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摘要:文章首先针对双基地雷达相关技术特征展开必要说明,而后进一步围绕空-地雷达这一特例,对其核心技术能力加以讨论。
关键字:双基地雷达;空-地雷达;技术;特征
雷达是现代战争中不容或缺的重要组成部分,并且也已经广泛应用在多个民用领域之中,为确保航空等方面的安全发挥着重要的支持作用。但是随着科技的发展,单基地雷达也面临着新的挑战,为了能够更好地发挥雷达自身价值,有效并且及时地获取到监测空间中的相关信息,实现反侦察、抗反辐射导弹、抗干扰、反隐身隐蔽的“四抗”能力,双基地雷达应运而生。从根本上看,这是一种将发射机和接收机放在不同位置的一种雷达创新,世界上很多国家都展开了相关领域的研究,也取得了诸多进展。从上世纪70年代开始,此项技术就在美国、英国等诸多国家展开实验,其中以美国 MARS 双基地相控阵炮位侦察校射雷达、AN/TPS -71 移动式超视距后向散射雷达、乌克兰“天波”移动超视距表面波雷达和澳大利亚 Jindalee 双基地雷达网等最为著称。可以说,加强对双基地雷达的相关技术特征分析,对于国防、航空等领域都有着不容忽视的积极价值。
一、双基地雷达相关技术特征
从概念上看,双基地雷达是将发射天线与接收天线安置于不同位置,并且二者与目标保持角度或者距离方面的较大差异。这样的雷达系统在实际应用中,需要与类双基地雷达以及多基地雷达加强区分。其中前者是指不共用发射天线和接收天线的雷达,这类系统中天线之间的距离很小,会同时带有双基地和单基地雷达的应用特征。而多基地雷达则多涉及到多于两个的雷达单元同时参与,并且协同完成工作的系统。这样的多个雷达单元包括多种形态,除了可能是发射站或者接收站以外,收发同站以及移动平台,也可以参与到多基地雷达系统之中。从这个角度看,双基地雷达系统可以看做是多基地雷达系统的一个特例,多基地雷达的不同单位之间的协同特征,在双基地雷达体系中同样存在,两个基地之间的模式、信号相位、频率、时间或距离以及波束指向上都需要实现高度同步。
从技术构成的层面看,双基地雷达包括一个发射站和一个接收站,这两个单元与目标位置形成的三角形,成为影响双基地雷达工作状态和质量的重要因素。具体而言,就是发射站和接收站两个单元之间天线的分离特征,以及上述三角形本身的特征。从实际应用的角度看,双基地雷达具有显著的优势。首先,其发射站和接收站的分离,使得连续波模式变得可行,并且不再需要发射接收切换,对应的发射和接受两站也可以实现相对独立的优化和设计,系统整体动态布置能力提升,并且更容易实现接收端的隐蔽,确保其安全水平。而发射站和接收站以及雷达目标之间的三角特征,则有助于通过时间滤波和空间滤波来实现对于距离分辨力的提升,对应的波形选择范围也会有所增加,高重频脉冲串波形杂波抑制能力会得到提升,并且干扰可以得到进一步的有效抑制,目标隐身能力会在这样的环境下有所削弱。而双基地雷达同样也具有显著劣势,对于发射站和接收站分离,而带来的两站之间同步难度增加,以及接收站需获取额外的基线信息等问题,都成为不容忽视的必要维护需求。而对于三者之间形成的三角特征,则会造成雷达作战效能能受限,以及低空目标探测盲区增加的问题。除此以外,接收站的波束需要与发射站波束空间同步,因此雷达工作模式就会因此受限。而从整体看,雷达系统的技术复杂程度也在呈现上升趋势,雷达控制、信号处理和目标跟踪等方面工作的难度都会有所增加。
二、空-地雷达核心技术能力分析
在双基地雷达体系中,空-地雷达是一个特殊的存在。空-地雷达不同于一般的地面双基地雷达,它将接收站布置在地面,而将发射站布置在空中,从而形成双基地雷达形态。此种布置方式能够有效减小地球曲率对波束的影响,拥有良好的规避地物遮挡的能力,其能够实现对对低空小物体实现良好探测,因此在实际工作中有着良好的表现。一个完整的空-地雷达系统,包括地面控制站、地面接收站、空中发射机以及空-地数据链等,其具体组成以及相互之间的制约与互动在此不做深入剖析,仅从雷达的“四抗”能力的角度着手,对空-地雷达的相关特征展开分析。
首先,在抗干扰方面,由于双基地雷达接收机通常采用无源工作方式,因此隐蔽特征良好,敌方通常无法对接收端进行有效侦测,对应的干扰也就无从下手。除了这一个固有的对抗干扰的方面以外,空-地雷达系统还可以利用发射平台的机动特征来实现系统配置的快速变换,通过双基地角动态变化,进一步增强系统抗欺骗干扰效果。而这种机动特征还有助于雷达设备依据实际战场环境对站点布局进行调整,或者采用多站配置的方法,提高系统的抗干扰能力。
