 8 种工作方式 ,由计算机程序控制 。敌我识 别天线装在阵面上端 。该雷达工作在 E/ F 波段 ( 2 910~3 100 GHz) ,作用距离 407 km ,探测高 度 30 km ,搜索范围宽达 350 km ,可以同时锁定 40 个目标 , 增益为 38. 5 dB , 脉冲 重复 频率为 1 250~2 000 Hz ,采用水平极化方式 。 另外 , Signaal 公 司 的 S1850M 雷 达 、 国 美 Rayt heo n 公 司 的 AN/ SPS249 雷 达 、 罗 斯 的 俄 M R2710 雷达都是舰载三坐标雷达的佼佼者 。 陆用车载三坐标雷达技术的广泛运用更是 加快了各国战时预警系统的建设 。德国 “奥列斯 特” 三坐标全方位相控阵移动式雷达充分体现了 雷达技术的先进水平 。该雷达是把战略相控阵 雷达移植到战术上应用的成功例子 。它的主要 任务是对空搜索 、 识别和跟踪高精度的移动目标 和抗强干扰环境条件下的高速低空飞行目标 ,并 记录其威胁和控制己方火力 。 其特点是 : 天线为全方位相控阵 , 能实现二 维优先点扫描 , 其天线装在机动车顶上 , 可机械 扫描 360°从而实现了全空域监视 。方位和仰 , 角单脉冲技术提高了目标监视精度 ,自适应信号 处理全部实现数字化 。连续测定杂波信号 ,利用 已存储的杂波图消除剩余干扰 ,并且不断更新杂 波图 , 目 标 识 别 及 雷 达 功 能 控 制 均 由 计 算 机 完成 。 该雷达采用积木式结构组件 ,工作波段 I/ J , 作用距离 30 km , 测速范围 900 m/ s , 天线形式 为平面阵列 , 扫描方式为有限相扫和 360° 方位 机扫 , 测角方式为单脉冲 , 抗干扰措施采用有限 扫描 、 单脉冲测角 、 脉间变频 、 重复频率 、 摆动边 瓣消隐 和 对 消 、 适 应 信 号 处 理 和 杂 波 图 更 自 新等 。 息 ; 与敌我识别器协同工作对目标敌我属性进行 识别 ; 可向指挥所提供目标航迹参数 。 该雷达采用裂缝波导平面阵列天线 ,笔形发 射波束 ,在仰角上相控电扫 ,在方位上机械扫描 , 采用舰速补偿 、 杂波速度补偿 、 三脉冲对消 、 多路 滤波器组 、 CEA R 、 相关 、 积累的工作方式进行动 目标处理 ,用相关融合处理解决了三坐标雷达回 波散布而造成的目标分裂对精度的影响 。 近年来发布的国内自行研制的陆用三坐标 雷达 ,也展示出我国在雷达电子设备方面取得的 长足进步 。 YL C22 机动式固态三坐标相控阵雷达 , 用 于引 导 和 监 视 , 对 2 m2 的 目 标 作 用 距 离 为 300 km ,可发现低空目标 , 有良好的跟踪功能和 高可靠性设计 ,目标录取量为 100 批/ 10 s ,天线 m/ s , 并采取了一系列反电子干 扰措施 , 以增强遭敌干扰下的生存能力 , 性能与 国外同类产品相当 。 种高机动性地基固态低空三维监视雷达 ,可为国 土防空信息网络提供低空目标信息 ,为防空高炮 或地空导弹提供目标指示 。 它采用双波段 、 低旁瓣 ( 低于 - 35 dB ) ,发射 低截获信号 ,能用可选择的多接口协议和格式自 动操作与其它雷达或操作中心建立通信 ,探测距 离 180 km ,探测高度 12 km , 仰角范围 0° 30° ~ , 测距精度 200 m , 方位精度 0. 5°可在 360° , 范围 内处理 100 多批目标 。 方向实现频率/ 相位扫描的全相参三坐标对空情 报雷达 ,用于引导和监视 ,对 3 m2 的目标作用距 离 300 km ,目标录取量 100 批/ 10 s 。 J Y214 远程三维监视雷达是一种工作在 S 波段的国土防空雷达 。它是自动化战术防空系 统或重要地域防空网络中的骨干 。该雷达采用 了低旁瓣天线 、 宽带频率捷变 、 频率分集 、 脉冲压 缩、 自适应动目标指示 、 低功率假目标和抗干扰 等先进技术 ,从而保证了雷达在最严重的电子战 环境中正常工作 。 