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防空火控雷达的现状与发展趋势.pdf

防空火控雷达的现状与发展趋势

毁人不倦
2013-01-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《防空火控雷达的现状与发展趋势pdf》,可适用于人文社科领域

年月火控雷达技术第卷文章编号:()防空火控雷达的现状与发展趋势王智朱宏李磊(.南京部队南京.防空兵指挥学院郑州)【摘要】文章概述防空火控雷达作战系统的基本配置分析防空火控雷达的现状研究并阐述防空火控雷达发展的关键技术及趋势。关键词:防空火控雷达发展中图分类号:TN文献标识码:AAirDefenseFireControlRadarandDevelopmentTrendWangZhiZhuHongLILei(.AirdefenseunitNanjing.AirDefenseForceCommandAcademyZhengzhou)Abstract:Basicconfigurationoffirecontrolradarcombatsystemissummarizedpresenttechnicalsituationofairdefensefirecontrolradarisanalyzedrespectivelyandsomekeytechniquesanddevelopmenttrendofairdefensefirecontrolradarareelaborated.Keywords:airdefensefirecontrolradardevelopment引言防空火控雷达主要包括炮瞄雷达和导弹制导雷达是一种精密跟踪雷达。在接到空情雷达或雷达网送来的目标位置指示后火控雷达在指示目标附近的空域进行小范围搜索、截获目标而后转入在方位角、高低角、距离有时还在多普勒频率(径向速度)上对目标进行多维跟踪测出目标的精确坐标计算出火力单元的射击诸元控制火炮或导弹瞄准目标的未来点进行射击。当火控雷达采用相控阵体制后可以跟踪多批目标引导多个火力单元对多个目标实施攻击。在现代防空作战中防空兵火控雷达的性能与使用成为能否克敌制胜的重要回素。防空雷达火控作战系统基本配置模式防空火控雷达作战系统通常包括以下主要部分:指挥所、空中目标搜索和跟踪雷达、用于接收和发射所需数据的通信线路、自动处理获取目标信息的装置和制定目标指示并进行射击所必需的数据、单用的和合用的信息显示装置、动力装置、检验装置和其他辅助装置。我国防空火控雷达系统主要配属在高炮连中在具体的情况下随着担负任务的不同和情况需要可增设电话线路用于与上级指挥所、友邻炮瞄雷达和观察哨沟通联络若直接接收空情雷达目标指示时需增设专用通信线路。随着攻防对抗的日益激烈防空在现代战争中的地位和作用越显重要所面临的作战环境也越来越复·收稿日期:OO维普资讯http:wwwcqvipcom年月火控雷达技术第卷杂为了适应高技术条件下防空作战的需要防空兵火控雷达系统的配置形式还有:a.弹炮结合弹炮结合主要体现在防中低空空袭的武器系统上可分为两种情况:一是软结合即用同一火控雷达分别控制高炮或防空导弹进行射击如瑞士的“防空卫士”武器系统可分别控制门高炮和部导弹发射架另一种是硬结合即将火炮、导弹发射架和火控系统组装在一个车体上形成一个完整的武器系统其代表型号有美国的“防御者I”、英国的改进型“长剑”等。b.雷达组网雷达组网就是采用两部或两部以上空间位置互相分离而覆盖范围相互重叠的雷达的观测或判断来实施对目标的搜索、跟踪和识别。火控雷达通过组网实现空情共享从而提高了“动态防空能力”。现役防空火控雷达的技术概况国外的雷达火控系统最具代表性的首推瑞士的“防空卫士”它能自动分析判断目标的最大威胁程度并计算获得最大目标摧毁概率所需的连发射击时间自动区分直升机、战斗机、轰炸机目标类型等的特点。“防空卫士”是瑞士康特拉夫斯公司年代研制的火控系统。它的主要用途是在任何气候条件下以及在敌方施放干扰的情况下不分昼夜对中空到低空的飞机和导弹进行点和面的有效防御。它的主体是搜索/跟踪两位一体的雷达系统对数据进行处理和传输。