其次,空-地雷达在反隐身方面同样有着一定优势。所谓隐身,也就是针对雷达工作特征来对飞行器本身加强设计,从而使飞行器鼻锥方向内的雷达散射截面积(RCS)降低,并且配合一定的涂层材料,来实现对雷达波的吸收,最终达到隐身的目标。在展开反隐身的工作中,单基雷达只能通过改善硬件性能和采用信号累积等信号处理手段实现性能提升,但是从根本上看,单基雷达只能接收目标后向散射区域的回波,因此其对于隐身目标的探测能力,其提升程度相对而言比较有限。与之相比,空-地雷达通过改变接收回波的视角,利用电磁波前向散射特性和侧向散射特性来实现对于隐身目标的探测,其可靠性就要高很多。
再次,在抗低空突防能力方面,空-地雷达同样具有显著优势。在实际应用环境中,低空或者超低空飞行并不少见,这一类飞行器大多利用地球曲率、地物遮挡、雷达盲区等因素来实现对于侦测的躲避。对于这一类问题,比较常见的对抗措施包括增加天线高度,或利用电离层折射特性发展超视距雷达,配置不同性能雷达进行組网,提高反杂波特性等。在实际应用中,加强对于天线高度的调节是最为常见的方式,但是会受到诸多方面的限制,效果难以确定,而其他的几种工作方式,则因为本身并不成熟,而难以确定效果。此种问题在空-地雷达体系之下,可以从规避地物遮挡和减小地杂波干扰的角度出发,采用数字波束形成技术进行空域滤波,消除强地杂波干扰,从而实现面向低空领域的有效监测。
最后,在抗反辐射导弹能力方面,由于此种导弹的目标为辐射源,因此空-地雷达的接收站本身无源静默的工作方式,就会让这种导弹无用武之地。因此对应的雷达系统生存能力也会较常规雷达系统更强。
三、结论
双基地雷达作为应对越来越严峻的现代战场对抗的重要手段之一,在近年来更是备受关注。实际工作中唯有深入分析其优势和技术特征,才能有的放矢的实现优化和控制,使其成为现代化战争的有力支持。
参考文献:
[1]刘继业,陈西宏,刘强,等.国外双(多)基地雷达发展现状及关键技术分析[J].飞航导弹,2013(6)
[2]宋瑶.空地双基地雷达总体设计及空间同步研究[D].石家庄:军械工程学院学位论文,2014
[3]冯坤菊.一种双基地雷达空间同步模型设计方法[J].现代防御技术,2010(3)
关键字:双基地雷达;空-地雷达;技术;特征
雷达是现代战争中不容或缺的重要组成部分,并且也已经广泛应用在多个民用领域之中,为确保航空等方面的安全发挥着重要的支持作用。但是随着科技的发展,单基地雷达也面临着新的挑战,为了能够更好地发挥雷达自身价值,有效并且及时地获取到监测空间中的相关信息,实现反侦察、抗反辐射导弹、抗干扰、反隐身隐蔽的“四抗”能力,双基地雷达应运而生。从根本上看,这是一种将发射机和接收机放在不同位置的一种雷达创新,世界上很多国家都展开了相关领域的研究,也取得了诸多进展。从上世纪70年代开始,此项技术就在美国、英国等诸多国家展开实验,其中以美国 MARS 双基地相控阵炮位侦察校射雷达、AN/TPS -71 移动式超视距后向散射雷达、乌克兰“天波”移动超视距表面波雷达和澳大利亚 Jindalee 双基地雷达网等最为著称。可以说,加强对双基地雷达的相关技术特征分析,对于国防、航空等领域都有着不容忽视的积极价值。
一、双基地雷达相关技术特征
从概念上看,双基地雷达是将发射天线与接收天线安置于不同位置,并且二者与目标保持角度或者距离方面的较大差异。这样的雷达系统在实际应用中,需要与类双基地雷达以及多基地雷达加强区分。其中前者是指不共用发射天线和接收天线的雷达,这类系统中天线之间的距离很小,会同时带有双基地和单基地雷达的应用特征。而多基地雷达则多涉及到多于两个的雷达单元同时参与,并且协同完成工作的系统。这样的多个雷达单元包括多种形态,除了可能是发射站或者接收站以外,收发同站以及移动平台,也可以参与到多基地雷达系统之中。从这个角度看,双基地雷达系统可以看做是多基地雷达系统的一个特例,多基地雷达的不同单位之间的协同特征,在双基地雷达体系中同样存在,两个基地之间的模式、信号相位、频率、时间或距离以及波束指向上都需要实现高度同步。
