微波超视距雷达大气波导环境-装备环境工程
军民两用技术重点推介项目
中国兵器工业集团公司
12
电子信息技术
安检信息系统技术
美国“911”事件后,反恐怖、反劫机成为当前保障安全的关键任务。本项目根据民航安全的特殊需要专门开发了此系统,主要包括报警系统、图像监控、图像传输、图像存取、计算机自动控制系统、出入口控制、通讯设备、锁系列、门禁系统、控制器材等。同时,针对恐怖活动新的趋势,增加了“面像识别”模块和“机舱内监控”模块,有效地提高了系统的预警功能,增加了事发当中的处置手段。本系统具有检查的全面性、系统的可靠性、操作使用简便性、历史记录的完整性、信息记录的准确性高和系统自身的安全性好等六大特点。用于机场旅客、行李、货物出入境安全监控、信息采集、信息存档以及信息处理等工作。反劫机反恐怖系统能极大地提高机场安全防范工作的水平和工作效率,使机场安全检查工作科学化,对提高机场安全性,预防犯罪、控制犯罪及侦破犯罪起着极其重大的作用。
湖南华南光电仪器厂
中国兵器装备集团公司
13
电子信息技术
面向企业的计算机支持的协同工作软件—ECSCW
“面向企业的计算机支持的协同工作软件”(以下简称ECSCW)运行在计算机局域网的环境下,人们在不同的地点通过该系统可实现相互通讯,共享信息,合作工作,群体决策,完成各种不同的任务。系统具有三大部分,十个大模块,包括:系统管理,任务支持,工具接口,其中,系统管理包括:任务备份管理,任务类型管理,成员管理,组织管理;任务支持包括:任务维护,任务查询和任务执行。该系统可支持四类任务:非限定型,主题型,决策型和项目管理型,其中对决策型任务的支持,提供了AHP群体决策模型和专家调查法(DELPHI)等群决策模型;项目管理型的任务是一种复杂类型的任务,可由各种不同类型的任务并行或串行组成;工具部分包括:电子公告牌和电子邮件的功能,接口部分含与WORD文件的接口,其他程序的接口,图象接口和数据接口等。软件运行所需的硬件和软件环境简单,一般企业都具备。比起国外同类软件,具有功能齐全,容易学习和掌握,不需二次开发,具有群策支持功能等特点,为国内首创。系统已于1998年1月通过部级鉴定。
大气波导对电子系统作战性能的影响
总体技术大气波导对电子系统作战性能的影响*戎 华1,2,曲晓飞1,高东华2(1.大连理工大学, 辽宁大连116024 2.大连舰艇学院, 辽宁大连116018)摘要 电磁波在大气环境中传播受到各种因素的影响,引起电磁波出现异常传播现象,尤其在陷获折射条件下,形成大气波导传播。
大气波导对电子系统武器装备的性能及战术使用带来影响。
为在大气波导环境下更好地运用武器装备,在介绍了大气波导的分类基础上,分析了大气波导特征量对电磁波形成波导传播条件的影响,重点论述了大气波导对电子系统武器装备性能及战术使用的影响。
关键词 大气波导;电子系统;电磁波中图分类号:TN814、TN928 文献标识码:AInfl uence of A t m ospheri c Duct on Operational Perfor mance of E lectron i c Syste mRONG H ua1,2,QU X i a o fe i1,GAO Dong hua2(1.Schoo l o fM anage m en,t Dalian Univeristy o fTechnology, L i a on i n g Dalian116024,Ch i n a)(2.Da lian N avy A cade m y, Liaoning Da lian116018,Ch i n a)Ab stract E lectromagneti c wave can be aff ec ted by all k i nds of factorsw hen propagati ng i n t he at mosphe re.T hese factors resu lt i n anom alous propagation,espec iall y when the re ex ists an equ i p m en ts at m ospher ic duct in the cond i tion of trap refracti on.A t m ospher i c duct i nfl uences the perfor m ance and tacti ca l use of e l ectron i c equi pments.In order to use t he equi pments bette r i n thecond iti on of at m ospheric duct,t h is paper i n troduces t he c l assifi cation of a t m ospher i c duct,ana l yses i nfl uences o f at m ospher i c duct eigenvector on for m i ng cond itions o f at m ospher ic duct,d i scusses the e ffect on pe rf o r m ance and tac tica l us i ng o f e lectron ic sy stem s.K ey w ords at m ospher ic duc t;e lectron i c syste m;e lectro m agnetic wave0 引 言电磁波在大气环境中传播,不仅会受大气环境中气体分子和气溶胶粒子的吸收、散射所造成的衰减影响,还受大气折射影响。
大气波导条件下舰载超视距雷达探测概率模型
21 0 0年 6月
舰
船
科
学
技
术
Vo . 132,No 6 .
S I CI H P S ENCE AND TECHNOL OGY
J n.,2 0 u 01
大 气 波 导条 件 下舰 载超 视 距 雷 达 探 测 概 率 模 型
王 慕 鸿 吴 晓锋 郑春 弟 刘 平 , , ,
0 引 言
雷达 在对海 面 目标探 测时 , 可能 出现雷 达 的实际 探 测距 离大 于雷达视 距 的情况 , 这是 由大气 波导 现象 造成 的 。所 谓 的大气 波导 现象 , 指在 一定 的气 象条 是
距探 测 。
目前 , 已有 文献 研究 了大气 波 导环境 中电波传播 特性及 大气 波导 对雷 达探测 距 离 的影 响 。但 是 ,
件下 , 大气 边 界 层 尤 其 是 在 近 地 层 中传 播 的 电磁 在 波 , 大气 折射 的影响 , 受 其传 播轨 迹弯 向地 面 , 当曲率
W ANG u— o g W U a —e g ZHENG u d , I Pi g M h n , Xio f n , Ch n- i L U n
( . aa A m o a dIstt, u nz o 14 0 C ia 1 N vl r sC mm n ntue G a gh u 5 0 3 , hn ; i
A o e fd t c i n p o b lt o he s i bo na iiy f r t h p r e ho i o o e
r d r u de he a m o p e e du t a a n rt t s h r c
( .海 军兵 种指 挥 学院 , 东 广 州 5 0 3 ; .海 军装备研 究院 , 1 广 14 0 2 北京 1 0 6 ) 0 1 1 摘 要 : 在分析大气波导条件下雷达波传播特性的基础上 , 利用舰载超视距雷达的战术技术性能和抛物方程
大气波导效应对雷达探测的影响分析
M =N+h a×1 / 0 ( 4)
() 3
式中 , h为距地面的高度 , a为地球半径。取 a为 6 7 k 则有 3 1m, M =N+ .5 h ( ) 0 17 5 对上式求导 , 则有
d M
3 2大气波导使电磁 波能量衰减 .
