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摘要:随着科学技术的发展,雷达在功能和应用上有了质的飞跃。从简单的目标探测到目标的二维成像,从军事应用到民用应用,雷达在各个领域得到了广泛的应用。20世纪60年代以来,机载雷达技术不断发展,性能得到了很大提高。新技术是提高雷达性能的重要因素。
关键词:机载雷达技术;发展现状;趋势
引言
机载雷达技术经过长期发展,面临着隐身目标、杂波不均匀、电磁环境复杂、作战任务繁多等严峻挑战。
1机载预警雷达技术发展现状及趋势
1.1发展现状
预警飞机是空基预警探测系统的信息中枢和指挥中心。它集预警探测、情报融合、情报发布和指挥控制于一体。负责对海、空、地目标进行大规模搜索、跟踪和识别,指导和指导本单位飞机、船舶和岸基消防系统开展作业。机载预警雷达因架设在高空飞行的飞机上而克服地球曲率对观测视距的限制,扩大低空和超低空探测距离,发现更远的敌机和导弹,为防空系统提供更多的预警时间。机载预警雷达在空中目标探测与跟踪、海面目标探测与识别、战场侦察与监视、武器精确制导与控制等方面正发挥着不可替代的作用。
1.2发展趋势
1.2.1多源化、网络化、体系化
多基地联合预警提高系统抵御能力。受平台资源和雷达系统的限制,在面对强敌时,仅靠一台预警机就很难全面承担反隐身和抗干扰作战任务。空中多平台协同作战是提高综合作战能力的有效手段。通过单平台多传感器信息融合、多平台多传感器信息融合、多平台有源/无源探测相结合等手段扩展探测空域与探测对象,提高体系反隐身能力、抗干扰能力和战场生存能力,并最终实现平台中心战向网络中心战转变,提升体系、对抗能力;
1.2.2小型化、共形化、无人化
在现代战争中,无人机以其独特的速度、灵活性和耐久性,已经渗透到各种作战任务中。在获取信息的优势和作战效能与成本的高比率方面,它越来越不可或缺。可以预测,无人机必将成为未来预警、监视、侦察、通信的最佳平台,在未来的信息化战争中发挥重要作用。无人机作为预警探测系统平台的优势有综合成本低、升限高、续航时间长、易舰载、战损不含人员伤亡等,加上采用与机身共形的大口径雷达天线,同样可获得较远的探测距离。
2机载SAR发展现状及趋势
2.1发展现状
合成孔径雷达(SAR)不仅可以搭载在卫星平台上,也可以搭载在飞机(包括无人机)平台上。机载平台SAR系统的研制工作起始于20世纪70年代,发展至90年代逐步进入应用阶段。美国、英国、意大利和以色列等国际上主要国家均相继研制了本国的机载SAR遥感系统。相较于星载平台探测覆盖区域广、卫星轨道相对固定、不能随意改变观测区域的局限,机载SAR因其搭载平台机动灵活的特点,可实现短时内对指定观测区域进行反复观测的任务需求,可应用于军事侦察、资源勘探、灾害预警及地图测绘等领域。一般机载SAR都是工作在正侧视模式下的,或者有较小的斜视角。斜视是指雷达的波束指向并不与斜距向相同,而是有一定的夹角,此夹角可达到几十度。波束的斜视增加了雷达的灵活性,突破了正侧视SAR无法覆盖斜视区域的弊端,其应用范围也就更加广泛。
2.2发展趋势
自合成孔径雷达诞生以来,与合成孔径雷达有关的技术发展迅速。它表现在成像方法、工作波段、分辨率和工作方式上。成像方法由非聚焦发展为聚焦,工作波段从单波段发展为多波段,分辨率则由原先十几米发展到现在的厘米为单位量级,工作模式除了原先的条带模式还有聚束和扫描等多种模式。未来SAR技术的发展趋势有:超高分辨率成像;能够进行三维成像的干涉SAR;动目标成像;SAR实时成像。根据SAR的发展历程及未来的需求,机载SAR将会向以下几个方向发展:(1)轻量级的SAR会成为主要趋势;(2)多功能会成为SAR的主要特征;(3)SAR的多星组网将成为主要使用模式;(4)分布SAR具有很大的发展潜力;(5)SAR的干扰技术会成为重要研究内容。
