什么是雷达?

发布于 2021-09-13 08:46

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雷达的定义

自英文RADARRadio detection and ranging),是一种电磁传感器,用来对反射性物体检测和定位(《雷达手册:3版》)。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、径向速度、方位、高度等信息。


雷达的优势是白天黑夜均能探测远距离的目标,且不受雾、云和雨的阻挡,具有全天候、全天时的特点,并有一定的穿透能力。因此,雷达不仅成为军事上必不可少的电子装备,而且广泛应用于社会经济发展(气象预报、资源探测、环境检测等)和科学研究(大气物理、电子层结构研究等)。

                    ▲ 雷达工作原理
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雷达的发展

二战期间,雷达开始出现在军事应用中。英国在英吉利海峡沿岸部署雷达,能够提前发现德国飞机,最终赢得了英伦空战的胜利。此时,雷达还只具备较为基础的距离、方位探测等基本功能。

二战以后,雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。

随着微电子等各个领域科学进步,雷达技术的不断发展,其内涵和研究内容都在不断拓展。各种雷达的具体用途和结构不尽相同,但基本框架是基本一致的,包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线、处理部分以及显示器,同时还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。

▲ 雷达组成框图

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雷达的分类

雷达的种类繁多,分类的方法也非常复杂。通常来讲,雷达可以从工作频段、技术体制、应用平台、实际用途4个维度进行分类。

(一)工作频段

雷达领域一般用波段代号来标识雷达常用工作频段,目前雷达的工作频段一般限定在0.003GHzHF波段)~110GHzW波段),110GHz以上的太赫兹领域目前尚在探索研究阶段。每个频段都有其自身特有的性质,使其比其他频段更适合于某些应用,如S波段受雨杂波影响显著,对于需要准确估计降雨率的远程气象雷达是首选频率。

一般而言,在同等条件下,雷达的工作频段越低天线波束越宽、测量精度越低,更适合于对大范围内的大量目标进行粗略搜索;工作频段越高天线波束越窄、测量精度越高,更适合对小范围内的少量目标进行精确跟踪。

(二)技术体制

雷达是一种复杂的电子装备,各相关领域的科技进步,都推动了雷达技术的发展,因此按照技术体制分类方法很多,每种方法都突出了雷达在某个或者某几个技术方面的突出特点。

(三)应用平台

根据雷达应用平台的不同,雷达还可以分为地基(固定式、车载、岸基)雷达、海基(舰载)雷达、空基(机载、气球或飞艇载)雷达、天基(星载)雷达等。各类平台的雷达装备均在大力发展,它们之间是互为补充、互为加强的。

(四)实际用途

根据雷达的实际用途可以分为预警雷达、制导雷达、测量雷达、空间探测雷达、对地观测雷达、火控雷达、气象雷达、空管雷达、导航雷达、汽车防撞雷达等。一般而言,功能用途不同的雷达从工作频率、技术体制、应用平台等方面会存在不同,面对的用户和市场存在较大差异。

1. 预警雷达

预警雷达,主要用于对大空域的多批次目标进行连续的搜索,尽早获取完整的空域态势,预警雷达一般要求具有全方位探测能力,对精度及分辨力的要求相对较低。预警雷达分类如下:


1)   天基预警雷达
搭载卫星平台等,用于对空中目标进行监视和预警的雷达系统。

2)   空基预警雷达
空基预警雷达包括机载预警雷达、系留气球载雷达及平流层飞艇雷达等,实现对海空目标的持久预警监视和识别。

3)   地基预警雷达
地基预警雷达包括地基战略反导预警雷达和地基防空预警雷达,分别承担战略弹道导弹和空中目标的预警探测任务。地基战略反导预警雷达用于完成对导弹的远程搜索发现、跟踪识别和对抗,支持反导作战来袭预警。地基防空预警雷达主要用于完成对飞机等空中目标警戒搜索、警戒引导、低空补盲、目标指示和联合监视等,目标探测距离覆盖超远程、远程和中近程,用于支持国土防空情报获取和拦截作战。

 2. 制导雷达
制导雷达,是地空导弹武器系统的核心组成部分,提供控制和引导导弹飞向来袭的飞机、导弹等目标所需信息的雷达,主要用于地空导弹武器系统,对敌方高威胁目标及己方武器系统导弹进行跟踪,引导导弹毁伤敌方目标。按装载平台分为车载制导雷达、舰载制导雷达、机载制导雷达和弹载制导雷达;按导弹类型分为地(舰)空导弹制导雷达、舰(岸)舰导弹制导雷达等。

3. 测量雷达
测量雷达,主要用户为各类武器的测试基地,用于对空中目标的位置、轨迹、形状等进行精确测量,其用户以及用途与预警雷达具有较大差异,从技术特点上,测量雷达主要是对少批次目标进行高精度跟踪。

4. 空间探测雷达
空间探测雷达,主要用于航天测控、空间碎片和轨道目标的观测,以及弹道导弹的预警,对各种空间目标卫星、飞船、航天飞机、运载火箭、空间碎片等进行主动实时的探测、捕获、跟踪、测轨、识别并提供空间目标活动态势和各种目标特征信息,通常采用ISAR成像技术对空间轨道目标进行探测。

5. 对地观测雷达
对地观测雷达,又称SAR雷达,主要利用雷达平台与目标间相对运动实现雷达孔径合成,获取目标二维图像,主要使用机载或星载平台搭载雷达载荷对地面目标进行遥感探测,应用领域包括测绘、侦察、环境监视等。 

6. 火控雷达
火控雷达又称炮瞄雷达、火力控制雷达,用来控制武器瞄准目标的雷达,能自动跟踪目标并精确测定目标位置,主要用于对目标的搜索、截获、跟踪和识别,为战斗机、舰船火控系统提供目标参数,引导导弹、炸弹、航炮等战斗武器进行攻击。

7. 气象雷达
气象雷达,主要用于对云、雨、风等气象要素进行探测的特殊雷达,属于主动式微波大气遥感设备。气象雷达是用于警戒和预报中、小尺度天气系统的主要探测工具之一,是气象监测的重要手段,在突发性、灾害性的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。根据具体气象要素不同,分为风廓线雷达(测风雷达)、天气雷达(测雨雷达)、测云雷达等。

8. 空管雷达
空管雷达,主要用于对航路航线进行监视,提供航路目标,为空中交通管制提供雷达信息保障,需要24小时开机,对方位的多批目标进行搜索跟踪,工作特点与制导、测量、气象等雷达具有显著差异。               

9. 导航雷达
导航雷达,是探测运动平台周围的目标,提供地面特征图像,以实施航行避让、自身定位等,导引其正确航行或行驶的雷达。导航雷达主要安装于舰艇平台上,用于监视航路水面目标态势,服务于舰艇安全航行。

10. 汽车防撞雷达
汽车防撞雷达,主要为车载平台,用于监视汽车周界环境场景,作用距离较近,可实现汽车避撞告警。防撞雷达系统是由数个感应器、微电脑控制器及蜂鸣器组成。汽车防撞雷达按照安装位置的不同和需要防护避让的目标不同可分为前向雷达、倒车雷达和侧向雷达。

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