相控陣跟蹤測量雷達測量跟蹤特點及應用

姚學斌（91913部隊，遼寧　大連　116041）

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相控陣跟蹤測量雷達測量跟蹤特點及應用

姚學斌
（91913部隊，遼寧大連116041）

摘要：雷達的是遠距離偵測的眼睛。隨著科技的不斷發展，各種電子技術不斷發展，推動了雷達技術的不斷進步，從而使得雷達無論是在測量距離還是測量準確度方面都有著極大的進步。相控陣雷達是一種先進的雷達技術，其測量距離遠、準確度高，尤其是在多目標的測量跟蹤上具有極強的優勢，是部隊應用較多也是投入研究力度極大的一種雷達技術。本文在分析了相控陣跟蹤測量雷達工作方式與工作特點的基礎上對相控陣跟蹤測量雷達在工作中所存在的角度、距離捕獲與跟蹤及丟失處理等方面的信息進行分析闡述，并對相控陣跟蹤測量雷達在設計及使用中所存在的一些要點進行了介紹。

關鍵詞：相控陣跟蹤測量雷達；跟蹤方式；測量方式

0. 前言

相控陣跟蹤測量雷達是一種在軍事領域應用較多的雷達設備，通過使用相控陣跟蹤測量雷達能夠對飛行物的速度、位置等的信息進行精確的測量，為后續的處理提供詳實的數據支撐。在使用相控陣跟蹤測量雷達對飛行器進行測量的過程中，經常會出現從一個目標上分離出多個目標，需要對出現的目標同時進行跟蹤捕獲與測量。現代相控陣跟蹤測量雷達在跟蹤捕獲多個目標方面具有出色的特性，同時還能根據測量到的數據無站址進行誤差轉換，從而使得數據測量的準確性大大提高，能夠較高精度的完成對于飛行器飛行數據的測量。

1. 相控陣跟蹤測量雷達的主要組成

相控陣跟蹤測量雷達是一由一套復雜的系統組成，其通過使用相控陣天線完成電磁波的發射，并結合單脈沖角跟蹤技術完成對于信號的接收和處理。其中相控陣跟蹤測量雷達所使用的相控陣天線陣面通過伺服系統進行俯仰和位置定位，完成對于相控陣跟蹤測量雷達陣面指向空域的轉換。相較于傳統的雷達電磁波束的掃描，相控陣跟蹤測量雷達采用的是電子式的掃描方式，通過電子控制波束的方向，能夠快速的完成對于指向空域的掃描，能夠自主、快速的發現目標，同時對于引導數據的精度要求大大降低，同時通過在相控陣跟蹤測量雷達上采用相應的時間分配技術可以使得相控陣跟蹤測量雷達對于掃描空域內實現多目標跟蹤測量。

2. 相控陣跟蹤測量雷達的主要工作方式

相控陣跟蹤測量雷達能夠通過伺服系統控制機械軸來進行方位和俯仰方向的運動實現對于雷達陣面范圍內的多個目標的跟蹤，機械軸的移動采用的是閉環伺服控制系統，能夠準確實現目標的跟蹤。

2.1相控陣跟蹤測量雷達的角度工作方式

在相控陣跟蹤測量雷達的角度工作過程中，其基本工作方式為手控、引導、搜索、跟蹤等幾個步驟。在手控時，相控陣跟蹤測量雷達的操作人員通過使用伺服操縱桿來手動控制相控陣跟蹤測量雷達陣面法線的指向，將相控陣跟蹤測量雷達的掃描范圍對準所需掃描的目標空域。利用角度引導數據，相控陣跟蹤測量雷達的伺服系統來驅動相控陣跟蹤測量雷達陣面的法線來跟隨引導數據進行移動，實現對于空域的掃描。而后，相控陣跟蹤測量雷達的電子掃描波束按照順序實現對于目標空域的掃描，其中，掃描多采用的是光柵掃描的方式完成對于指定空域的覆蓋。最后，相控陣跟蹤測量雷達通過對接收到的目標的方位、速度的數據進行處理，完成對于相控陣跟蹤測量雷達移動的方位、俯仰角度誤差的計算，通過相控陣跟蹤測量雷達的移動伺服控制系統完成對于目標的跟蹤。

相控陣跟蹤測量雷達在目標跟蹤上的方位和角度的控制上主要有電軸跟蹤和機械軸跟蹤兩種方式，從而使得對于目標的跟蹤更為可靠、準確。電軸跟蹤利用的是跟蹤目標的回波的方位、俯仰角度誤差的數據，利用相控陣跟蹤測量雷達陣面波束電軸實現對于目標的閉環跟蹤，這是實現對于多個目標進行跟蹤的主要方式。而機械跟蹤則主要是利用相控陣跟蹤測量雷達對于跟蹤目標的測量，完成對于相控陣跟蹤測量雷達的方位和俯仰角度誤差的計算，通過利用相控陣跟蹤測量雷達中的機械軸的伺服控制完成對于目標的機械軸的閉環跟蹤，采用此種方式僅能完成對于單個目標的跟蹤，同時在跟蹤精度上相較于電軸跟蹤有較大的差距。對于單個的目標可以選擇以上兩種跟蹤方式中的任意一種，使用相控陣跟蹤測量雷達捕獲到目標的回波后，相控陣跟蹤測量雷達首先進入到電軸跟蹤模式，其后，操作人員可以視情況選擇將其切換成機械軸跟蹤模式，并根據切換后相控陣跟蹤測量雷達的跟蹤波束與相控陣跟蹤測量雷達陣面法線之間的相對關系來選擇機械軸的跟蹤方式，在方式的選擇上可以選擇法線跟蹤、偏法線跟蹤等的方式，法線跟蹤依靠的是波束固定在陣面法線方向，電子波束偏角為零，采用此種狀態角能夠最為精確地完成對于測量目標的跟蹤，而偏法線跟蹤則依靠的是波束固定在偏離陣面法線的方向。在相控陣跟蹤測量雷達跟蹤的過程中，由于跟蹤目標在持續地移動，為了確保目標電軸跟蹤在相控陣跟蹤測量雷達的最大電掃描范圍內，需要轉動相控陣跟蹤測量雷達天線的機械軸來控制雷達陣面的指向，可以采用手控天線、數據引導與伺服控制系統根據誤差數據進行移動等的方式完成對于測量目標的跟蹤。