大 2 3 。伴随着超视距 的出现 , — 倍 雷达杂波也会增强 , 增加 雷达测量 的 误差 , 对雷达的探测产生很 大影 响。因此 , 开展大气 波导情况下对 雷达 探测性能影响 的研究变得十分重要 。
2大 气 波 导效 应
2 1大气波导成 因 . 对流层 的底层大气 , 尤其是海面上低空 大气的温度 、 湿度 的急 剧变 化, 经常会使某一 高度范 围内大气折射 率随高度 的变化梯度显著超过 正 常值 , 导致在其间传播 的雷达 电磁 波信号脱离 正常的视线 传播轨道 , 在
【 关键词】 大气波导
雷达探 测
影响
中图分类号 :N 5 文献标识码 : 文章编号 :0 9—4 6 2 1 )3一 l3一 2 T9 A 10 07(0 0 0 O l O
1引言
海面环境异常 的复杂 , 载雷达在对海 面 目标 进行探测时 , 舰 地物 杂 波、 海浪杂波、 气象杂波以及在在大气传播过程 中会存在的折射 、 多路径 效应等 , 都会对探测造 成一定 的影 响。尤 其是 在大气 层 出现波导 现象 时, 电磁波发生超折射 , 使舰 载雷达 出现超视距探测 , 雷达探 测范围能增
间对舰船 目标进行了超视距探测 。 最大跟踪至 lO r Ok a以上 。
j }: ^
N= l + l , 2 、 P I()
近海面大气波导环境对雷达探测的影响
近海面大气波导环境对雷达探测的影响发布时间:2021-03-29T14:01:43.753Z 来源:《工程管理前沿》2021年1期作者:何显鹏[导读] 大气波导环境对雷达系统和通信系统有很大的影响,而对于海上大气经常出现的超折射和大气波导环境来说何显鹏92515部队辽宁葫芦岛 125000摘要:大气波导环境对雷达系统和通信系统有很大的影响,而对于海上大气经常出现的超折射和大气波导环境来说,如果能够准确、可靠地预报大气波导条件下雷达对远距离目标的低仰角跟踪定位时的仰角误差和高度误差,在军事上将具有重要意义。
本文论述了形成大气波导的气象条件和雷达条件,给出了受大气环境影响的雷达测量值大气折射误差及修正的计算公式,提出了在实际应用中对大气波导的测量和雷达探测性能的影响分析。
关键词:大气波导;雷达探测;大气折射率梯度1 引言海洋大气环境对舰载雷达探测、通信、电子侦察和干扰设备的使用有着显著的影响。
其影响主要通过大气环境影响电磁波的传播而产生的,尤其是大气波导造成的电磁波异常传播对电子设备的影响尤为突出。
所谓的大气波导是指:电磁波受大气折射的影响,传播轨迹将发生弯曲,正常折射条件下电磁波在大气中是弯向地球的,当弯向地球的电磁波轨迹的曲率超过地球的曲率时,电磁波将部分陷获在地球和一定高度的大气层内传播,就如同电磁波在金属波导中传播一样,这种现象就是大气波导现象。
大气波导现象是普遍存在的自然现象,大气波导现象的出现,改变了电磁波的正常传播特性,其中最明显特征是使电磁波传播的衰减大大减小,从而使主动雷达探测区和被动雷达截获区的特征发生变化,同时也造成了雷达测量参数误差的增加。
2 大气波导概述大气折射指的是电磁波在大气介质中传播的弯曲特性,其折射程度用折射指数n来衡量,定义为电波在自由空间中的传播速度c与介质中的传播速度v的比值:其中是平均地球半径(6371km);为海拔高度(m)。
真实大气中四种典型的大气折射效应及条件如图1所示:式中,ht为低层大气与电离层分界的海拔高度60km;a为地球平均半径;h0为雷达天线海拔高度;n0为h0处的折射指数;θ0为目标的视在仰角;h为电波射线上某点的海拔高度;n为h处的折射指数。
海洋大气波导效应雷达的超视距作用分析
一
2 大气 波导对 雷达 的影响
大气 波 导使 电磁 波弯 向地球 表面 ,形成 电磁 波 : 来自+0 . 1 5 7
( 3 )
d h
d h
当 d N> 0
d h
,
或者. > 0 . 1 5 7时 , 电磁波 将 背离
d h
的异 常传 播 ,其对 雷达 探测 的主 要影 响 一般有 : ( 1 )大 气波 导可 使雷 达实 现超 视距探 测 ; ( 2 )使 雷达 形成 大气 波 导盲 区;
Ⅳ :7 7 . 6 +3 . 7 3 ×1 0 ( 1 )
当 电磁波传 播距 离很 短 时 ,可近 似认为 地球 表
种 比较 异 常的现 象 ,也 就是 说 ,这 是要 有一 定 的
面为平面,但若 电磁波传播距离较长时,就必须考
虑地 球 曲率 的影响 。此时 ,为 了将 地 球表 面处 理成 平面 ,通 常使 用进 行 了地 球 曲率订 正 大气修 正折 射 指数 其 表达 式如 下 :
一
1海洋大气波导 的环 境特 性
1 . 1海 洋 大气波 导形成 条件 影 响 海 洋 环 境 中的 电磁 波 传 播 特 性 的主 要 因
子 是大气 折射 率 。 对频 率在 1 G Hz  ̄1 0 0 G Hz 范 围内
的 电磁波 , 大 气折射 指数 Ⅳ 可表 示为 大气 温度 单 位: K) 、 大 气压 力 尸和 水汽 压 e的 函数 , 其 关 系为 :
