2.标准雷达距离方程
3.电磁波传播过程中诸多因素影响
4. 目标特性与环境(一)
后续讲解目标特性与环境(二)、雷达孔径天线以及人工智能算法在雷达处理中的具体应用以及雷达设计关键点
一、雷达主要战术、技术参数
雷达的战术参数是指雷达完成作战技术任务所具备的功能和性能雷达的技术参数是指描述雷达技术性能的量化指标雷达的战术参数是设计雷达的依据反过来 雷达的技术参数又决定了雷达的战术性能。
1.雷达主要战术参数和定义:
(1)探测空域:在一定检测概率、虚警概率、目标起伏模型和目标RCS情况下雷达所能探测到的空间
由最大探测距离、最小探测距离、方位角、俯仰角决定
(2)目标参数测量:距离、方位角、俯仰角、速度、批号、敌我识别等;
(3)雷达分辨力:是指雷达能够分辨空间两个靠近目标的能力
(4)目标参数测量精度:是指雷达测量目标的参数的误差,是对目标进行大量测量的误差统计平均值,常用均方根值表示
(5)目标参数录取能力:是指雷达完成一次空域扫描后能够录取的目标批数
(6)雷达抗干扰能力:杂波、匹配、极化、空间等
(7)可靠性:
(8)可维护性:
(9)体积
(10)重量
(11)功耗
(12)工作环境
(13)机动性
2.雷达主要技术参数和定义:
(1)工作频率:载波频率
(2)雷达发射脉冲功率:区别平均功率
(3)脉冲信号参数:脉宽 周期等
(4)雷达天线参数:天线形式、扫描方式、增益、波束宽度等
(5)接收机灵敏度:是指雷达能够探测到目标的最小回波功率
(6)雷达抗干扰能力:低副瓣、slb、slc、mti/mtd
频率捷变 、脉冲脉组捷变、极化等
(7)目标参数录取方式能力:是指雷达完成一次空域扫描后能够自动或者手工录取的能力
(8)雷达显示器:A/P/B 表格
(9)模块化:
(10)系列化:
(11)故障检测能力:
(12)功耗:
(13)工作环境:
二、标准雷达距离方程
提高探测距离的途径:
(1)提高发射功率:4次方
(2)选用大孔径天线:4次方
(3)尽可能提高接收机灵敏度:4次方
(4) 尽可能降低系统传输损耗:1次方
各个指标之间相互矛盾:比如提高Pt 需要克服高压击穿打火,设备重量会增加,增大雷达天线孔径会带来抗风性减弱,灵活性减弱。设定检测门限Vt 会关系到 Pd Pf 等
关于接收机灵敏度讨论:
噪声系数:衡量信噪比恶化程度的参量:根据公式决定在第一级放大器的噪声系数
接收机灵敏度确定后,要想提高探测距离,只有通过信号处理 积累或者mtd等进行提升
谈到灵敏度,必然引入接收机的动态范围,接收机开始出现过载时候,接收机的输入功率与接收机最小可检测功率之比,他表示接收机能够正常工作时候所能够允许的输入信号的轻度变化范围:为了提高接收机的动态范围,经常采用对数放大器,当然后端数字信号处理也可以采用这个方法;
三、电磁波传播过程中诸多因素影响
瑞利散射性质
①粒子的散射能力与波长的四次方成反比。波长越短,散射越强。
②粒子的散射能力与直径的6次方成正比。粒子半径越大,散射越强。
③粒子的前向散射和后向散射为最大,粒子无侧向散射。散射截面为纺锤形。
散射截面或后向散射截面
定义:设有一个理想的散射体,其截面为σ,它能全部接收射到其上的电磁波能量,并全部均匀地向四周散射,该理想散射体散射回雷达天线处的电磁波能流密度,恰好等于同距离上实际散体返回雷达天线的电磁波能流密度,则该理想散射体的截面σ就是实际散射体的后向散射截面。
意义:用来表示粒子后向散射能力的强弱。后向散射截面越大,粒子的后向散射能力越强,在同样条件下,所产生的回波信号也越强。
