經(jīng)典雷達(dá)資料-第16章 機(jī)載動(dòng)目標(biāo)顯示(amti)雷達(dá)-1

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1、·645·第16章機(jī)載動(dòng)目標(biāo)顯示（AMTI）雷達(dá)第16章機(jī)載動(dòng)目標(biāo)顯示（AMTI）雷達(dá)FREDM.STAUDAHER16.1采用AMTI技術(shù)的系統(tǒng)機(jī)載搜索雷達(dá)最初是為遠(yuǎn)程偵察機(jī)探測(cè)艦艇研制的。第二次世界大戰(zhàn)后期，美海軍研制了幾種機(jī)載預(yù)警（AEW）雷達(dá)，用來探測(cè)從艦艇雷達(dá)天線威力區(qū)之下飛近特遣艦隊(duì)的低空飛機(jī)。在增大對(duì)空和對(duì)海面目標(biāo)的最大檢測(cè)距離方面，機(jī)載雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，只要了解下述情況就很清楚了，高度為100ft的天線桅桿，其雷達(dá)視線距離只有12nmile，而與其相比，飛機(jī)高度為10000ft時(shí)，雷達(dá)視線距離則為123nm

2、ile。神風(fēng)突擊隊(duì)襲擊造成多艘哨艦的損失引起了機(jī)載自主探測(cè)與控制站的設(shè)想，后來這種系統(tǒng)發(fā)展成為一種用于洲際防空的邊界巡邏機(jī)。E—2C航空母艦艦載飛機(jī)（如圖16.1所示）使用機(jī)載預(yù)警雷達(dá)作為其機(jī)載戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的主要傳感器。這種雷達(dá)的視界很寬，用于檢測(cè)海雜波和地雜波背景中的小飛機(jī)目標(biāo)。由于其首要的任務(wù)是檢測(cè)低空飛行的飛機(jī)，因此這種雷達(dá)就不能靠抬高天線波束的仰角來消除雜波。AMTI雷達(dá)系統(tǒng)就是在這種情況下發(fā)展起來的[1]~[3]，與前一章中探討的地面雷達(dá)的MTI系統(tǒng)相似[1][4]~[6]。圖16.1帶有旋轉(zhuǎn)天線罩的E—2C空中預(yù)警

3、機(jī)在截?fù)魴C(jī)火炮控制系統(tǒng)中，AMTI雷達(dá)系統(tǒng)還可用來捕捉和跟蹤目標(biāo)。在這種場(chǎng)合中，雷達(dá)僅需抑制指定目標(biāo)附近的雜波。因此，在目標(biāo)所處的距離和角度扇形區(qū)內(nèi)可將雷達(dá)優(yōu)化到最佳狀態(tài)。MTI系統(tǒng)也可以裝在偵察機(jī)或戰(zhàn)術(shù)殲擊-轟炸機(jī)上用來檢測(cè)地面運(yùn)動(dòng)的車輛。由于目標(biāo)速度低，因而采用較高的雷達(dá)頻率以獲得大的多普勒頻移。因?yàn)楸尘半s波通常很強(qiáng)，故這些雷達(dá)能夠有效地采用非相參MTI技術(shù)。高空、高機(jī)動(dòng)、高速度的環(huán)境條件及尺寸、重量、功耗的限制給AMTI雷達(dá)設(shè)計(jì)者帶來了一系列的特殊問題。本章將專門探討機(jī)載條件下如何處理這些特殊問題。·645·第16章機(jī)載動(dòng)