在现 代 高技术 条件 下 的战争 中 ,电磁 对抗 异 常 激 烈 ,先敌 发现 、先 发制 人 ,实现远 程超 视距 打击 , 是 取得 战争 胜利 的前 提和保 证 。电磁 波 在大气 中传 播 时 ,会受 大气 环境 中气体 分 子和气 溶胶 粒子 的 吸 收、 散 射所造 成 的衰减 影 响 ; 还 会受 大气 折射影 响, 出现诸 如超 折射 、负折射 等异 常传 播现 象 ,尤 其在 极 端超折 射 条件 下 出现大气 波 导时 ,电磁 波会 在大 气 波导 内形成 波 导传 播 ,使 电磁波 能够传 播到 在正 常 折射条 件 下无法 到达 的 区域 。利用 地磁 波在 大气 波 导 内的这种 传输 特性 ,使 超视 距雷 达可 以获 得超 视 距 探 测 目标 的 能 力 , 为舰 船 预 警 提 供 足 够 的时 间 ,为导 弹进 行远程 攻击 提供 信 息支援 。正常 的条 件 下 ,电磁 波 只能是 视距 内传 播 ,能形成超 视距 是
超视距雷达侦察装备试验条件分析
Ab s t r a c t : Ra d a r r e c o n n a i s s a n c e e q u i p me n t s c a n r e c e i v e t h e we a k e l e c t r o ma g n e t i c s i g n a l s b y me a n s
2 0 1 5年 6月
舰 船 电 子 对 抗
SH I PBO ARD ELECT RON I C C0U NTERM EASU RE
J u n . 2 O 1 5
Vo 1 . 3 8 No . 3
第3 8卷第 3期
超 视 距 雷达 侦 察 装 备 试 验 条 件分 析
刘丽 明, 姚 啸 , 樊 鸿
t r o p o s c a t t e r a n d a t mo s p h e r i c wa v e g u i d e a c c o r d i n g t o t h e me c h a n i s m r e a l i z i n g o v e r - t h e — — h o r i z o n r e — —
c on na i s s a nc e, di s c u s s e s t he t e s t c o nd i t i ons of o v e r — t he — ho r i z o n r a d a r r e c o nn a i s s a n c e i n o ut e r f i e l d . 1 【 e y wo r d s: o ve r — t h e — h o r i z on; r a d a r r e c o nn a i s s a nc e ; t e s t c o nd i t i o n
超视距传播
在对流层中经常出现不同高度的云层,在云层的边际和冷暖空气的交界面上,由于温度、湿度以及压力的急 剧变化,折射指数的变化比较剧烈,从而形成一种锐变层。非相干反射理论认为,这类不规则层对电波的非相干 部分反射,就是电波超视距对流层传播的起因。
稳定层相干理论认为,电波超视距传播起因于介电常数随高度变化而呈较稳定的非线性分布。
超视距雷达按电磁波传播方式不同,可分为天波超视距雷达和地波超视距雷达两类。前者利用电离层折射, 后者利用地球表面绕射。
谢谢观看
超微波超视距传播主要有两种方式 :一是对流层散射,适用频率 100MHz ~10GHz,传输损耗大,可以连续 稳定地进行超视距传播;二是大气波导,主要影响大约 1GHz以上频率的信号,与大气折射率梯度分布有关,只 有在特定的气象条件下才会出现。超微波的超视距传播拓展了信号探测的范围,可以及早发现雷达、通信等电子 设备活动状况,具有重要的应用价两点间的直达距离
目录
01 系统介绍
03 超视距雷达
02 超微波
超视距传播是指电磁波实际的传播距离超过两点间的直达距离。电波通过发射天线向空中辐射,受到空中传播 媒质的反射或散射会造成电波的超视距传播。电波的超视距传播是在一定的条件下出现的,具有随机性强、衰落 现象严重、传播距离远等特点,但其发生与否是可以预测的。
系统介绍
电波(电磁波)按波长从大到小的顺序分为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线。
电子对抗系统,特别是各类侦察、干扰设备的性能和所处的电波传播环境具有密切的。由于各种媒质的电性 能差异很大,其收发通道传输机制涉及到电波的吸收、折射、反射、散射、绕射、导引、谐振、多径干涉和多普 勒频移等一系列物理过程。这些过程造成了对电波传播的衰减、衰落、极化偏移和时频畸变等对通信不利的影响; 另一方面,也产生了使电波实现超视距传播的条件,使我们能够在这种情况下远距离的侦察敌方地面和空中的雷 达、通信电磁信号。
新体制雷达与雷达“四抗”
6低截获概率雷达
低截获概率雷达是随着电子对抗技术的发展应运而生的,它是雷达抗干扰、抗侦察、 抗摧毁技术、战术的综合体现。低截获概率雷达的低峰值功率和设计上采取的综合措施(减 少雷达的辐射时间、采用双(多)基地雷达技术和低截获概率设计),使其难以被电子支 援措施(ESM)或电子情报(EL巧rr)接收机侦测和识剐,因此雷达探测到敌方目标的同 时,被敌方截获到雷达信号的概率最小,使侦察截获接收机很难甚至不能发现雷达的存在. 抗反辐射导弹能力低截获概率雷达是反辐射导弹的克星,因为它可将辐射能量以类 噪音的形式扩散在宽频率范围上,从而使反辐射导弹定位系统精度下降,使雷达免遭反辐 射导弹的攻击。其主要原理,一是雷达发射的脉冲随机变化,使反辐射导弹难以捕捉和跟 踪一个“恒定”的信号;二是对雷达实施热屏蔽,以有效的抑制或屏蔽寄生电磁辐射,一降低 雷达的红外特征;三是降低雷达旁瓣,缩小波束辐射度,使反辐射导弹难以从主瓣方向进
型高性能的激光雷达也将相继问世,并必将在未来高技术战争中大显身手.