反射率η:单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和。
反射率因子(Z):Z的不同取值,意味着不同天气状况。通常Z的取值从0dBz~70dBz,因此要求天气雷达必需有非常大的检测范围。新一代天气多普勒雷达的接收机动态范围是90~100dBz以内。
云、雨滴的散射:
雷达的波长越短,散射越强。若雷达的波长一定时,在满足瑞利散射的情况下,粒子半径越大,散射越强。
大气折射:电磁波在大气中曲线传播的现象
大气折射类型:标准大气折射、临界折射、超折射、零折射、负折射
大气折射对探测的影响:由于大气折射指数分布不均匀性,会使电磁波在传播中发生折射现象
超折射:当波束路径曲率大于地球表面的曲率时,雷达波束在传播时将碰到地面,经地面反射后继续向前传播。然后再弯曲到地面,再经地面反射,重复多次,雷达波束在地面和某层大气之间,依靠地面的反射向前传播,与波导管中的微波传播相似,又称超折射
超折射形成的气象条件:超折射是因为大气中折射指数m随高度迅速减小造成。折射指数随高度迅速减小,必须是气温向上递增,同时水汽压向上迅速递减,就是常说”暖干盖”的大气层结。雨后晴朗的夜间:由于地面辐射,形成上干下湿的逆温层,发生超折射
四、目标特性与环境(一)
是表征目标回波信号强度的一个特征。代表雷达目标的横截面积,实际是一个矢量。目标二次辐射类型有四种
1.镜面反射:电磁波入射点曲率半径远大于雷达工作的波长。反射信号的强度取决于电导性能。
2.漫反射:电磁波入射点曲率半径小于雷达工作波长,常用瑞利起伏描述。
3.谐振辐射:目标尺寸等于半波长整数倍:可能很强可能很弱。
4.绕射:目标尺寸远小于波长。收不到回波
根据目标占有的空间体积和雷达波束分辨单元体积的比较,可以确定是点目标还是分布目标。
点目标:飞机、船、鸟等
分布目标:地面、水面、气象等
机载雷达遇到的地面杂波不仅强度大,多普勒频谱宽,而且可能在所有的距离上成为目标检测的背景;另一方面,雷达机载飞行地域广、地形地貌多种多样,仅使用一些简单的、典型的杂波数据已不能满足需要。因此,只有弄清楚地面/海面杂波的特性,才能够正确地确定机载雷达方案,选择主要的技术参数
目前使用杂波模型主要有三种方式:描述杂波幅度和功率谱的统计模型,描述杂波散射单元机理的机理模型,描述由试验数据拟和 与频率、极化、俯角、环境参数等物理量之间依赖关系的关系模型。
杂波机理模型的研究是属于杂波雷达截面的理论分析范畴,即根据各种电磁散射理论研究杂波单元产生散射场的各种机理,并利用各种计算方法和计算机技术定量预估各种情况下杂波单元的雷达散射截面特征。散射过程的讨论必须同特定的结构单元结合起来,这是机理模型分析的基本点。
雷达杂波是来自雷达分辨单元内的许多散射体回波的矢量和。由于机载雷达分辨单元内一般包括许多随机分布的散射体,它们的介电常数和几何特性等都是随机变量,同时散射体或雷达的运动也将引起回波振幅和相位的变化,这些原因导致杂波的雷达散射截面 具有随机起伏的性质,此随机起伏性可以用。其通过雷达接收机的包络检波器后的幅度概率密度函数描述。常用的概率密度分布有瑞利(Rayleigh)分布、对数正态分布、Weibull分布和K分布等。
描述由试验数据拟和 与频率、极化、俯角、环境参数等物理量依赖的关系模型杂波的关系模型机载雷达地面杂波模型不仅和环境有关,而且还和雷达平台位置、系统工作参数、天线特性有关。随着雷达技术的不断发展以及人们对雷达杂波认识的不断深入,研究人员先后建立了一系列的杂波统计模型。
联系客服