从技术构成的层面看,双基地雷达包括一个发射站和一个接收站,这两个单元与目标位置形成的三角形,成为影响双基地雷达工作状态和质量的重要因素。具体而言,就是发射站和接收站两个单元之间天线的分离特征,以及上述三角形本身的特征。从实际应用的角度看,双基地雷达具有显著的优势。首先,其发射站和接收站的分离,使得连续波模式变得可行,并且不再需要发射接收切换,对应的发射和接受两站也可以实现相对独立的优化和设计,系统整体动态布置能力提升,并且更容易实现接收端的隐蔽,确保其安全水平。而发射站和接收站以及雷达目标之间的三角特征,则有助于通过时间滤波和空间滤波来实现对于距离分辨力的提升,对应的波形选择范围也会有所增加,高重频脉冲串波形杂波抑制能力会得到提升,并且干扰可以得到进一步的有效抑制,目标隐身能力会在这样的环境下有所削弱。而双基地雷达同样也具有显著劣势,对于发射站和接收站分离,而带来的两站之间同步难度增加,以及接收站需获取额外的基线信息等问题,都成为不容忽视的必要维护需求。而对于三者之间形成的三角特征,则会造成雷达作战效能能受限,以及低空目标探测盲区增加的问题。除此以外,接收站的波束需要与发射站波束空间同步,因此雷达工作模式就会因此受限。而从整体看,雷达系统的技术复杂程度也在呈现上升趋势,雷达控制、信号处理和目标跟踪等方面工作的难度都会有所增加。
二、空-地雷达核心技术能力分析
在双基地雷达体系中,空-地雷达是一个特殊的存在。空-地雷达不同于一般的地面双基地雷达,它将接收站布置在地面,而将发射站布置在空中,从而形成双基地雷达形态。此种布置方式能够有效减小地球曲率对波束的影响,拥有良好的规避地物遮挡的能力,其能够实现对对低空小物体实现良好探测,因此在实际工作中有着良好的表现。一个完整的空-地雷达系统,包括地面控制站、地面接收站、空中发射机以及空-地数据链等,其具体组成以及相互之间的制约与互动在此不做深入剖析,仅从雷达的“四抗”能力的角度着手,对空-地雷达的相关特征展开分析。
首先,在抗干扰方面,由于双基地雷达接收机通常采用无源工作方式,因此隐蔽特征良好,敌方通常无法对接收端进行有效侦测,对应的干扰也就无从下手。除了这一个固有的对抗干扰的方面以外,空-地雷达系统还可以利用发射平台的机动特征来实现系统配置的快速变换,通过双基地角动态变化,进一步增强系统抗欺骗干扰效果。而这种机动特征还有助于雷达设备依据实际战场环境对站点布局进行调整,或者采用多站配置的方法,提高系统的抗干扰能力。
其次,空-地雷达在反隐身方面同样有着一定优势。所谓隐身,也就是针对雷达工作特征来对飞行器本身加强设计,从而使飞行器鼻锥方向内的雷达散射截面积(RCS)降低,并且配合一定的涂层材料,来实现对雷达波的吸收,最终达到隐身的目标。在展开反隐身的工作中,单基雷达只能通过改善硬件性能和采用信号累积等信号处理手段实现性能提升,但是从根本上看,单基雷达只能接收目标后向散射区域的回波,因此其对于隐身目标的探测能力,其提升程度相对而言比较有限。与之相比,空-地雷达通过改变接收回波的视角,利用电磁波前向散射特性和侧向散射特性来实现对于隐身目标的探测,其可靠性就要高很多。
再次,在抗低空突防能力方面,空-地雷达同样具有显著优势。在实际应用环境中,低空或者超低空飞行并不少见,这一类飞行器大多利用地球曲率、地物遮挡、雷达盲区等因素来实现对于侦测的躲避。对于这一类问题,比较常见的对抗措施包括增加天线高度,或利用电离层折射特性发展超视距雷达,配置不同性能雷达进行組网,提高反杂波特性等。在实际应用中,加强对于天线高度的调节是最为常见的方式,但是会受到诸多方面的限制,效果难以确定,而其他的几种工作方式,则因为本身并不成熟,而难以确定效果。此种问题在空-地雷达体系之下,可以从规避地物遮挡和减小地杂波干扰的角度出发,采用数字波束形成技术进行空域滤波,消除强地杂波干扰,从而实现面向低空领域的有效监测。
最后,在抗反辐射导弹能力方面,由于此种导弹的目标为辐射源,因此空-地雷达的接收站本身无源静默的工作方式,就会让这种导弹无用武之地。因此对应的雷达系统生存能力也会较常规雷达系统更强。
三、结论
双基地雷达作为应对越来越严峻的现代战场对抗的重要手段之一,在近年来更是备受关注。实际工作中唯有深入分析其优势和技术特征,才能有的放矢的实现优化和控制,使其成为现代化战争的有力支持。
参考文献:
[1]刘继业,陈西宏,刘强,等.国外双(多)基地雷达发展现状及关键技术分析[J].飞航导弹,2013(6)
[2]宋瑶.空地双基地雷达总体设计及空间同步研究[D].石家庄:军械工程学院学位论文,2014
[3]冯坤菊.一种双基地雷达空间同步模型设计方法[J].现代防御技术,2010(3)