5超视距雷达
超视距雷达工作在短波波段(2"~30MHz),由于电离层对短波波段电磁波的折射性能 更好,因此,可以利用电磁波在电离层与地面之间的反射和电磁波在地球表面跳跃传播, 探测地平线以下超远距离的空中和海上目标,其作用距离不受地球曲率限制。按电磁波传 播途径的不同,超视距雷达可分为地波超视距雷达、天波超视距雷达和大气波导超视距雷
激光雷达作为一种能够对抗电子干扰、反辐射导弹、超低空突防和隐身目标的高灵敏度雷 达,不仅能精确测定目标距离、方位和速度,还具有普通雷达所不能胜任的探测隐身飞机、 潜艇、水雷、有毒气体和生物武器的能力,而且体积小,抗干扰能力强,因而其发展一直
受到各国军方的高度关注。特别是由于它具有分辨率高、特征稳定性好以及能产生三维图
天波超视距雷达及其在侦察预警中的应用
典型 的超视距 雷达有 2 世 纪 8 年代研制 完成 的空 军的 A /P 一 1 0 0 N F s 18 雷达和海军 的 R T R可移动式雷达 。 OH 俄罗斯超视距雷达的发展水平与 美国大体相 当,O 2 世纪 7 年代 中期便建成 了 3 O 部超视距雷达 ,0 2 世纪 8 年代初部署服役 , 0 担负预警 、 视和制导功能 。俄罗斯的超视距雷达 监 般是两部协 同工作 , 或与卫星配合使用 , 以提高探测精度和预警可靠 性。澳大利亚在 17 9 4年开始执行超视距雷达试验计划 ,在 2 0世纪 8 0 年代末时建成 3部 , 现投入使用的是 “ 金达利” 大波超视距雷达。 国在 英 地波超视距招达技术方面处于领先地位 ,并在其东海岸研制成功 。而 且, 澳大利亚和英 国还签订合 同, 改造 和扩建“ 金达利 ” 视距雷达 网。 超 加拿 大也 已建造 了一部地波超视距雷达样机 。亚洲 的 日 本将完成 向美 国购买两部超视距雷达的计划。 4天波超视距雷达在国内侦察预警 中的应用构想 . 众所周知 , 我国边界线 漫长 , 空域 、 海域宽 广 , 要想 实现对 这些空 域、 海域进行有效 的管理和控制 , 必须要利用大面积 、 远程探测手段 , 因 此就我 国来说 , O H 对 T R的研究有着重大意义。 超视距雷达可 以凭借其 可以长 时间对海工作 的特点作为预警雷达 网的 E常值班雷达 ,降低预 t 警机的出勤率 , 减少 宝贵使用寿命 的损耗 , 战时 , 超视距 雷达可 以作为 预警机 提供 目 标指示 , 这样就可 以降低预警机 的工作负担 , 并在提高远
在2 O世纪 5 0年代研制 的“ 梯皮”T P E后 向散 射超视距雷 达成为后 (E E ) 来超视距雷达发展 的基础。 O年代美海军研制的“ 6 麦德雷( D E高频 MA R ) 超视距 雷达 . 其作用距离达 9 0 4 0 k 。 0— 00 m 率先 向人们展示了超视距雷达 的威力 , 括对低空飞机 、 包 弹道导弹 和水面舰艇 的探测能力 。美 国 目前
3 雷达测距原理与脉冲法测距
2013-12-20
哈尔滨工业大学电子工程系
10
电磁波沿海面的地波传播
无线电波朝海面发射时,在海水表面会存在一种电磁波传播模式,称为 地波(Ground Wave)是一种表面波(Surface Wave)。垂直极化高频电磁 波在海水表面的地波传播衰减很小,而且地波在一定程度上会沿着弯曲 的地球表面传播,到达地平线以下很远的地方,即实现超视距传播。
18
脉冲法测距的优缺点
2013-12-20
哈尔滨工业大学电子工程系
19
脉冲雷达
常规脉冲雷达是幅度调制的一个例子,其发射波形是单载频的矩形脉冲 ,按一定的(单重复周期)或交错的重复周期(参差重复周期)工作,发射一 个短脉冲相当于对电磁波打上标记以测往返时间。
单载频信号
B.R. Mahafza et al, Matlab simulations for radar systems design, Chapman & Hall/CRC, 2004
2013-12-20
哈尔滨工业大学电子工程系
14
4、微波超视距雷达
利用海面蒸发形成的大气波导(大气超折射和对流层非均匀散射)传播 效应是此系统在微波段实现超视距探测的基础,分别对应主动、被动工作 方式。 详细分析:见《电磁波传播特性》章节。
dn/dh比正常值更负时, 电波更加向地面弯曲。
2013-12-20
雷达测距原理与脉冲法测距1雷达测距机理测时延单基地双基地2雷达测距物理基础恒光速直线传播3电磁波特殊传播特性及其应用电磁波在大气层内的折射传播电磁波沿海面的绕射传播电磁波异常传播途径的应用超视距探测4雷达测距的实现方法调幅调频调相5脉冲法测距优缺点6雷达测距的几个基本概念
雷达测距原理与脉冲法测距
舰载微波大气波导雷达作用距离计算模型
Ke r s amop ei u t v rteh rzn OT ;rd re u t n y wo d : t s h r d c;o e-h — oio ( H) a a q ai c o
Absr c : h ee to c a im f o e —h — o z n d tci n o co v a r i n lz d.A ta t T e d t cin me h n s o v rt e h r o e e t fmir wa e rda s a ay e i o
负折射 、 界折 射和 超折射 , 图 1 示 。 临 如 所
高频 天波 雷达 、 波雷 达高 很多 , 地 其定 位精 度与 分 辨能 力接 近 同频率 的视距 雷 达 。对微 波 大气波 导
雷 达 主 要 优 势 则 体 现 在 对 低 空 目 标 的 作 用 距 离
上, 因而 对 其 作 用 距 离 进 行 研 究 有 较 好 的价 值 。
素 。本文 主要 是结 合大 气波 导传 播条 件 和 电波 在
大 气 波 导 中 的传 播 特 性 , 用 P 模 型 和 抛 物 方 利 —J
造 成 电磁 波在垂 直方 向的传播 被此 层状 结构 约束
算。
2 微 波 雷 达 超 视 距 探 测 机 理 【 3 J
2 1 超 折 射 现 象 .
