雷达概述

雷达概述

仇通胜

（班级：021211，学号：02121038）

雷达，英文名为：Radar，即radio detection and ranging，无线电探测与测距[1]。顾名思义，雷达最初的功能是用来进行探测物体并获得相距物体距离，利用无线电波的特性，这样就可以超视距的方式进行物体探测并确定物体所在方位，距离等，从而翻开了人类对世界进行观测的新的纪元。经过近一个世纪的发展，雷达的功能得到了极大地拓展，雷达的应用也不仅仅局限于军事领域，广泛渗入人们的日常生活当中，当然，军事领域依然是雷达的主要运用领域。

第一章雷达产生背景

1.1 雷达的出现

雷达的出现，是由于一战期间，当时英国和德国交战，英国急需一种能探测空中金属物体的装置（技术）能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机[2]。后来，这种能探测空中金属物体的装置就被成为雷达。因此雷达成型于战场，现代意义上的雷达诞生于战争时期，为军事服务。

1.2 雷达应用的开端

二战期间，雷达已经出现了地对空、空对地（搜索）轰炸、空对空（截击）火控、敌我识别等功能，极大拓展了雷达的应用范围，雷达也因此广泛应用于更多军事领域，更复杂的战场环境。雷达在军事领域具有极其重要的作用。

第二章雷达的发展

2.1雷达技术上的革新

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。

后来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地拓展。雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。

当下，有源相控阵雷达成了雷达家族的新宠。相控阵雷达又称作相位阵列雷达，是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达，因为是以电子方式控制波束而非传统的机械转动天线面方式，故又称电子扫描雷达。

随着有源相控阵雷达技术的发展，当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描，并对干扰误差进行自动修正，而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心[2]。

2.2雷达家族的壮大

2.2.1军事领域

2.2.1.1按照雷达的作战任务进行分类

1）对空情报雷达

用于搜索、监视和识别空中目标。它包括对空警戒雷达、引导雷达和目标指示雷达，还有专门用来探测低空、超低空突防目标的低空雷达。

2）对海警戒雷达

用于探测海面目标的雷达。一般安装在各种类型的水面舰艇上或架设在海岸、岛屿上。

3）机载预警雷达

安装在预警机上，用于探测空中各种高度上(尤其是低空、超低空)的飞行目标，并引导己方飞机拦截敌机、攻击敌舰或地面目标。它具有良好的下视能力和广阔的探测范围。

4）超视距雷达

利用短波在电离层与地面之间的跳跃传播，探测地平线以下的目标。它能及早发现刚从地面发射的洲际弹道导弹(见洲际导弹）和超低空飞行的战略轰炸机等目标，可为防空系统提供较长的预警时间，但精度较低[3]。