3机载雷达组网探测技术
随着机载预警雷达和预警机技术不断进步,近年在当今海陆空一体化的全新战场上,系统间的竞争将成为主要的竞争形式,综合作战能力的最终形成是取胜的重要力量。雷达组网能充分发挥单雷达系统的信号和数据处理特性跟信息融合技术,将各种雷达、体制、波段、工作模式整合起来,通过对布站进行优化,建立各站点之间的通讯连接,最后再将初步处理过的信息传入融合中心,最后系统能在目标探测与识别,目标定位与跟踪,还有战场抗干扰,目标反隐身等方面都有大幅提高。
4隐身雷达技术
4.1发展现状
在当今海陆空一体化的新战场上,系统之间的竞争将成为主要的竞争形式。综合作战能力的最终形成是取胜的重要力量。军事技术先进的国家已积极采取对策,研发新的“隐蔽”型武器系统并加紧对现役雷达的升级改造。因此当前复杂多变的军事、政治形势下,发展隐身武器系统已是大势所趋、刻不容缓。雷达作为典型的电磁武器装备,其自身的隐身性能显得越来越重要。目前雷达装备的现状为:脉冲雷达是当前大量使用的常规传感器,其信号能量大,瞬时频率单一,很容易被对方侦察到,雷达站的位置也很容易被测定;双程工作的雷达相对于侦察机,在能量对抗、信号处理上也处于较大劣势。隐身雷达的基本特性及要求在于:干扰机不能精确测得雷达频率;干扰机不能捕获雷达的有效信号能量;在保证我方雷达足够的探测威力的前提下,能极大地减小对方的侦察距离;具有宽频带、全方位、全天候、智能化的特性,切合武器系统研制的大趋势。针对国外已服役的隐身雷达装备,目前国内雷达技术的主要现状表现在:没有形成隐身雷达装备且频域信息利用不够。
4.2发展趋势
正交频分复用(OFDM)技术是在多载波调制(MCM)技术的基础上发展起来的一种多载波数字通信技术。其显著特点是使用的子载波相互正交,频谱利用率高,成本低。此雷达的主要优势表现为:(1)采用数字信号处理技术,各子载波的产生和接收都由数字信号处理算法完成,极大地简化了系统的结构,具有成本优势;(2)采用多载波技术和伪码调制技术,使得雷达信号频谱扩展到很宽的频带内,且时域上波形非常接近于白噪声,从而在时域和频域上该雷达的信号峰均比都很低;(3)通过增加信号带宽抑制了信道化接收机单个滤波器的信号输出功率,降低了被截获概率,基于OFDM技术的雷达系统的研究在探测、分辨、低截获性能及工程结构形式上,还需要开展进一步的研究。
结语
随着雷达技术的不断进步,机载雷达的功能越来越强,但也面临越来越多的挑战。预警雷达作为预警机的核心,面临着来自于隐身飞机、复杂电磁环境和复杂地形杂波环境的挑战。雷达组网抗干扰的工程化应用仍存在限制。一方面,时间校准和空间对齐仍是数据融合领域亟需解决的问题之一,由该问题衍生的雷达网协同探测理论尚未完善;另一方面,现代有源干扰技术的发展使得网对网的智能化干扰成为可能。因此,還需要进一步研究数据融合、雷达协同探测以及抗干扰理论。雷达作为探测系统,其本身也要具有隐蔽性能,必须在侦测敌方目标时保证自己的“安全”。针对雷达系统的隐身雷达体制设想,探索将通信概念应用于雷达系统,以期实现其超宽谱、高时频特性的综合隐身性能,为形成新的具有隐身性能的武器装备提供参考。
参考文献:
[1]杨建宇.雷达技术发展规律和宏观趋势分析[J].雷达学报,2012(1):58-63.