4、目標(biāo)顯示（AMTI）雷達(dá)16.2覆蓋范圍的考慮搜索雷達(dá)一般要求有360°方位角覆蓋。這個(gè)覆蓋范圍在飛機(jī)上是很難達(dá)到的，其原因在于：天線突出機(jī)外安裝將會(huì)增大阻力；使穩(wěn)定性變差；使結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。當(dāng)要求擴(kuò)大垂直覆蓋范圍時(shí)，飛機(jī)機(jī)身和垂直安定面將使天線方向圖變形和受遮擋。從戰(zhàn)術(shù)要求的分析來看，只需要覆蓋一定的扇形區(qū)即可。但是這個(gè)扇形區(qū)相對(duì)于機(jī)頭方向應(yīng)該在整個(gè)360°范圍內(nèi)可以變換。這樣才能滿足下列各種情況下對(duì)覆蓋范圍的要求，即改換航線、遇強(qiáng)風(fēng)有大偏流角、與風(fēng)有關(guān)的地面跟蹤、非標(biāo)準(zhǔn)飛行狀態(tài)及進(jìn)出基地的覆蓋要求。16.3平臺(tái)運(yùn)動(dòng)和高度對(duì)M

5、TI性能的影響MTI應(yīng)能區(qū)分出空中動(dòng)目標(biāo)和固定的地或海雜波。然而，在飛行狀態(tài)下，雜波是相對(duì)于飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的。可用諸如TACCAR（時(shí)間平均雜波相參機(jī)載雷達(dá)）的技術(shù)補(bǔ)償雜波平均徑向速度。如圖16.2所示，雜波的視在徑向速度Vr=-Vgcosa。式中，Vg為飛機(jī)地速，即相對(duì)于地面的飛行速度；a為到地面一點(diǎn)的視線與飛機(jī)速度矢量之間的夾角。圖16.3為沿地面等徑向速度的軌跡。為使該圖歸一化，假定地面為一平面，歸一化的徑向速度Vn=Vr/Vg為方位角y和歸一化地面距離R/H的函數(shù)。此處H為飛機(jī)高度。圖16.2幾何關(guān)系圖a0為天線指向角；a為視

6、線角；q為偏離天線中心的角度；Vg為飛機(jī)地速；Vr為點(diǎn)目標(biāo)的徑向速度；VB為沿天線中心線（瞄準(zhǔn)線）的徑向速度；y0為天線方位角；y為方位角；R為到點(diǎn)目標(biāo)的地面距離；H為飛機(jī)高度·645·第16章機(jī)載動(dòng)目標(biāo)顯示（AMTI）雷達(dá)圖16.3隨飛機(jī)距離高度比R/H和方位角y變化的歸一化等徑向速度Vr/Vg的軌跡與天線指向角a0所確定的對(duì)應(yīng)于等徑向速度（如圖16.2所示中的VB）的單一雜波多普勒頻率不同，雷達(dá)“看到”的是一段連續(xù)速度區(qū)間。這就形成了一定寬度的頻譜，其形狀由與地面相交的天線方向圖、雜波的反射率及波束中的速度分布所決定。此外，

7、因?yàn)樵谔囟ǚ轿唤莥上Vr是隨距離變化的，所以中心頻率和頻譜形狀也是隨距離和方位角y0變化的。當(dāng)天線指向前方時(shí)，主要影響是由于a0隨距離變化而引起的中心頻率的相應(yīng)變化。當(dāng)天線指向與飛機(jī)垂直時(shí)，主要影響是天線波束寬度內(nèi)的速度分布以上兩者分別稱為斜距效應(yīng)和平臺(tái)運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。斜距對(duì)多普勒偏移的影響天線瞄準(zhǔn)線的速度VB是沿天線中心線（瞄準(zhǔn)線）方向上的地速分量，用-Vgcosa0表示。如果雜波面和飛機(jī)在同一個(gè)平面（共面）上，則這個(gè)分量等于-Vgcosy0，而與距離無關(guān)。實(shí)際瞄準(zhǔn)線速度與共面的瞄準(zhǔn)線速度之比值定義為歸一化瞄準(zhǔn)線速度比（16.1）式

8、中，f0是天線中心線離開水平面的俯角。圖16.4為不同飛行高度下，歸一化瞄準(zhǔn)線速度比與斜距的關(guān)系曲線，其考慮了地球曲率。對(duì)小于15mile的斜距來說，這個(gè)變化是很急劇的。雜波頻譜的中心應(yīng)落在AMTI濾波器的凹口（即最小響應(yīng)區(qū)）以得到最大的雜波抑制。這只要把雷達(dá)信