电磁 波 在
匀性 , 其传 播 路 径将 发 生 折 射 。大 气 介 质 的不 均 匀性通 常用 大 气折 射 指 数 描 述 , 气 折 射指 数 与 大 大气 的气压 、 汽压 及大 气温 度等气 象参 数有 关 。 水 根 据 电磁波 传播 路 径 的折 射 情 况 , 常将 电波 在 通 大气 中的折 射 现 象 分 为 五类 ]正 折 射 、 折 射 、 4: 无
大气波导对雷达的影响研究
C :国防科学大气波导对雷达的影响研究一、概述海洋大气环境对舰载雷达、通信、电子侦察等设备有着显著的影响,其影响主要通过大气环境影响电磁波的传播而产生的,尤其是大气波导造成的电磁波异常传播对电子设备的影响尤为突出。
自人类开始使用雷达时,电磁波的大气波导传播效应就已经被观测到了,早期一个著名的事例是在第二次世界大战中,位于印度孟买的一部频率为200 MHz 雷达能够发现1700英里外阿拉伯海域的目标回波(1951年6月)[1]。
另一著名事例是2000年10月,俄罗斯苏-27飞机利用在美小鹰号航母上空出现的大气波导现象形成的电磁盲区孔,突防成功,对美小鹰号航母进行多次侦察拍照,而小鹰号航母编队中的警戒雷达由于大气折射作用产生的电磁盲区无法及时侦测到苏—27飞机[2]。
所谓的大气波导现象是指:电磁波受大气折射的影响,传播轨迹发生弯曲,正常折射条件下电磁波在大气中是弯向地球的,当弯向地球的电磁波轨迹的曲率超过地球的曲率时,电磁波将部分陷获在地球和一定高度的大气层内传播,就如同电磁波在金属波导中传播一样。
大气波导现象是普遍存在的自然现象,它的出现使部分电磁波被陷获在大气波导中,电磁波在波导内的传播衰减明显减小,从而使主动雷达探测范围和被动雷达截获范围明显增大,同时也造成了雷达测量误差的增加。
研究大气波导对电子装备的影响及其在作战中的应用是非常必要的,尤其是在现代高技术条件下,各种杀伤破坏力极大的反舰导弹广泛装备舰艇,使得先敌发现、先机制敌、实施超视距作战成为各国海军争夺的焦点之一。
而要实现舰载雷达的超视距探测,就需要充分研究和利用大气波导。
二、大气折射及大气波导(一)大气折射影响大气环境中的电磁波传播特性的主要大气因子是大气折射率。
对频率在1—100GHz 范围内的电磁波,大气折射指数N 可表示为大气温度T (单位:K )、大气压力P (单位:hPa)和水汽压e (单位:hPa )的函数[3],其关系为:251073.36.77Te T P N ⨯+= (1) 当电磁波传播距离很短时,可近似认为地球表面为平面,但若电磁波传播距离较长时,就必须考虑地球曲率的影响,此时,为了将地球表面处理成平面,通常使用进行了地球曲率订正大气修正折射指数M (单位:M ),其表达式如下:610⋅+=R Z N M (2) 式中R =6.371×106m 为平均地球半径,Z (单位:m)为地表以上的高度。
微波超视距雷达大气波导环境
微波超视距雷达大气波导环境
康士峰;张玉生;王红光
【期刊名称】《装备环境工程》
【年(卷),期】2013(000)005
【摘要】针对岸基/舰载微波超视距雷达远距离海上低空或海面目标探测的实际需求,首先对大气波导的直接测量和遥感反演等探测方法进行了分析比较,基于对大气波导形成机制和中尺度数值预报模式的分析,指出了有效预报大气波导需要解决的3个基本问题,最后对微波超视距雷达电波传播模型和评估方法进行了讨论。
【总页数】5页(P85-89)
【作者】康士峰;张玉生;王红光
【作者单位】中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室,山东青岛 266107;中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室,山东青岛266107;中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室,山东青岛266107
【正文语种】中文
【中图分类】TN926.4
【相关文献】
1.复杂地形对微波超视距雷达传播的影响 [J], 许庆芬;李洪科;周东瑜
2.大气波导条件下舰载超视距雷达探测概率模型 [J], 王慕鸿;吴晓锋;郑春弟;刘平
3.海上大气波导环境下舰载超视距雷达盲区研究 [J], 左雷;涂拥军;姚灿;陈冰
4.舰载微波大气波导雷达作用距离计算模型 [J], 周国辉;卢业华;王虎
5.基于目标函数的微波超视距雷达天线高度优化方法 [J], 康士峰;曹仲晴;王红光;郭相明
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
海上大气波导环境下舰载超视距雷达盲区研究
海上 大气 波导 环 境 下 舰 载超 视 距 雷 达 盲 区研 究
左 雷 涂 拥 军 。姚 , ,
(. 军工程大学海洋 电磁环境研究所 , 汉 1海 武
灿 。 陈 冰 ,
蚌埠 231, 3 0 2
406) 30 4
4 0 3 ,.海军蚌 埠士官学校 , 30 3 2 安徽
3 海 装 驻 武汉 地 区 军 事 代 表 局 , 汉 . 武