能够同时控制两个“麻雀”导弹发射架和两门厄利空双管毫米高射炮。能在电子干扰的战场环境下对付多批次目标。防空卫士雷达系统可工作于个波段可对干扰进行分析自动工作于干扰较弱的频率点可变脉冲重复频率两波段都采用了单脉冲跟踪体制可抗角度欺骗干扰具有独立的电视跟踪系统和激光测距离系统并可受光学瞄准器(OS)控制便于低空近距快速发现目标及抗电子干扰。另一个有代表性的雷达火控系统是俄罗斯的“通古斯卡”火控雷达系统。它具有俄罗斯武器系统一贯的特点即在不追求应用最先进技术情况下利用成熟技术满足总体性能要求力求简单可靠降低成本追求高的效/费比。“通古斯卡”第二个特点是它的搜索雷达技术指标在目前已装备的相同用途的雷达中属于世界先进水平采用了数字信号处理动目标检测技术天线波瓣对消技术还采用了其它技术先进国家所不曾用过的波束稳定技术低空性能优良。第三个特点是测角精度是目前该类雷达中最高的这不仅满足了总体对雷达的高精度要求而且使该系统在不采用大闭环技术情况下具有一定的反导潜力。防空火控雷达发展的关键技术.相控阵技术相控阵雷达是一种多功能高性能的新型雷达其天线有许多天线单元排成的阵列组成。通常天线阵元少的有几百多则可达几千甚至上万。由于利用电子计算机按一定的程序来控制天线阵的移相表火控雷达性能参数表器从而改变阵面上的相位分布促使波束在空间按一定规则扫描因此称为相控阵雷达。它是在雷达信号理维普资讯http:wwwcqvipcom第期王智等防空火控雷达的现状与发展趋势论、信号处理技术、元器件以及与计算机技术结合后发展到高阶段的产物是随着电子计算机和微波移相技术的发展而诞生的。相控阵雷达具有多功能、多目标、远距离、高数据率、高可靠性和高自适应能力等优点利用这项技术可以探测、捕获和跟踪像巡航导弹之类的小目标有效地解决防空火控系统中对低空、超低空小目标的探测和跟踪问题也是探测隐身飞机的重要手段。.动目标检测与脉冲多普勒技术多普勒效应指当发射源和接受者之间有相对径向运动时接收到的信号频率将发生变化。MTI设备是基于多普勒效应的频率滤波器。它们让具有一定径向速度的回波通过而衰减固定目标或缓慢移动目标的回波及背景杂散回波。早期的动目标显示(MTI)雷达性能不高其改善因子一般在dB左右。近两年来动目标显示系统的性能迅速提高。主要依靠信号处理的潜在能力再加上合理的系统配合:A.增大信号处理的线性动态范围B.增加一组多普勒滤波器使之更接近于最佳滤波提高改善因子C.能抑制地杂波(其平均多普勒频移通常为零)且能同时抑制运动杂波(如气象、鸟群等)D.增加一个或多个杂波图可帮助检测切向飞行大目标等作用。上述改进后的系统称之为动目标检测(MTD)系统以区别于只有对消器的动目标显示(MTI)。动目标检测与脉冲多普勒技术主要解决地杂波干扰提高低空发现目标能力和消除无源干扰如锡箔丝、条的干扰。借助于脉冲压缩技术可以在不发射高的峰值功率的情况下增大探测距离且提高距离分辨率。.自适应雷达技术自适应雷达也称智能雷达主要自动解决如何才能使雷达发现目标概率最大精度最高。CFAR接收机常用于这一目的。它们能在雷达输出端上保持恒虚警率但要以灵敏的下降为代价。在雷达中常采用单元平均CFAR处理技术即把中心输出端存在的信号与一门限相比较而此门限是通过把所关注的雷达距离单元两侧的信号取平均值再用系数乘以这个平均值所得到的。采用这种方法门限就是自适应的了。就是说如果接收机中噪声增大或者是有剩余的杂波则门限也就增大从而保持恒虚警率恒定。.频率极化捷变技术极化抗干扰技术是当前雷达抗干扰研究中一个比较活跃的领域。极化捷变技术是基于雷达目标散射回波与外界干扰是完全独立的、状态必然存在差异这一基本原理设法使辐射信号以规则或随机方式做脉间或脉组变极化以实现雷达天馈系统对目标回波尽可能接近极化匹配而对干扰机的极化总是接近完全失配或极化正交从而使有源干扰抑制到最低程度获得理想的抗干扰效果。极化捷变技术在工程上的成功运用将主要取决于两个重要技术难点的突破:一是对干扰极化方式的快速测量二是要有能快速任意改变极化方式的天线馈电系统。由于变极化是在雷达天线馈电系统完成的它与雷达内部所采用的各种抗干扰技术能完全兼容。因此只要有关的关键技术难点得到突破并将其与频率捷变、重频参差调制、MTI、MTD和脉冲压缩等技术配合使用雷达的抗干扰性能必将明显增强。.