無源雷達技術的發(fā)展
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幾款典型的無源雷達
美國的“沉默哨兵”霄達
美國洛克希德·馬丁公司從1983年開始研究非協(xié)同式雙基地無源雷達,于1998年研制出新型的“沉默哨兵”被動探測系統(tǒng)。這種無源雷達利用商業(yè)調(diào)頻無線電臺和電視臺發(fā)射的50～80兆赫連續(xù)波信號,檢測、跟蹤、監(jiān)視區(qū)內(nèi)的運動目標。該系統(tǒng)由大動態(tài)范圍數(shù)字接收機、相控陣接收天線、每秒千兆次浮點運算的高性能并行處理器及其軟件組成。試驗證明,它對雷達反射面積10米2目標的跟蹤距離可達180千米,改進后可達220千米,能同時跟蹤200個以上目標,分辨間隔為15米。
“沉默哨兵”可安裝在建筑物和固定結(jié)構(gòu)上,也可安裝在飛機、卡車及方艙上以便快速部署。洛·馬公司還試驗過安裝在水面艦艇和潛水艇上的兩種系統(tǒng),這它們一般利用沿海地區(qū)的廣播系統(tǒng)作為照射源。在潛艇上的系統(tǒng)安裝在潛望鏡上,采用全向天線,提供直升機或海岸偵察機告警。
固定式“沉默哨兵”系統(tǒng)可實現(xiàn)全空域覆蓋,對目標進行實時三維跟蹤與監(jiān)視,數(shù)據(jù)每秒更新8次,不受氣候條件影響,系統(tǒng)成本和維護費用低。相控陣天線采用商用部件,安裝在建筑物上,天線尺寸2．3×2．5米。該系統(tǒng)有120°的觀察范圍,采用數(shù)字波束形成技術實現(xiàn)整個扇區(qū)覆蓋,可跟蹤固定翼飛機、旋翼機、巡航導彈和彈道導彈。
快速部署系統(tǒng)用于進行實時數(shù)據(jù)收集和處理,目前部署在有電力自給能力的拖車上。該拖車安置在大篷內(nèi),相控陣天線安裝在大蓬側(cè)面,參考天線安裝在大蓬頂部。這種特殊材質(zhì)的大篷起到類似法拉第筒的作用,可防止車內(nèi)處理器的電磁輻射干擾接收天線的正常工作。拖車內(nèi),加固式接收機、處理器和控制站占一半空間,空調(diào)系統(tǒng)和發(fā)電機放在另一半。
英國的“蜂窩”霄達
英國的“蜂窩”雷達系統(tǒng)可探測、跟蹤和識別陸上、海上和空中的移動目標,包括在樹叢中運動的車輛,它理論上能夠探測野外環(huán)境中10～15千米的地面目標和100千米的大型飛機。當目標進入探測區(qū)域后,引起蜂窩電話輻射波的反射,這些反射被一部或多部蜂窩電話雷達探測到。檢測數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡實時傳送到中央控制系統(tǒng),數(shù)據(jù)在這里進行處理,從而確定目標的位置和速度。該雷達系統(tǒng)除了反射蜂窩電話基站的輻射信號外,還可利用聲傳感器探測到目標輻射出的噪聲,有助于確定目標位置。
“蜂窩”雷達在用于地面
防空時,其相控陣接收機能夠采用展開式結(jié)構(gòu),或集成在偽裝網(wǎng)中：在用于無源預警時,可以集成在坦克中或預警機上。該系統(tǒng)還可以用于海岸監(jiān)視、戰(zhàn)場偵察、特種情報收集(例如對機場活動進行秘密的無人監(jiān)控)、邊防安全及近海作戰(zhàn)等。沿海岸線部署的“蜂窩”雷達可用于艦船檢測、輔助搜救、領航、告警等任務。還可將其安裝在預警機上形成無源預警能力,隱蔽地監(jiān)視空域,探測100千米以外的飛機。
“維拉-E”雷達
“維拉”系列無源雷達由捷克研制。“維拉-E”是該系列的最新型號,可探測定位、識別和跟蹤空中、地面和海上目標,對空探測的最大距離為450千米,并可識別目標、生成空中目標圖像。
“維拉-E”系統(tǒng)由4部分組成：分析處理中心居中,3個信號接收站呈圓弧線狀分布在周圍,站與站之間距離在50千米以上。分析處理中心部署在方艙車內(nèi),有完整的計算機系統(tǒng)以及通信、指揮和控制系統(tǒng)。信號接收站用重型汽車運載,可靈活部署。接收天線支架豎起時高17米,占地面積9×12米,3個人在1小時內(nèi)即可豎起天線、進入監(jiān)視狀態(tài)。天線外形為圓柱體結(jié)構(gòu),功耗低、可靠性極高,平均無故障間隔時間達2000小時,可抵御30米／秒的大風。
無源雷達的未來發(fā)展
無源雷達系統(tǒng)(尤其是利用外部非協(xié)同輻射源的無源雷達),可能是今后10～20年的一個重要的發(fā)展方向。隨著幾大國際通信衛(wèi)星計劃的實施,未來將有1000多顆通信衛(wèi)星在軌。其中將有許多能發(fā)射出足夠高的射頻能量,地面上大多數(shù)地點均會同時受到幾個星載輻射源的照射,無源雷達系統(tǒng)可充分利用這些照射源進行目標探測和跟蹤。總的來看,無源雷達將會在以下幾個方面得到發(fā)展：
(1)擴展可用外輻射源的種類。外部的非協(xié)同輻射源從最早的電視信號、調(diào)頻信號,到現(xiàn)在的移動通信信號、全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號,以及將來多種衛(wèi)星信號和其他各種可能的輻射源,可供選擇利用的外輻射源種類將日漸增多。
(2)雷達目標的傅立葉成像。伊利諾斯州大學的研究人員已證實,可用無源多基地雷達產(chǎn)生飛機目標的合成孔徑圖像。利用不同頻率和不同位置的多部發(fā)射機,就可為某個目標建立一個傅立葉域的稠密數(shù)據(jù)集合,通過逆傅立葉變換就可以重構(gòu)該目標的圖像。
(3)不同平臺無源雷達的組網(wǎng)。由于可供使用的外輻射源信號種類繁多,不同的輻射源信號占據(jù)了不同的頻段,同一目標在不同頻段會有不同的雷達特性。因此,為盡可能地提高對目標的探測能力,可以將不同平臺的無源雷達進行組網(wǎng)。
(4)無源雷達與有源雷達相結(jié)合。當外界電磁輻射設備關機或無法利用時,無源雷達就無法對目標進行探測定位。因此,可考慮將無源雷達與有源雷達結(jié)合使用。如以雙／多基地方式合理布設無源和有源雷達,當外界電磁輻射不存在或無法利用時,利用無源雷達接收己方有源雷達的直射信號與目標的反射信號,對目標進行探測。這樣既提高了無源雷達的利用率,又增強了有源雷達的隱蔽性和生存能力。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/157037.htm
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