a f is wa r s e t d,i r e o p o i i g t e t e r a i i a e a a l d r s a c. f ar s p o p c e n o d rt r v d n h h o y b ss n l t rr d r b i e e r h n Ke o d : t o p e i u ti v p r t n, y w r s a m s h rc d c n e a o a i OTH a a , l d z n a mo p e i l y o r d r b i o e, t s h rc a n
微波超视距雷达大气波导环境
Ke y wo r ds :mi c r o wa v e o v e r — t h e —h o r i z o n; r a d a r ; r a d i o wa v e p r o p a g a t i o n; a t mo s p h e r i c wa v e - g u i d e ;f o r e c a s t
弋 试 3
关键词 : 微 波超视 距 ; 雷 达 ;电波传播 ; 大 气波 导 ; 预报
D 0I: 1 0. 7 6 43 / i s s n. 1 6 7 2-9 24 2 . 2 0 1 3. 0 5. 0 1 8
中 图分类 号 : T N9 2 6 . 4
文 献标 识码 : A
a n a l y z e d a n d c o mp a r e d a c c o r d i n g t o t h e p r a c t i c a l r e q u i r e me n t s o f s h o r e o r s h i p - b o r n e mi c r o wa v e o v e r - t h e - h o i r z o n r a d a r f o r l o n g d i s t a n c e l o w a l t i t u d e a n d s u r f a c e t a r g e t s d e t e c t i o n o v e r s e a .Ba s e d o n t h e a n a l y s i s o f a t mo s p h e r i c wa v e - g u i d e me c h a n i s m a n d me s o s c a l e n u me r i c a l we a t h e r f o r e c a s t mo d e l , t h r e e f u n d a me n t a l p r o b l e ms we r e p r e s e n t e d , wh i c h s h o u l d b e s o l v e d e f f e c t i v e l y or f a t mo s p h e ic r wa v e - g u i d e f o r e c a s t . Ra d i o wa v e p r o p a g a t i o n mo d e l s a n d e v a l u a t i o n me t h o d s f o r mi c r o wa v e o v e r — — t h e - h o iz r o n r a d a r
雷达种类
••雷达英文缩略语“RADAR”的音译,全称为“radio detection and ranging”,原意是“无线电探测和定位”。
利用电磁波发现目标并测定其位置、速度和其他特征的电子信息设备。
典型的雷达主要由同步器、激励器、发射机、收发开关、天线、接收机、信号处理器、终端显示控制设备和电源等组成。
它向空间定向发射电磁波并接收目标反射的回波信号来探测目标。
通过测定电磁波从雷达到目标,又经目标反射回雷达的传播时间来确定目标的距离;利用雷达天线的定向辐射和定向接收特性,测定目标的方位角和仰角,根据目标的距离和仰角计算目标的高度。
雷达通常能够测定目标的方位、距离或方位、距离、高度;有的雷达还能测量目标速度和运动轨迹,判断目标类型、数量等。
按发射的信号形式,可分为脉冲雷达和连续波雷达;按接收信号的性质,分为一次雷达、二次雷达和无源雷达;按架设位置,分为地面雷达、舰艇雷达、机载雷达、系留气球载雷达、飞艇载雷达、弹载雷达和航天雷达等;按技术体制,可分为单脉冲雷达、动目标显示雷达、脉冲压缩雷达、脉冲多普勒雷达、频率捷变雷达、相控阵雷达、三坐标雷达、合成孔径雷达、逆合成孔径雷达、超视距雷达和多基地雷达等;按军事用途,主要有对空情报雷达、导弹制导雷达、炮瞄雷达、弹道导弹预警雷达、战场侦察雷达、地形测绘雷达、航行雷达、防撞雷达、探地雷达、气象雷达、多功能雷达和雷达敌我识别系统等。
雷达具有发现目标距离远、测定目标参数速度快、能全天候工作等特点,是现代战争中一种重要的电子信息设备。
•综合脉冲孔径雷达亦称“稀布阵雷达”。
应用数字技术综合形成天线波束与测距脉冲的雷达。
可形成多个波束搜索和探测空中多个目标,并能同时对目标进行跟踪。