[2]郑敏,周琪,赵玉洁.国外直升机机载雷达的现状与发展趋势[J].直升机技术,2003(4):42-48.
关键词:机载雷达技术;发展现状;趋势
引言
机载雷达技术经过长期发展,面临着隐身目标、杂波不均匀、电磁环境复杂、作战任务繁多等严峻挑战。
1机载预警雷达技术发展现状及趋势
1.1发展现状
预警飞机是空基预警探测系统的信息中枢和指挥中心。它集预警探测、情报融合、情报发布和指挥控制于一体。负责对海、空、地目标进行大规模搜索、跟踪和识别,指导和指导本单位飞机、船舶和岸基消防系统开展作业。机载预警雷达因架设在高空飞行的飞机上而克服地球曲率对观测视距的限制,扩大低空和超低空探测距离,发现更远的敌机和导弹,为防空系统提供更多的预警时间。机载预警雷达在空中目标探测与跟踪、海面目标探测与识别、战场侦察与监视、武器精确制导与控制等方面正发挥着不可替代的作用。
1.2发展趋势
1.2.1多源化、网络化、体系化
多基地联合预警提高系统抵御能力。受平台资源和雷达系统的限制,在面对强敌时,仅靠一台预警机就很难全面承担反隐身和抗干扰作战任务。空中多平台协同作战是提高综合作战能力的有效手段。通过单平台多传感器信息融合、多平台多传感器信息融合、多平台有源/无源探测相结合等手段扩展探测空域与探测对象,提高体系反隐身能力、抗干扰能力和战场生存能力,并最终实现平台中心战向网络中心战转变,提升体系、对抗能力;
1.2.2小型化、共形化、无人化
在现代战争中,无人机以其独特的速度、灵活性和耐久性,已经渗透到各种作战任务中。在获取信息的优势和作战效能与成本的高比率方面,它越来越不可或缺。可以预测,无人机必将成为未来预警、监视、侦察、通信的最佳平台,在未来的信息化战争中发挥重要作用。无人机作为预警探测系统平台的优势有综合成本低、升限高、续航时间长、易舰载、战损不含人员伤亡等,加上采用与机身共形的大口径雷达天线,同样可获得较远的探测距离。
2机载SAR发展现状及趋势
2.1发展现状
合成孔径雷达(SAR)不仅可以搭载在卫星平台上,也可以搭载在飞机(包括无人机)平台上。机载平台SAR系统的研制工作起始于20世纪70年代,发展至90年代逐步进入应用阶段。美国、英国、意大利和以色列等国际上主要国家均相继研制了本国的机载SAR遥感系统。相较于星载平台探测覆盖区域广、卫星轨道相对固定、不能随意改变观测区域的局限,机载SAR因其搭载平台机动灵活的特点,可实现短时内对指定观测区域进行反复观测的任务需求,可应用于军事侦察、资源勘探、灾害预警及地图测绘等领域。一般机载SAR都是工作在正侧视模式下的,或者有较小的斜视角。斜视是指雷达的波束指向并不与斜距向相同,而是有一定的夹角,此夹角可达到几十度。波束的斜视增加了雷达的灵活性,突破了正侧视SAR无法覆盖斜视区域的弊端,其应用范围也就更加广泛。
2.2发展趋势
自合成孔径雷达诞生以来,与合成孔径雷达有关的技术发展迅速。它表现在成像方法、工作波段、分辨率和工作方式上。成像方法由非聚焦发展为聚焦,工作波段从单波段发展为多波段,分辨率则由原先十几米发展到现在的厘米为单位量级,工作模式除了原先的条带模式还有聚束和扫描等多种模式。未来SAR技术的发展趋势有:超高分辨率成像;能够进行三维成像的干涉SAR;动目标成像;SAR实时成像。根据SAR的发展历程及未来的需求,机载SAR将会向以下几个方向发展:(1)轻量级的SAR会成为主要趋势;(2)多功能会成为SAR的主要特征;(3)SAR的多星组网将成为主要使用模式;(4)分布SAR具有很大的发展潜力;(5)SAR的干扰技术会成为重要研究内容。
