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导弹制导控制系统原理

导弹制导控制系统原理. 第八章 高分辩力雷达. 合成孔径雷达 (SAR). 8.1 合成孔径雷达的应用. 美研发出最小合成 孔径雷达. 154MD 上的 合成孔径雷达. 美国宇航局 (NASA)'s AirSAR 合成孔径雷达装载于一架 DC-8 飞机的侧面. “ 空警” 2000 型预警机. “ 空警” 2000 型预警机在驾驶舱下方的雷达罩内 , 加装有合成孔径雷达 (SAR), 可执行对地面目标的侦测与追踪任务 , 目前只有美国计划在 2012 年服役的 E—10 预警机 (MC2A), 才具有这种空地并重的功能 , 由此显示中国的预警机发展引领了 世界 潮流。.

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导弹制导控制系统原理

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  1. 导弹制导控制系统原理

  2. 第八章 高分辩力雷达 合成孔径雷达(SAR)

  3. 8.1 合成孔径雷达的应用 美研发出最小合成孔径雷达 154MD上的合成孔径雷达

  4. 美国宇航局(NASA)'s AirSAR合成孔径雷达装载于一架DC-8飞机的侧面

  5. “空警”2000型预警机 “空警”2000型预警机在驾驶舱下方的雷达罩内,加装有合成孔径雷达(SAR),可执行对地面目标的侦测与追踪任务, 目前只有美国计划在2012年服役的E—10预警机(MC2A),才具有这种空地并重的功能,由此显示中国的预警机发展引领了世界潮流。 雷达罩内,加装有合成孔径雷达

  6. “空警”2000下方的小型合成孔径雷达

  7. ALOS号合成孔径雷达天线  ALOS卫星是日本在1992年发射的地球资源卫星1号和1996年发射的改进型地球观测卫星之后发射的又一颗更加先进的陆地观测技术卫星。 陆地观测技术卫星ALOS号合成孔径雷达天线打开

  8. 大地彩虹──合成孔径雷达

  9. 诺斯罗普·格鲁曼公司的RQ-4A“全球鹰”是美国空军乃至全世界最先进的无人机。作为“高空持久性先进概念技术验证”(ACTD)计划的一部分，包括“全球鹰”和“暗星”两个部分在内的“全球鹰”计划于1995年启动 。

  10. “全球鹰”可同时携带光电、红外传感系统和合成孔径雷达

  11. ERS卫星 带有多种有效载荷，包括侧视合成孔径

  12. ERS-1 ERS-2 欧空局分别于1991年和1995年发射。携带有多种有效载荷，包括侧视合成孔径雷达（SAR）和风向散射计等装置），由于ERS-1（2）采用了先进的微波遥感技术来获取全天候与全天时的图象，比起传统的光学遥感图象有着独特的优点。 ERS-1雷达卫星影像

  13. 太阳神-2A光学成像侦察卫星 欧洲近日用俄罗斯宇宙-3M发射首颗雷达成像侦察卫星“合成孔径雷达-放大镜”。它是德国第1颗侦察卫星，旨在帮助德国构建本国太空侦察体系，从而引起了世界军事航天界的广泛关注。 太阳神-2A光学成像侦察卫星

  14. JSTARS，代号E-8 机身下装有一个12米长的雷达舱，即前机身下白色长形物体。利用舱内强劲的AN/APY-3多模式侧视相控阵I波段电子扫描合成孔径雷达

  15. 8.2 合成孔径雷达(SAR) 1 引言 雷达采用实际孔径天线时，设阵天线长度为L, 均匀加权； 在远场条件下，发射和接收均认为是平面波。

  16. 若工作波长为λ，来自偏离视轴方向的信号在天线端口处的相位是位置的函数。如果设目标方向偏离视轴θ角，则回波信号的单程相位差φ(x)为 利用雷达回波预测天气

  17. 雷达回波测距 雷达回波

  18. X-----为接收点偏离相位基准点的位置 由回波信号的单程相位差φ(x) 用复数形式表示的天线方向图函数F(θ)为 (8.1)

  19. 其功率方向图为 半功率点(用归一化方向函数)：

  20. 对于小的波束宽度，即 ，可认为sin(θ)≈θ，则得实际常用公式： 上式是超越函数，其图解为 即 或单程半功率波束宽度 (8.2)

  21. 定义在2/π处的瑞利分辨力为 (8.3) 由此得到的横向分辨力为 (8.4a) (8.4b) 收发双程时，其半功率点分辩力可证明为 (8.5)

  22. 瑞利（1842～1919）Rayleigh，Baron英国物理学家 。原名J.W.斯特拉特 。1842 年 11月12日生于埃塞克斯的威特姆，1919 年6月30日卒于同地 。 他进行了光栅分辨率和衍射的实验研究，第一个对光学仪器的分辨率给出明确的定义，对光谱学的 研究起了重要 作用 。1904年诺贝尔物理学奖--氩的发现