综合脉冲孔径雷达角分辨力高,反电子侦察反干扰能力强,反隐身性能较好,对架设场地要求不高,天线单元构造简单、易于伪装,具有较好的抗轰炸性能;但信号处理技术较复杂。
•超宽带雷达探测信号的相对频带宽度(信号的瞬时带宽与其中心频率之比)大于25%的雷达。
大气波导与微波超视距雷达
以大气电离层为“反射镜”,工作于高频(High Frequency, HF) 波段的OTH-B 天波超视距雷达的典型探测半径可达1800 海里(e.g. MD 空军的AN/FPS-118),但天线阵体型过于庞大,尺度以千米计,无法安装于机动式武器-传感器平台(如水面战舰) 之上。
MD 海军AN/TPS-71 ROTHR (Relocatable Over-the-Horizon Radar) “可再部署型” 天波超视距雷达。
地波超视距雷达的典型探测半径为180 海里(绿色),庞大的HF 天线阵同样无法应用于水面战舰等空间紧X的机动平台。
由于工作波长达数十米,高频超视距雷达的分辨率相当糟糕,且很难捕捉到小尺寸目标(如反舰导弹)。
高频超视距雷达的性能缺陷十分明显,空中预警平台成本则高昂,数量有限,且要伴随舰队长时间远洋活动须获得大型CATOBAR 航母的支持,舰载微波超视距雷达的吸引力不言而喻。
无线电波在大气中传播的速度接近,但不等于其在真空中的传播速度。
随着大气温度,湿度,压强的变化,无线电波传播速度相应改变,大气对无线电波的折射率也就发生变化。
接近地球表面的大气折射率为1.000250 至1.000400,变化幅度看似微小,却足以引起无线电传播路径的弯曲。
通常情况下大气折射率随着海拔升高而逐渐降低,造成无线电传播路径向下方弯曲(见上图)。
理想大气条件下这一折射作用的效果是使雷达地平线/水天线的距离比光学地平线/水天线高出约1/6,但如果某一高度区间内大气的温度和/或湿度迅速变化,则可导致其内无线电传播路径的弯曲度超过地球曲率,令雷达波束折向地面/水面方向,从而实现超视距探索。
n = 大气折射率,数值为光速/大气中的无线电传播速度p = 干燥空气压强T = 大气绝对温度es = 大气中的水蒸气分压通常所谓利用大气散射实现微波雷达超视距探测的说法实际上是错误的。
由大气构成不均一导致的对流散射(下) 虽能够有效地扩展微波通讯的覆盖半径,却因反射信号强度大幅度下降且传播路径无法确定而难以用于雷达探测(被动电子侦察手段却可利用散射信号推算发射源方位,不过这也是十分耗时费力的工作)。
大气波导条件下雷达对抗侦察作战效能影响分析
200 军民两用技术与产品 2018·3(下)前言对于近地层传播的电磁波而言,大气折射会对其传播造成影响,导致电磁波的传播轨迹出现弯曲现象。
在正常的折射条件下,电磁波的传播轨迹为弯曲的,但是如果其曲率大于地球的曲率,则会有一部分电磁波继续传播在一定高度的大气层内,这就是大气波导。
大气波导的出现对电磁波的衰减程度造成影响,从而影响到雷达探测的结果,还会形成雷达盲区。
因此,在大气波导条件下,作战人员需要掌握雷达实际的作战效能,1 对超短地波通信的影响探究大气波导条件下雷达对超短地波通信的影响,首先将通信发射机与通信接收机设定为相同的参数,通常来说,通信系统具备较低的噪声系数,可以将其简化为0,天线的类型选定为OMN1,发射机和接收机的天线高度均为二十米,极化方式均为水平,频率均为200MHz ,发射机的峰值功率为0.2KW ,接收机的灵敏度为55dB ,发射机的天线增益为23dB 。
当雷达所处的环境为标准大气环境,也就是大气修正折射指数梯度是118M/km 的时候,在二十米高度处的电磁波传播中,接收机的接收距离最高可达29.3米;当雷达处于表面波导条件下,波导高度是305米,大气修正折射指数梯度是-72.5米M/km ,在二十米高度出的电磁波传播中,接收机的接收距离最高可达340千米,具体的电磁波传播损耗如图1所示:图1 表面波导条件下电磁波的传播损耗由此可知,在表面波导条件下,大气会对电磁波产生折射作用,显著增加了接收机的接收记录,有效促进了抗侦察作战效能。
2 对电子系统战术的影响2.1 表面波导造成的影响一般情况下,表面波导的高度要小于三百米,会对甚高频以上的电磁波造成严重的影响。
对于海上表面波导来说,对低空飞机的飞舰、海军水面的舰艇以及潜艇以及防空作战等方面的影响较大。
随着科学技术的发展,各方力量的生存对电子系统的早期预警和早期预测产生严重的依赖感,想要先机制敌和先敌发现。
表面波导为先机制敌和先敌发现提供了条件,但是很容易使己方的相关电磁信息被敌方截获。
舰载微波超视距雷达交叉定位分析
舰载微波超视距雷达交叉定位分析
饶世钧;姚景顺
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2003(025)005
【摘要】交叉定位是舰载微波超视距雷达最主要的定位方式.为提高舰载微波超视距雷达的定位精度,本文从交叉定位的几何关系入手,运用最小二乘估计定量分析了交叉定位的定位误差.基于该定量分析,结合实战要求,提出了舰载微波超视距雷达进行多舰交叉定位时的战术应用原则.这一原则的提出具有一定的战术意义和实战价值.而且交叉定位误差计算公式对交叉定位研究具有一定的理论指导意义.
