主动雷达成像导引头几个问题的研究

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20 0 3年 5月
现 代 雷 达
第 5期
主 动 雷达 成像 导 引头几 个 问题 的研 究
李道 京 张麟兮 俞 卞 章
( 北 工 业 大 学 西安 7 0 7 ) 西 1 0 2
【 要 】 研 究 了 主动 雷 达 成 像 导 引 头 的 工作 模 式 、 像 方 法 和 系 统 控 制 方 式 。 通 过 对 雷 达 导 引 头 子 孔 径 数 据 进 行 聚 摘 成 束 处理 , 短 时 间 和 大 前 斜 视 角 情 况 下 完 成 对 其 天 线 波 束 覆 盖 的地 面 目标 区 域 的快 速 成 像 , 用 雷 达 图像 跟 踪 和单 脉 冲 在 利 跟 踪 两 种跟 踪模 式 分 别解 决 对 目标 的 远 距 离 前 斜 视 跟 踪 和 近 距 离 前 视 跟 踪 问 题 。分 析 设 计 了一 近 程 主 动 雷 达 成 像 导 引
扫 描 , 用 DB 可 S技 术 对 地 面 目标 进 行 低 分 辨 率 成 像 和
搜索 , 确定 感兴 趣 的地 面 目标 处理 区间 。
收 稿 日期 : 0 2 1 — 3 2 0 — 20
修 订 日期 : 0 2 1 — 1 2 0 — 23
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头 在 Ku和 K a波段 的指 标并 给 出 其 主 要 的 技 术 参 数 。 【 键 词 】 雷 达 导 引 头 , 达 成 像 , 弹 控制 关 雷 导
Re e r h o c i e Ra a m a ng S e r s a c n A tv d rI gi e ke
[ yw rs rd rs e e ,rd ri gn Ke o d ] a a ek r a a ma ig,misl c n r l si o to e
1 引 言
目前 , 弹 的 制 导 主 要 分 为 被 动 、 动 和 半 主 动 三 导 主
像 导 引头 的发展 已进 入 了一 个崭 新 的阶段 。 本 文研 究 了主动 雷 达 成像 导 引头 的工 作 模 式 、 成 像方法 和 系统控制 方 式 , 析 了 一 近程 雷 达 成像 导 引 分 头在 Ku和 K a波段 的指标 并 给出主要 的技 术参 数 。
2 工 作 模 式
空地 导弹 攻 击 的 主 要 目标 为地 面 重 要 设 施 和 建
筑 、 场 跑 道 、 要 道 路 和 桥 梁 、 战 指 挥 所 、 空 阵 机 重 野 防
地 、 面大 型武器 和海 面舰 船等 , 地 通常 这些 目标识 别所
需 的分辨 率为 1 1m。雷达 成 像 导 引头 的高 距 离分 ~ 0 辨率 由雷 达发射 宽 带信 号 实 现 , 其 高 的横 向分 辨率 而 也可 利用 合 成 孔 径 原 理 实 现 。和 通 常 工 作 于 旁 视 的
时, 雷达 导 引头虽 不能 用 合 成孔 径 的方 法 对 目标 二 维 成 像 , 由于 目标 距离较 近 , 但 雷达 的实孔 径分 辨率 已较 高, 而距 离分 辨率 可保 持 不 变且 对 目标 的 单 脉 冲跟 踪 已经建 立 , 可保 证对 目标实 施精 确 的打击 。 故 导 弹最佳 对地 攻 击路 线 的确 定 , 是 一 个 重要 环 也 节 。单 纯从 导引 头 的角 度 分 辨率 考 虑 , 弹 转 入攻 击 导 状态 时距 目标 的距 离 越 近越 好 , 事实 上 导 弹 攻 击路 但 线 的确 定还 应考 虑导 弹的 飞行参 数 和战术使 用要 求等 因素 。假 定可 成 像 的 最 大 斜 视 角 为 7 。 导 弹 飞 行 速 5,
i hor r n a ge n e ke ' fihtdie ton.r s c ie y T h p cfc ton ho t r n c i a ri a n ng ofs t— a ge t r ti s e r lg r c i s e pe tv l . e s e iia i s ofa s r— a ge a tve r da m gi g s e eri u a a ba d a e a l e n t an t c nia a a e e s a e i r uc d e k n K nd K n r nayz d a d is m i e h c lp r m t r r ntod e .
