雷达家族中什么叫逆合成孔径雷达?

雷达家族中什么叫逆合成孔径雷达?

雷达家族中什么叫逆合成孔径雷达?

  逆合成孔径雷达,可以看作是把合成孔径雷达,反过来:合成孔径雷达,装在一个运动的平台上,探测固定目标;逆合成孔径雷达,是用一部固定雷达,探测一个运动目标。两者都是通过对雷达回波频率的精细处理,把角度分辨率提高几十倍甚至几百倍。

  合成孔径雷达、逆合成孔径雷达具备高分辨率的原理,在电子理论上有多种解释方法,下面是其中一种。

  普通雷达的角分辨率,可以看作是雷达波束的宽度。比如在下图中,三个目标都在一个波束范围内(距离相同,或差别不超过雷达的距离分辨率),雷达天线发射一个雷达波过去,三个目标反射的电波,基本上同时返回天线、接收机。因此在雷达眼里,那里有“一个目标”。但如果存在横向移动,这三个雷达回波就会有细微差别。合成孔径雷达、逆合成孔径雷达,正是利用这一特性来工作的。

雷达家族中什么叫逆合成孔径雷达?

  先说合成孔径雷达。上图中,左边的雷达在向上移动,右边三个目标不动。这时右边返回的三个雷达回波,中间那个的频率和发射波一样。而上面的回波,因为目标和雷达间的距离在缩短,因此回波频率会升高,也就是有多普勒频移。这个变化当然很小,但如今的技术条件已经能检测出来,只需要积累足够数量的雷达回波。下面的回波,因为目标正远离雷达,频率降低。

雷达家族中什么叫逆合成孔径雷达?

  区分出多普勒频移是高是低还是零,而且高多少低多少,就能分辨出目标具体在哪个位置。上图中能把多普勒频移的变化区分出5档,就能在原来一个波束宽度内,区分出11个目标,相当于角分辨率提高了10倍。当然,这个分析过程不是靠一个回波实现的,雷达需要一边飞行一边探测,连续接收多个甚至几百个回波,然后通过一套复杂的三角函数关系,把这些回波信号综合到一起,才能得出结果。

雷达家族中什么叫逆合成孔径雷达?

  反过来的逆合成孔径雷达,雷达是固定的,目标在飞行,比如这架飞机。头尾各处虽然都在一个雷达波束范围内,但它们相对于雷达的角度不同,反射的回波信号也有不同的多普勒频移。于是在接收足够多回波,完成频率分析后,雷达可以看出这架飞机的长度、大致外形。这就是逆合成孔径雷达。

  当然,合成孔径雷达为了获得高分辨率,也得有些牺牲。比如机载雷达要尽量以稳定速度和固定方向飞行,否则频率分析的难度会加大;要飞一定的时间,积累足够数量、强度的回波信号。逆合成孔径雷达,则要假设目标在一个探测周期内是匀速直线飞行。而且这种雷达的数据更新率不如其它雷达。因此现在逆合成孔径雷达适合探测和识别卫星、轰炸机等机动少的飞行目标,不适合火控等任务。

  熊伟:2001年开始担任《兵器知识》杂志副主编至今,2003年获得副编审技术职称。至今已在《兵器知识》《我们爱科学》等期刊上发表科普文章200多篇;参与央视七套《军事科技》栏目的策划,撰写了《未来战场》《枪械大师》系列片的脚本文案,央视国防军事频道的《现代都市作战的步兵装备》等脚本文案;主编过中国科普文选(第二辑)《利甲狂飙》一书,参与编著了《绘军事》系列漫画军事图书,组织和执行了“中国古代发明创造国家名录”项目军事技术组的工作。

  出品:科普中国

  作者:熊伟

  策划:金赫

  监制:光明网科普事业部

[ 责编:赵清建 ]

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