【总页数】2页(P40-41)
【作者】饶世钧;姚景顺
【作者单位】海军大连舰艇学院,指控信息系,辽宁,大连,116018;海军大连舰艇学院,指控信息系,辽宁,大连,116018
【正文语种】中文
【中图分类】E926.44;TN95
【相关文献】
1.舰载平台风速测量误差对超视距雷达探测威力预报的影响 [J], 崔萌达;察豪;田斌
2.大气波导条件下舰载超视距雷达探测概率模型 [J], 王慕鸿;吴晓锋;郑春弟;刘平
3.海上大气波导环境下舰载超视距雷达盲区研究 [J], 左雷;涂拥军;姚灿;陈冰
4.舰载无源地波超视距雷达发射波形设计 [J], 赵伟;张浩;白永科
5.舰载微波超视距雷达天线架设高度研究 [J], 刘爱国;察豪;席泽敏;周沫
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
装备环境工程
EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING
㊃85㊃
综
述
微波超视距雷达大气波导环境
康士峰, 张玉生, 王红光
(中国电波传播研究所 电波环境特性及模化技术重点实验室, 山东 青岛 266107)
摘要: 针对岸基/舰载微波超视距雷达远距离海上低空或海面目标探测的实际需求, 首先对大气波导的 直接测量和遥感反演等探测方法进行了分析比较, 基于对大气波导形成机制和中尺度数值预报模式的分 析, 指出了有效预报大气波导需要解决的 3 个基本问题, 最后对微波超视距雷达电波传播模型和评估方法进 行了讨论。 关键词: 微波超视距; 雷达; 电波传播; 大气波导; 预报 DOI: 10.7643/issn.1672-9242.2013.05.018 中图分类号: TN926.4 文献标识码: A 文章编号: 1672-9242 (2013) 05-0085-05
Atmospheric Wave-guide Environment for Microwave Over-the-horizon Radar
KANG Shi-feng, ZHANG Yu-sheng, WANG Hong-guang
(National Key Laboratory of Electromagnetic Environment, China Research Institute of Radiowave Propagation, Qingdao 266107, China) Abstract:Direct measurement and remote sensing inversion methods of atmospheric wave-guide detection methods were analyzed and compared according to the practical requirements of shore or ship-borne microwave over-the-horizon radar for long distance low altitude and surface targets detection over sea. Based on the analysis of atmospheric wave-guide mechanism and mesoscale numerical weather forecast model, three fundamental problems were presented, which should be solved effectively for atmospheric wave-guide forecast. Radiowave propagation models and evaluation methods for microwave over-the-horizon radar were discussed. Key words: microwave over-the-horizon; radar; radiowave propagation; atmospheric wave-guide; forecast
始仰角。当对流层折射指数随高度升高急剧下降时, 电波射线向下弯曲的曲率大于地球表面曲率, 形成对 流层波导传播。蒸发波导是由于海水蒸发使得近海 面水汽密度随高度增加迅速下降, 从而使折射指数急 剧减小, 在海面大面积水域上空形成的一种贴海波 导, 为微波超视距目标探测提供了有利条件。 在雷达探测应用中人们早就注意到微波超视距 现象的存在。半个世纪以来, 为了有效应用大气波 导现象, 提高信息系统的作战效能, 发达国家如美国 和前苏联的许多研究机构针对海上大气波导进行了 大量实验观测和理论研究 [1—4]。如 1989 年在荷兰北 海进行的 10.5 GHz 的海上视距传播实验; 1992 年美 国海军海洋系统中心 (NOSC) 开展的蒸发波导通信 (EDCOM) 试验; 2000 年在 Wallops 岛进行的微波传 播测试实验; 2001 在美国夏威夷开展的 S, X, Ku 等 3 个频段的粗糙海面传播试验等。建立了多种电波环 境预报模型, 如 PJ, MGB, NPS, LKB 和伪折射率模式 等, 发展了针对不同电波环境的传播分析方法, 如美 军使用的 AMP 方法等。美军研制并装备部队使用 的 AREPS 系统, 由电波环境数据库、 地理高程数据 库、 系统设备库、 传播模型库、 目标雷达截面库、 电波 环境预报和传播预测软件组成。其利用数值天气预 报和其他遥感手段获得的电波环境数据, 可实时预 报电波传播环境, 并根据不同环境的电波传播特性 对信息系统的作战性能进行评估预测, 除提供探测 概率、 探测盲区、 传输损耗、 传播因子和信噪比等参 数预测评估外, 还提供多种辅助决策功能, 包括电子 攻防预案、 预警机位置预案、 电子监视预案、 UHF/ VHF 通信、 HF 通信辅助决策和硬件维护故障辅助诊 断等。澳大利亚也开发出一套有助于军舰拦截来袭 反舰导弹的辅助分析系统 TREPS, 该系统可使处在 波导气象环境下的舰载雷达、 电子支援措施(ESM)系 统和通信系统发挥最佳效能, 装备 TREPS 系统的舰 艇能够确定采用何种雷达或系统最适合探测和跟踪 目标。近年来, 由于利用气象探空、 折射率仪等直接 测量手段获取电波环境数据在时间和空间上的局限 性, 因此难以获得连续观测数据和空间区域的分布 特性, 且容易暴露军事目标和作战意图。为了更加 可靠, 美国等发达国家加大了对电波环境特性遥感 反演理论和方法的研究, 发展了利用雷达海杂波信 息反演区域大气导参数、 激光雷达监测、 微波辐射计
作者简介: 康士峰 (1966—) , 男, 河南人, 博士, 研究员, 主要研究方向为微波遥感、 电波环境观测与传播特性研究。
㊃86㊃
装
备
环
境
工
程
2013 年 电波在波导中可以以 较小的损耗传播比视距远得多的距离, 因此, 海上大 气波导是一种可利用的超视距传播环境。另外, 由 于在海上对流层天气现象变化复杂, 大气不均匀、 湍 流和水平层结的经常性出现, 可以引起较强的对流 层散射, 使电波传播较远的距离, 若采用较大的天线 增益、 适宜的几何与环境条件则有可能实现超视距 传播, 因此, 利用海上对流层散射远距离传播也是一 种有效的微波超视距雷达探测手段。相比而言, 大 气波导 (低空波导和蒸发波导) 超视距传播衰减小, 对天线要求较低, 容易达到超视距探测的目的。我 国拥有黄海、 东海、 东南沿海、 南海等广大的海域, 海 上的安全保障成为国防和经济发展最为关注的战略 问题, 需要充分利用海上复杂环境条件, 充分发挥包 括微波超视距雷达在内的信息化装备的作战能力, 进一步发展特殊新型的电波环境自适应雷达系统。
微波超视距雷达海上低空或舰船远距离目标探 测对现代信息化战争具有重要的意义。在一般条件 下, 因地球曲率的影响, 要实现地基/岸基/舰载雷达 微波超视距传播十分困难。在正常折射条件下, 无 线电视距可以大于几何视距, 由于绕射损耗在过渡
收稿日期: 2013-05-24
区和阴影区随距离增加而迅速增大, 因此, 地基、 岸 基或舰载微波雷达的传播距离十分有限。为了提供 远距离视距传播路径, 可以采用机载平台或星载平 台, 但在某些方面受到一定条件限制。由于在海上 特定的大气和水文环境中, 经常存在超折射或大气