2.2相控陣跟蹤測量雷達的距離工作模式

相控陣跟蹤測量雷達在對空搜索狀態，信號處理分系統對雷達回波信號進行檢測，其中檢測的范圍為以波門為中心的一定的范圍內，波門中心位置可以采用人工設置與引導數據制定等的方式，相控陣跟蹤測量雷達會持續搜索直至通過門限，待到通過門限后進入驗證與轉跟蹤過程。

2.3相控陣跟蹤測量雷達跟蹤目標的捕獲與跟蹤

在相控陣跟蹤測量雷達的目標捕獲中需要確保目標在波束范圍內，相控陣跟蹤測量雷達所采用的電掃描方式在目標跟蹤、捕獲時會受到天氣、搜索空域大小以及搜索速率等多方面因素的影響。其中，對于中高空飛行的目標，在雜波較少的情況下可以采用二進制檢測。在檢測到目標后，需要對檢測到的目標進行驗證，同時對已跟蹤的目標進行航跡相關，避免重復進行目標的捕獲，經過若干的駐留后，在雷達數據處理中心中建立目標跟蹤航跡。計算機根據所測量到的目標的信息形成測量目標的測量值，對測量值進行平滑濾波，外推下一跟蹤駐留時刻目標位置的預測值，待到在該駐留時刻檢測到目標信號后對新檢測到的角度誤差、距離誤差等的數據進行測量，并重復上述過程，從而完成對于目標的跟蹤。

2.4做好對于相控陣跟蹤測量雷達目標跟蹤丟失的處理

在使用相控陣跟蹤測量雷達對飛行目標進行跟蹤的過程中，由于回波強度起伏以及雜波等的影響，會導致目標的丟失，當出現這一情況時，不宜立即停止跟蹤，而是需要根據最后測量到的目標的航跡來推測計算波束指向、波門位置等，等待再次出現目標回波信號，如連續多個駐留對未能檢測到目標回波信號，則認為跟蹤目標的丟失。此時，需要啟動相控陣跟蹤測量雷達的搜索功能對目標空域進行一定范圍內的電掃描搜索，如仍未能發現目標則認為目標跟蹤徹底丟失。

3. 相控陣跟蹤測量雷達測量的特點

采用相控陣跟蹤測量雷達進行目標的測量跟蹤，具有以下特點：

（1）在飛行目標的測量數量與測量精度上都大大提升，在目標測量上采用時間分配技術實現對多目標的測量，但是在對目標跟蹤與測量的數量上需要限制最大目標數，以提高實際跟蹤重復率，確保對于測量目標的跟蹤。

（2）在目標的跟蹤上所使用的電軸跟蹤方式避免了天線轉動慣量、最大轉動角速度的制約，采用電軸跟蹤能夠確保波束角速度和角加速度都能夠在一個較大的范圍值，能夠完成對于角速度極大的運動目標的跟蹤。當出現飛行目標出現大角速度時，需要使用相控陣跟蹤測量雷達的電軸跟蹤模式，并根據測量回波計算出的數據引導相控陣跟蹤測量雷達天線的機械軸快速跟隨，確保相控陣跟蹤測量雷達的陣面指向目標區域。

（3）在相控陣跟蹤測量雷達中采用的是時間分配技術完成對于目標的搜索與跟蹤，在保持最大目標數不變的情況下，每個跟蹤目標的跟蹤數量率保持不變，搜索速率會隨著已跟蹤目標數的增多而相應地減少，尤其是對于遠程空間目標的監視與跟蹤，其重復頻率一般僅有幾十Hz，為提高相控陣跟蹤測量雷達的對于多目標的搜索效率，需要采用多波束技術。

結語

相控陣跟蹤測量雷達采用的電掃描方式掃描速度快、準確度高，相對于傳統的機械掃描測量雷達具有不小的優勢，尤其是使用相控陣跟蹤測量雷達在多目標的跟蹤上能夠獲得較大優勢，各國都投入了大量的資金對其進行研究并取得了相應的成果。本文在分析相控陣跟蹤測量雷達工作方式的基礎上對相控陣跟蹤測量雷達的特點進行了分析闡述，對相控陣跟蹤測量雷達在角度、距離的工作方式以及目標跟蹤以及目標丟失后的處理進行了介紹。

參考文獻

［1］趙紹穎，華叢.相控陣跟蹤測量雷達工作方式設計與特點［J］.現代雷達，2006，28（7）：1-3.

［2］劉兆磊，王蔭槐.機載相控陣火控雷達時間資源調控技術［J］.現代雷達，2001（S1）：28-30.

中圖分類號：TN927

文獻標識碼：A