雷达技术论文
雷达技术论文 雷达技术论文篇一 雷达无源干扰技术 [摘 要]分析了雷达无源干扰技术中的假目标和雷达诱饵。论述了缩 小目标雷达截面积也是一种重要的雷达无源干扰技术。指出了雷达无源干扰中的 两种主要设备，即反射器和箔条干扰。[关键词]电子对抗 雷达无源干扰 角反射器 中图分类号：TD367 文献标识码：A 文章编号：
1009-914X(2016)04-0027-01 引言 无源电子干扰是指利用本身不发射电磁波的器材反射或吸收电磁波 而形成的对电子设备的干扰。亦称消极干扰。按作用性质，分为压制性无源干扰 和欺骗性无源干扰。按干扰原理，分为反射型无源干扰和吸收型无源干扰。反射 型无源干扰是采用反射特性好的器材，大面积投放，形成强烈的干扰杂波，以掩 盖目标回波信号;或者断续投放、布设反射器材，形成假目标，对电子设备进行 欺骗。吸收型无源干扰是在目标上涂覆电波吸收材料，把照射到目标上的电磁能 量尽量转换成其他形式的能量，而把反射的电磁能量减至最小，使电子设备接收 的目标回波信号大大减弱，导致电子设备对该目标的探测能力严重下降;或者是 在光电设备与目标之间的光波传播路径上，施放吸收型烟幕、水雾及其他消光气 溶胶，阻断光电设备对目标的探测和跟踪。常用的雷达无源干扰器材主要有箔条、 角反射器、龙伯透镜反射器、假目标、电波吸收材料以及气悬体等。本文主要讨 论雷达无源干扰技术。
1.雷达无源干扰技术 1.1.假目标和雷达诱饵 用来欺骗雷达的反射体。它们对雷达产生假的目标信息，是破坏敌防 空系统对目标的选择、跟踪和杀伤的有效对抗手段之一。主要用于飞机、战略武 器的突防和飞机、舰船的自卫。假目标和雷达诱饵在使用场合和性能上是有区别的。假目标通常用于对付敌防空系统的警戒指挥雷达，一般在构造上比较复杂， 性能较逼真，带有发动机，能主动、独立地飞行，如火箭式假目标和无人驾驶飞 机等。雷达诱饵常用于对付飞机和舰船。为了破坏雷达或导弹的跟踪系统而发射 或投放的假目标，使雷达或导弹的跟踪系统转而跟踪雷达诱饵。主要有火箭式雷 达诱饵、拖曳式雷达诱饵和投掷式雷达诱饵等三种类型。对假目标和雷达诱饵的 要求是它们的雷达截面积必须等于或大于真目标，并且具有与真目标相同的速度 特性、回波跳动特性等。
1.2.缩小目标雷达截面积 雷达是依靠目标的回波来发现目标的。因此，缩小目标的雷达截面积 可减小目标对雷达电波的反射。这是一种基本雷达对抗技术。正确设计目标的外 形和采用强度高、比重小、能吸收雷达回波的复合材料制做目标，能使其雷达截 面积显著减小。但是，进一步缩小目标雷达截面积的方法是将微波吸收材料涂在 目标表面上，使雷达接收到的信号减弱，甚至接收不到回波信号，缩短雷达的探 测距离。这种涂层称为反雷达涂层。按对电磁波吸收原理的不同，反雷达涂层可 分为四种类型。①吸收型涂层：雷达电波碰到涂有这种材料的目标后不产生反射， 能量绝大部分或完全为涂层所吸收。②干涉型涂层：进入涂层经由目标表面反射 回来的反射波和直接由涂层表面反射的反射波相互干涉而抵消，使总的雷达回波 为零。③谐振型涂层：包括很多吸收单元，调整各单元的电参数和尺寸，使它们 对入射电磁波的频率谐振，从而使入射的电磁波严重衰减。④放射性同位素涂 层：将放射性物质涂覆于目标上，使目标表面附近的局部空间电离，形成能够吸 收电磁波的等离子体屏。
2.雷达无源干扰设备 利用本身并不产生电磁波辐射的器材对电磁波的反射、散射、折射和 吸收作用改变雷达的回波特性，破坏和妨碍敌方雷达对己方目标探测与跟踪的技 术，也称消极干扰技术。雷达无源干扰的优点是设备体积小、重量轻、制造简单、 价格低廉、 使用方便、适应性强，并能对不同方向上的各种频率、各种极化的 雷达同时进行有效的干扰。雷达无源干扰常用的器材有箔条、反射器、假目标和 雷达诱饵，以及微波吸收材料等。