火控雷达组网技术根据电磁波散射理论空间目标的RCS不仅与目标的外形结构和材料特性等有关还与雷达工作频率、信号极化方式以及目标相对雷达的空间位置和姿态等有关。雷达组网系统正是基于此点通过利用信息的冗余性和互补性来克服单部雷达的不足。信息的冗余性是指使用多部雷达在相同的条件下探测同一目标。由于与雷达相联系的不确定性区域不相关这种冗余性就减少了测量的不确定性。信息的互补性是与雷达的不同物理特性和工作状态密切相关的是提供探测目标“全信息”的关键所在。它包括空域的、时域的、频域以及其他变换域的互补特性例如空间位置的互补性是雷达从不同的观测视角获取目标的信息事实上这有助于减少目标起伏、闪烁和地形遮蔽等对雷达探测能力带来的负面影响。雷达组网系统不仅综合应用了多种抗干扰措施具有很强的抗干扰能力而且针对飞行目标的空域特性采用分布式组网模式构造雷达网可以从多视角探测雷达目标的空间和时间覆盖范围增强了反隐身能力极大地提高了系统有源干扰和抗反辐射导弹的特殊效能。该技术可使火控雷达数据共享网内任一火力单元可利用其他单元火控雷达的数据进行射击还可使现装火控雷达继续发挥作用。维普资讯http:wwwcqvipcom年月火控雷达技术第卷.多目标射击技术该技术解决多目标的威胁判断和多目标转火问题。缩短反应时间使系统能在尽可能远处发现目标且均可射击。.大闭环修正技术原火控计算理论建立在一次外推上只能对线性目标射击。现在采用的二次外推也只解决了目标的加速度问题。大闭环修正技术将大大提高射击命中率。大闭环修正技术利用雷达测定弹丸与目标的偏差进行实时修正这样要求雷达能同时跟踪两批目标(技术实现上采用两个波束、尖锐波束、Ka波段、卡尔曼滤波等)。.雷达引信技术大闭环修正技术对小口径高炮更有用些。对口径稍大点的高炮还可在炮弹上采用雷达引信技术。最简单的雷达引信采用距离比较当炮弹与目标最近时即引爆用弹片杀伤或利用多普勒移频检测技术发现回波频移量来引爆炮弹。复杂的雷达引信可在炮弹到达最佳位置引爆使弹片或钢珠以一定的角度射向目标。该技术用来对付导弹将是特别有效的。防空兵雷达火控系统发展趋势.增加目标识别功能从PAC一“爱国者”系统的“目标自动识别设备”、THAAD和NMD地基雷达的目标识别结构以及AN/TPQ一雷达的目标识别功能可看出地面火控雷达应具有目标识别功能如美国国家导弹防御地基雷达样机的目标识别结构已采用神经网络和贝叶斯分类器。目标识别的基础是高距离分辨率逆合成孔径雷达成像技术。它与有源相控阵技术结合便成为探测小目标的最有效方法。由于有源相控阵提供了大功率孔径积累而脉冲压缩和脉冲多普勒技术是自聚焦式的脉冲相干积累技术从而极大地提高了目标信号的能量。高距离分辨率要求宽频带的信号如THAAD地基雷达的距离分辨率为mm其信号频宽达Hz。.向有源相控阵雷达方向发展O世纪O年代战术相控阵雷达得到了比较广泛的应用如火炮定位雷达AN/TPQ一和AN/TPQ一“爱国者”防空导弹系统的AN/MPQ一雷达等。年代以及今后是从无源相控阵雷达向有源相控阵雷达的发展时期。有源相控阵天线具有多功能、可靠性高、辐射功率高、控制性能好、反应速度快、抗干扰性能好的特性。固态有源相控阵雷达将是地面火控雷达的主要发展方向。.向多频谱综合化发展O世纪O年代微波、毫米波和光电相结合的火控系统已大量使用。O年代它将向综合化和一体化的更高层发展并将是世纪初期火控雷达的主要构成部分。多频谱综合雷达具有较强的反隐身目标能力、反侦察能力、抗干扰能力、抗反辐射导弹、低角跟踪能力等。.提高生存能力为适应现代战争的需求地面火控雷达必须具有高机动性、高可靠性、可维护性从而提高其生存能力。参考文献:刘德树.雷达反对抗的基本理论与技术M.北京理工大学出版社.中国国防科技信息中心编.年的武器M.解放军出版社出版.岳长胜、王态鑫.美国武器装备透视M.国防工业出版社.王小念.防空兵电子战概论M.郑州防空兵学院.总装备部电子信息基础部.电子战和信息战技术与装备M.原子能出版社.维普资讯http:wwwcqvipcom

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