3机载雷达组网探测技术
随着机载预警雷达和预警机技术不断进步,近年在当今海陆空一体化的全新战场上,系统间的竞争将成为主要的竞争形式,综合作战能力的最终形成是取胜的重要力量。雷达组网能充分发挥单雷达系统的信号和数据处理特性跟信息融合技术,将各种雷达、体制、波段、工作模式整合起来,通过对布站进行优化,建立各站点之间的通讯连接,最后再将初步处理过的信息传入融合中心,最后系统能在目标探测与识别,目标定位与跟踪,还有战场抗干扰,目标反隐身等方面都有大幅提高。
4隐身雷达技术
4.1发展现状
在当今海陆空一体化的新战场上,系统之间的竞争将成为主要的竞争形式。综合作战能力的最终形成是取胜的重要力量。军事技术先进的国家已积极采取对策,研发新的“隐蔽”型武器系统并加紧对现役雷达的升级改造。因此当前复杂多变的军事、政治形势下,发展隐身武器系统已是大势所趋、刻不容缓。雷达作为典型的电磁武器装备,其自身的隐身性能显得越来越重要。目前雷达装备的现状为:脉冲雷达是当前大量使用的常规传感器,其信号能量大,瞬时频率单一,很容易被对方侦察到,雷达站的位置也很容易被测定;双程工作的雷达相对于侦察机,在能量对抗、信号处理上也处于较大劣势。隐身雷达的基本特性及要求在于:干扰机不能精确测得雷达频率;干扰机不能捕获雷达的有效信号能量;在保证我方雷达足够的探测威力的前提下,能极大地减小对方的侦察距离;具有宽频带、全方位、全天候、智能化的特性,切合武器系统研制的大趋势。针对国外已服役的隐身雷达装备,目前国内雷达技术的主要现状表现在:没有形成隐身雷达装备且频域信息利用不够。
4.2发展趋势
正交频分复用(OFDM)技术是在多载波调制(MCM)技术的基础上发展起来的一种多载波数字通信技术。其显著特点是使用的子载波相互正交,频谱利用率高,成本低。此雷达的主要优势表现为:(1)采用数字信号处理技术,各子载波的产生和接收都由数字信号处理算法完成,极大地简化了系统的结构,具有成本优势;(2)采用多载波技术和伪码调制技术,使得雷达信号频谱扩展到很宽的频带内,且时域上波形非常接近于白噪声,从而在时域和频域上该雷达的信号峰均比都很低;(3)通过增加信号带宽抑制了信道化接收机单个滤波器的信号输出功率,降低了被截获概率,基于OFDM技术的雷达系统的研究在探测、分辨、低截获性能及工程结构形式上,还需要开展进一步的研究。
结语
随着雷达技术的不断进步,机载雷达的功能越来越强,但也面临越来越多的挑战。预警雷达作为预警机的核心,面临着来自于隐身飞机、复杂电磁环境和复杂地形杂波环境的挑战。雷达组网抗干扰的工程化应用仍存在限制。一方面,时间校准和空间对齐仍是数据融合领域亟需解决的问题之一,由该问题衍生的雷达网协同探测理论尚未完善;另一方面,现代有源干扰技术的发展使得网对网的智能化干扰成为可能。因此,還需要进一步研究数据融合、雷达协同探测以及抗干扰理论。雷达作为探测系统,其本身也要具有隐蔽性能,必须在侦测敌方目标时保证自己的“安全”。针对雷达系统的隐身雷达体制设想,探索将通信概念应用于雷达系统,以期实现其超宽谱、高时频特性的综合隐身性能,为形成新的具有隐身性能的武器装备提供参考。
参考文献:
[1]杨建宇.雷达技术发展规律和宏观趋势分析[J].雷达学报,2012(1):58-63.
[2]郑敏,周琪,赵玉洁.国外直升机机载雷达的现状与发展趋势[J].直升机技术,2003(4):42-48.