J L23D290A 相扫三坐标雷达是一种在垂直 J Y211 全固态中程中 、 低空三坐标雷达是一 3 国内三坐标雷达 国内基于一维相扫体制的新一代舰载对空 、 对海警戒三坐标雷达具备了自适应 M TI/ M TD 功能 ,用于完成对空 、 海警 戒与 目标 指示等 对 使命 。 其主要任务是发现并检测海面 、 空中目标 , 连续测量目标的方位 、 、 / 高度的功能坐 距离 仰角 标参数 ; 向舰用作战指挥系统提供目标回波信 4 结束语 雷达是现代防空作战系统的重要组成部分 , 26 舰 船 电 子 对 抗 第 29 卷 国外三坐标雷达经历了曲折的发展道路 。自 20 世纪 50 年代以来 , 发展到今天的有源相控阵雷 达 ,这是雷达技术的突破性进展 。 当代新型三坐标雷达具有体积小 、 重量轻 、 结构简单 、 造价低廉 、 体制灵活多样 、 维护方便以 及数据率高 、 反应时间短等优点 。 由于 “四大威胁” 的不断升级 ,雷达应该向着 多功能相控阵雷达 、 双基地雷达 、 超视距雷达等 新的体制发展 。总之 , 随着科学技术的不断发 展 ,在对付低空近程飞行物的技术研究中新产品 将层出不穷 , 人们期待着更加完善的产品 , 以便 更好地对抗低空突防 , 以达到保卫国家领空 、 领 海的目的 。 参考文献 [1 ] 牛海 , 马颖 . 外军舰载三坐标雷达 [J ] . 外军电子 战 ,2002 ( 1) :47 49 [2 ] 华学增 . 新型舰载相扫三坐标雷达技术研究 [J ]. 雷达与对抗 ,2000 ( 4) :9 15 [3 ] 蒋庆全 . 新体制雷达发展初探 [J ] . 中国雷达 ,2003 ( 4) :1 8 [ 4 ] 喻腊梅 . 国 外低空 近程 三维雷 达研 制动态 综述 [J ] . 火控雷达技术 ,2002 (1) :57 63. ( 上接第 22 页) 稳定层结初始条件 : T a = 21 ℃, T s = 20 ℃, R H = 70 % , U = 10 m/ s , 其 仿 线 稳定层结仿真结果 模型 J eske P2J 平均值 ( m) 29. 356 5 20. 259 1 26. 137 6 σ ( m) s 3. 726 1 0. 257 8 1. 276 8 ZR H 15. 68 % 5. 98 % 10. 44 % 伪折射率 波导高度相对扰动误差所产生的标准偏差 和最大相对误差是衡量模型敏感性的标准 。 由表 1 、 2 可得 : 稳定条件下 J eske 模型最 表 敏感 , 其次是伪折射率和 P2J 模型 ; 不稳定条件 下 ,P2J 和 J eske 模型较伪折射率模型敏感 。 3 结束语 本文通过对蒸发波导高度 3 种算法进行仿 真 ,简要说明了蒸发波导高度与气海温差 、 、 湿度 风速等气象要素的敏感性关系 。 模型敏感性是衡量模型优劣的标准 ,敏感的 模型不是最优选择 。由于电磁波传播模型对蒸 发波导高度的偏差要求小于 2 m 。那么不稳定 层结下 3 个模型标准偏差σ 2 , 都符合要求 ; 稳 s 定层结下 , P2J 和伪折射率模型 σ 2 , 而 J eske s 模型不符合要求 。 综上分析 ,在实际测量中由于条件限制 , 存 在一定的随机扰动误差 。对于随机扰动误差敏 感性小的模型应是最优选择 。在不同大气稳定 层结下应选择敏感性较小的模型 。 由于试验数据有限 ,结论广泛性有待进一步 考证 , 但本方法为合理选择蒸发波导模型 , 进而 为评估电子系统作战效能 ,掌握战场制电磁权奠 定了理论基础 。 参考文献 [1 ] 戎华 . 大气波导对电子系统作战性能的影响 [J ]. 现代雷达 ,2005 (2) :15 18. [2 ] 刘成国 . 用伪折射率和相似理论计算海上蒸发波 导剖面 [J ] . 电子学报 ,2001 ( 7) :970 972. [3 ] 盛裴轩 . 大气物理学 [ M ] . 北京 : 北京大学出版社 , 2003. [4 ] 梁晋文 . 测量误差及数据处理 [ M ]. 北京 : 中国计 量出版社 ,1995.

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