5）弹道导弹预警雷达

用来发现洲际、中程和潜地弹道导弹，并测定其瞬时位置、速度、发射点、弹着点等弹道参数[3]。

6）航行保障雷达

航行雷达，安装在飞机上，用于观测飞机前方气象情况、空中目标和地形地物，以保障飞机安全飞行。

地形跟随与地物回避雷达，安装在飞机上，用于保障飞机低空、超低空飞行安全。它和有关机载设备结合起来，可使飞机在飞行过程中保持一定的安全高度，自动避开地形障碍物。

着陆（舰）雷达，在复杂气象条件下，用于引导飞机安全着陆或着舰。通常架设在机场或航空母舰甲板跑道中段的一侧。

航海雷达，安装在舰艇上,用于观测岛屿和海岸目标，以确定舰位,并根据所显示的航路情况，引导、监督舰艇航行[3]。

2.2.1.2按照雷达用于武器控制进行分类

1）炮瞄雷达

用于连续测定目标坐标的实时数据，通过射击指挥仪控制火炮瞄准射击。有地面型和舰载型。

2）导弹制导雷达

用于引导和控制各种战术导弹的飞行。有地面型和舰载型。

3）鱼雷攻击雷达

安装在鱼雷艇和潜艇上,用于测定目标的坐标,通过指挥仪控制鱼雷攻击。

4）机载截击雷达

安装在歼击机上，用于搜索、截获和跟踪空中目标，并控制航炮、火箭和导弹瞄准射击。

5）机载轰炸雷达

安装在轰炸机上，用于搜索和识别地面或海面目标，并确定投弹位置[4]。

6）末制导雷达

安装在导弹上，在导弹飞行的末段，自动控制导弹飞向目标。⑦弹道导弹跟踪雷达。在反导武器系统和导弹靶场测量中，用于连续测定飞行中的弹道导弹的坐标、速度，并精确预测其未来位置。

雷达的运用渗透到军事领域的方方面面，雷达技术的发展也在不断改变战场的战争形势与战法。甚至可以毫不犹豫地说，战场的成败取决于雷达技术的高低。

2.2.2民事领域

2.2.2.1按照雷达的应用特性进行分类

1）用于测定船位、引航和避让的航海雷达

雷达测距比测向精度高。按照定位精度顺序，雷达定位方法为：距离定位、孤立目标的距离方位定位和方位定位。如用雷达测距和目测方位结合，定位精度更高。雷达测量距离和方位的准确性受多种因素影响。按照国际海事组织1981年提出的性能标准，要求测距误差不超过所用量程的1.5％或70米,取其大者。物标在显示屏边沿的测方位误差应在±1°以内。

在较宽水道航行，最好利用雷达连续在海图上定位进行导航。在狭水道航行，须直接在显示器上进行导航。为了判别与会遇船有无碰撞危险，应根据雷达观测信息进行标绘作业，标绘内容通常是求最近会遇距离和来船的真航向，真航速。当电子计算机算出最近会遇距离和到最近会遇点时间小于所设定的允许范围时,会自动地以各种方式(视觉和音响)报警,提醒驾驶员采取避让措施。如果需要,可进行模拟避让（模拟改向、改速或倒车），以确定所要采取的避让措施。为准确显示各种避碰信息，如选定船舶的方位、距离、航向、航速，最近会遇距离和到最近会遇点时间等，标绘仪中还有数字显示器或字符显示器[3]。

2）气象雷达

探测气象要素和各种天气现象的雷达。气象雷达可提供飞机前方气象情况的准确和连续的图像并以距离和方位的形式显示出来，为飞机改变航道、避开颠簸区域和飞行安全提供保障；为天气预报，火箭、导弹和航天器的发射与飞行提供必要的气象资料；为机场气象保障和气象研究提供资料。气象雷达可分为测雨雷达、测云雷达和测风雷达等[5]。

3）探地雷达

探地雷达又称透地雷达，地质雷达，是用频率介于10^6-10^9Hz的无线电波来确定地下介质分布的一种无损探测方法。

探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。

在坝体渗漏探测中，渗透水流使渗漏部位或浸润线以下介质的相对介电常数增大，与未发生渗漏部位介质的相对介质常数有较大的差异，在雷达剖面图上产生反射频率较低反射振幅较大的特征影像，以此可推断发生渗漏的空间位置、范围和埋藏深度。

探地雷达可用于检测各种材料，如岩石、泥土、砾石，以及人造材料如混凝土、砖、沥青等的组成。雷达可确定金属或非金属管道、下水道、缆线、缆线管道、孔洞、基础层、混凝土中的钢筋及其它地下埋件的位置。它还可检测不同岩层的深度和厚度，并常用于地面作业开工前对地面作一个广泛的调查[6]。

4）测速雷达

测速雷达主要用于雷达测速，主要是利用多普勒效应（Doppler Effect）原理：当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。现已经广泛用于警察超速测试等行业[7]。

2.2.2.2按照雷达的安装位置进行分类

随着雷达功能民用化进程地不断加快，雷达已经广泛应用于各种民用设备当中，为方便人们的生活，提高人们生活水平，保障人们生活安全等发挥了重要作用。