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( Nor hwe t r l t c i a n v r iy t s e n Po y e hn c lU i e st 【 src】 Ab ta t Xi n 71 07 0 2) a
S AR不 同 , 雷达 成像导 引头 不仅 可 工作 于前 斜 视 成像 状态 , 而且 需具 有单 脉 冲跟 踪通 道 , 以完成 对 目标 的前
视跟踪 和 对导 弹的末 制导 。
在对 地攻击 过 程 中 , 文 将 雷 达 成像 导 引头 工作 本 模式 分 四个 阶段 , 1 二维平 面显 示 了这个过 程 。 图 在 ( 雷 达导 引头 天线 在方 位和 俯仰 上 进 行大 范 围 A)
定最佳 的攻 击路线 。雷达 导引 头在二 维 图像域维 持 对
目标 的锁 定跟踪 并利用 聚束 式成 像 处理结 果对 导弹 的 飞行方 向不断调 整和 控制 , 使其 逐步 转入攻 击方 向( 前
视 ) 与 此 同 时 , 距 离 和 角 度 向 上 , 达 导 引 头 可 对 。 在 雷
方 位分 辨率 ) 为
锁定 目标 建立单 脉 冲跟踪 。 ( 在 近距 离 当雷达 导 引头 工作 于可 用 合成 孔 径 D) 成像 的最 大前斜 视 角 时 , 弹 的控 制 由来 自单 脉 冲通 导 道 的信 号完成 , 飞行方 向迅 速转 入攻 击方 向 , 引头 其 导
工作 于 前 视 , 弹 转 入 攻 击 状 态 对 目标 实 施 攻 击 。 此 导
mo e i u e o h r c i g o n - a g a g twi a g q i ta g e a d mo o。 u s r c d su e o h r c — d s s d f rt et a k n f o g r n et r e t a lr e s u n n l n n — le ta k mo e i s d f rt e t a k_ l h p
i e tga e . By m e n fr d r Ssu p r u e d t po lg oc s i nv s i t d a s o a a ba e t r a a s tihtpr e sng,t ik o k m a e f m a i s c m pe e n a he quc l o i g or ton i o lt d i s or i e a d al r qui ng e wih a gr und s en r or e p ndig t he a t nn a w i h. The r da m a r c h ttm n a ge s nta l t o c e yc r s o n O t n e a be m dt a ri get a k



踪模 式 , 厘米 波段 导 引头 中使用 会受 到很 大限 制 。 在
图 1 雷 达 成 像 导 引 头 工 作 模 式 及 转 换 过 程
3 成像 处 理
在 主动 雷达 导引 头 成像 处 理 过 程 中 , 常 会 涉及 通 到 下面 三个 重要 的技 术问题 : 1 大前 斜视 角成 像 ;2 () () 近 距离 成像 ;3 “ ( ) 快视 ” 成像 以提供足 够高 的数 据率供 导 弹控 制使 用 。因此 , 用 合 理 的 成 像处 理 方 法 是非 选
本文采 用 子孔径 成 像 技 术 解 决这 个 问题 , 基 本 其
思想 是对 雷达 导引头 获得 的子 孔径 数据进 行 聚柬式 处 理, 以在短 时 间完成 对 波 束 覆盖 的 目标区域 成 像 并 形 成“ 快视 ” 。同时 , 子 孔 径 数据 成 像 也可 降低 成 像 对 用 导 引头载 体运 动补偿 的要求 。 设 0 为雷 达 导 引 头 天 线 的 斜 视 角 ( 与场 景 中 0 心相 对应 ) 合 成 孔 径 长 度 L— VT T , , 为子 孔 径 时 间 , 为 载体速 度 , k为加 窗展 宽系数 , 为载 波波 长 , 厂、 载波 频 率 , 一3 0 m/ 为 C ×1 s为 光速 。在 斜距 离 R 处 相对 于视 线方 向 的横 向分辨 率 ( 正侧 视 工 作 时 即 为
第 5期
李 道 京 , : 动 雷 达 成 像 导 引 头 几 个 问 题 的 研 究 等 主
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题 , DB 其 S可 在 大 前 斜 视 角 ( 0 ) 作 。该方 法 可使 8 。工
导引 头对 目标 的锁 定跟 踪 始 终 在 二维 图像 域 中完 成 ,
厂、
其工 作模 式和光 学 导 引头 相 似 , 涉 及 所谓 的攻 击 路 不 线和 跟踪模 式转 换 问题 , 这 种 方 法 要 求雷 达导 引 头 但 天线 始终 处于 扫描 状态 , 其测 角 精 度 远 不 如单 脉 冲跟
种方式 , 导引 头种 类 又 分为 电视 、 外 、 光 和 雷 达 其 红 激 等 。和光学 导 引头相 比 , 主动 雷 达 导 引头 虽 然 具 有探 测距 离远 , 可全 天候工 作 , 电磁波 对 战场伪 装穿 透能力 强 的特点 , 由于其 设 备 复杂 , 但 分辨 率 低 , 期 以 来 它 长 在小 型飞行 载体 上 的应 用 一 直受 到 限 制 , 相 对 简单 而 的被 动雷达 导 引头得 到 了广 泛 的应 用 , 反 辐 射 导 引 如 头 。空地攻 击 时复杂 的 目标 背 景 , 分 辨率 较 低 的 主 使 动雷 达导 引头用 于对 地 面 目标攻 击 的导弹 受到很 大 的 限制 。为解 决精 确 的对 地 攻 击 问题 , 动雷 达 导 引 头 主 必须 可对 目标 高分辨 成像 并完成 目标 识别 。 随着集 成技 术 和雷 达 成 像技 术 的发 展 , 达 已实 雷 现小 型化 , 而且 可利用 S AR/S IAR原 理 对 目标 实 现 高 分辨 率成像 , 分辨 率 已可和 光学设 备相 媲美 , 其 这就 为 主动 雷达 成 像 导 引 头 的发 展 提 供 了 良好 的条 件 。 目 前 , 达成像 技 术不仅 在 侦察领 域得 到迅 速发 展 , 已 雷 并 被转 移到轰 炸机 、 战斗 机上 应用 n , 国外 对主动 雷 达 而 成像 导引头 已进 行 了较 深 入 的研 究 。 主动 雷 达 成 “,
Th p r t nmo e ma ig meh da ds se sc n r lpo lm fa a t er d ri gn e k rae eo e ai d ,i gn to n y tm o to r be o ci a a ma ig s e e r o v
常重要 的 。
( ) 据 指 定 的 地 面 目标 区 间 , 达 导 引 头 转 为wk.baidu.com B根 雷
前 斜视 , 在条带 模式 下 , 对确定 的地 面 目标 区间进行 高 分辨率 成像 ; 对地 面 目标 进行 识别 , 确定 要攻 击 的地 面 目标 ; 在二维 图像域 对该 目标 建立 锁定 跟踪 , 同时成像 模 式转 为 聚束式 , 此时 导弹 的飞行 方 向维持 不变 。 () C 根据 目标 的 斜距 离 和 导 引 头 的 前 斜 视 角 , 确
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