  23. 8.3 SAR 原 理  SAR有两种工作方式，一种是对回波信号作聚焦处理，另一种是非聚焦处理。 雷达接收回波测定目标位置

  24. 对于合成阵而言，当目标处于无穷远处， 其回波可视为平面波，而实际目标的距离往往不满足平面波照射的条件。对应于不同距离，目标回波的波前是半径不同的球面波。

  25. 平面波三维图 平面波

  26. 球面波前

  27. 如果在接收机信号处理时，对不同距离的球面波前分别予以相位补偿， 则对应于这样的处理称为聚焦处理。

  28. 如果将合成阵各点上所接收的信号进行相参积累，在积累前不改变各点接收信号间的相位关系，即不加任何相位补偿，则这种情况称为非聚焦处理。如果将合成阵各点上所接收的信号进行相参积累，在积累前不改变各点接收信号间的相位关系，即不加任何相位补偿，则这种情况称为非聚焦处理。

  29. 聚焦处理时SAR的方位线分辨力为 D为天线尺寸 (8.6) 方位线分辨力和目标距离R无关，这是一个很奇妙的特性，在实际使用时带来很多好处。 非聚焦处理时的方位线分辨力为 R0为合成阵中心到目标的距离 (8.7)

  30. 1. 非聚焦处理 非聚焦处理时的合成孔径长度L较小，可按远场平面波情况近似分析，然后再加以修正。从视轴方向照射来的目标回波到达天线孔径的每一处是等相位的。

  31. 天线测试系统 紧缩场天线测试的紧缩场意思是指在一个相对小(紧缩)的空间里产生出传统远场天线测试所需要的平面波。 远场测试

  32. 如下图示， 可认为与实际孔径天线相似。 小合成孔径的几何关系

  33. 上图中，偏离视轴横向距离y处目标回波的收、发双程相位差为 此外，x=vpt是载机运动时产生的，vp为载机飞行速度。

  34. θ为偏离视轴的方位角。当θ很小时，满足以下关系：θ为偏离视轴的方位角。当θ很小时，满足以下关系： (8.9) y为在距离R处偏离波束指向的横向距离。 因为在合成孔径时，每个阵元收到的回波相位差是发、收双程的，因而较一般实际孔径天线时相位差增加 1 倍。

  35. 当发射连续波信号时，合成孔径天线对 到 时间内收到的回波信号进行积累处理。如在这段时间内对目标均匀照射， 则对横向偏移为y时的积累响应为 式中 (8.10)

  36. 所得结果与实际孔径的天线类似： ALOS号合成孔径雷达天线

  37. 由归一化功率响应 ，可得到半功率点的分辨率。 半功率点产生在： 用孔径长度L=vpT表示的横向分辨力为 (8.11a) 按2/π幅度处定义的瑞利分辨力则为 (8.11b)

  38. 横向分辨力与合成孔径天线的长度L直接联系，在非聚处理时，L值应是多少?横向分辨力与合成孔径天线的长度L直接联系，在非聚处理时，L值应是多少? 下面予以讨论 实际工作情况下，目标与天线间的距离不是无穷大，合成孔径边缘处收到的点目标回波存在相位差。

  39. 在非聚焦处理时，阵面上信号的相位差将影响合成孔径天线波束展宽和副瓣恶化，为此，孔径L受到限制。从图8.17 中可看到，以y=0为基准，在孔径L的边缘处到达目标的距离也发生ΔR的变化，即 (8.12)

  40. 如果允许孔径边缘处往返相位差不超过π /2，则ΔR≤λ/8。 由式(8.12)可得 ，由此可得横向分辨力为 (8.13)

  41. 2. 聚焦处理 1) 天线阵列观点 聚焦处理时，由阵列边缘产生的平方项可以在信号处理过程中予以补偿，此时，合成孔径长度由阵元波束宽度所覆盖的长度Le所决定： (8.14)

  42. 式中，D为实际阵元天线孔径；λ/D为阵元的瑞利方向图宽度。 因此，合成孔径雷达的横向分辨率为

  43. 此时的横向线分辨力与目标距离P无关，且与阵元尺寸D成正比， 这是完全不同于实际孔径天线的。 聚焦处理时要补偿由边缘波差产生的平方相位差， 即要做信号处理，因此，首先要分析工作过程中点目标回波的性质。 月蚀计划F-106B

  44. 月蚀计划：F-106 “聚焦”目标来达到最大雷达回波强度火控流程

  45. E-8与其上的合成孔径雷AN/APY-3

  46. 澳大利亚“楔尾”预警机和机上的MESA多功能电子扫描阵列雷达天线图片

  47. 天线阵 创新的小型电控天线阵列

  48. 2) 脉冲压缩技术的观点 我们也可以从脉冲压缩技术的观点来阐述合成孔径雷达的原理。现将目标(地面的某一处)作为点源来分析： 图 动目标坐标共多卜勒频率-距离(时间)的关系

  49. 根据多卜勒效应可知，当雷达与目标存在相对运动时，双程产生的多卜勒频率为

  50. 目标作等速直线飞行时，垂直于其航线方向的某一目标，相对于飞机的径向速度是变化的。在角度θ不大时， 因为 而 x=vt

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