2.1.箔条干扰 箔条是指干扰丝、干扰片和干扰绳(带)。通常是由金属箔切成的条、涂覆金属的介质(常用的是涂覆铝、锌、银的尼龙丝和玻璃丝)，或直接由金属丝 制成。箔条干扰就是在空间投放大量随机分布的金属反射体，以产生二次辐射对 雷达进行干扰。
箔条干扰的样式主要有两种：一种是压制式干扰，即向一定的大气空 间大量投放箔条，形成干扰走廊，用以掩护机群。这种干扰在雷达荧光屏上形成 很强的类似噪声的杂乱回波，因而可以掩盖目标回波;另一种是欺骗式干扰，即 当飞机、舰船被雷达跟踪时才投放箔条，形成假目标，这样雷达便跟踪比飞机、 舰船回波强很多倍的箔条干扰团，使飞机、舰船摆脱雷达的跟踪。
箔条的长度和直径(或宽度)的选择，必须尽可能保证在宽的频率范围 内对电磁波产生最有效的反射。因此，广泛使用的箔条长度约等于被干扰雷达波 长的一半，通常称为半波长振子(也称偶极子)。这是因为半波长振子对电磁波谐 振(实际上使箔条对电磁波谐振，半波长振子的长度应略短于被干扰雷达的半波 长)，反射最强，雷达截面积最大。在空中水平取向的单根半波长短箔条的平均 雷达截面积为 σ/2=0.32λ2。在空中随机取向的单根半波长箔条(或经过加工的短 的半波长箔条)的平均雷达截面积为：σ/2=0.17λ2。雷达截面积只与波长λ有关， 箔条的宽度和厚度只是为了适应机械强度、制造工艺和空气动力方面的需要。
箔条通常都做成固定的包装(包或束)，每包箔条的数量取决于被掩护 目标雷达截面积的大小和干扰的波段。为了达到干扰敌方雷达以掩护己方目标的 目的，每包箔条的总雷达截面积应大于被掩护目标的雷达截面积。单根半波长箔 条都有一个相当于其谐振频率的10%～15%的半功率带宽，这样的频带对雷达干 扰来说很窄。实际上，多采用很细的、长度不同的半波长箔条混合包装或投放多 个箔条包，各个箔条包对应不同频带，以获得大的带宽。也可使用长达几米至几 十米(长度为被干扰雷达波长的若干倍)的箔条，达到增大带宽和实现对各种频段 雷达进行干扰的目的。
为了对任何极化的雷达均能有效地进行干扰，要求在空中投放的箔条 是随机取向的。实际上，由于箔条的长短、材料和形状的不同，在大气中具有各 自的运动特性。均匀的、短的半波长箔条，在空中基本上都是水平取向和旋转地 下降。这种箔条对水平极化雷达的干扰效果较强，对垂直极化雷达的干扰效果较 弱。长的或经过加工的短箔条，在空中的运动规律可能完全是随机的。短箔条在 刚投放时，因受飞机湍流的影响也可能完全是随机的，它们都能对各种极化的雷 达造成有效的干扰。2.2.反射器 用作假目标产生强烈的雷达回波的反射器有角反射器、伦伯透镜反射 器、范阿塔反射阵、雷达反射气球等。
角反射器：由三个互相垂直相交的金属平面构成的反射体，有三角形、 方形、圆弧形角反射器之分(图1)。角反射器可以在较大的角度范围内，将入射 的电磁波经过三次反射，按原入射方向反射回去(图2)，并产生很强的回波。尺 寸不大的角反射器也具有很大的雷达截面积。最大的雷达截面积主要取决于反射 器的各个面间保持直角的精确度，微小的角度偏差和板面不平都将导致雷达截面 积的显著减小。角反射器的方向图约为25°～50°。三角形角反射器的方向图比较 宽平，界面刚度较大，制造要求也不高，因而被广泛采用。
伦伯透镜反射器：在伦伯透镜的局部表面镀上金属而成。根据所镀金 属反射面的大小，有90°、140°、180°反射器之分。伦伯透镜是一个层状结构的 介质球体，其外层的介电常数与空气相近，越向球心介电常数越大。照射到透镜 表面的平行电磁波射束，经介质在球体金属反射面内的一点聚焦，从金属反射面 反射，又经过介质再返回发射源方向，因而具有很大的雷达截面积和良好的方向 性、频率特性。伦伯透镜的方向图宽度约为90°、140°、180°，其中以140°左右时 的特性为最好。
雷达技术论文篇二 雷达跟踪滤波技术研究 摘要：本文介绍了雷达数据处理技术中跟踪滤波算法的基本原理，以 在混合坐标系下的α-β滤波模型为研究对象，选取了典型的三维目标进行数据建 模，验证了该跟踪滤波算法的精度满足雷达数据处理的跟踪要求。
关键词：雷达数据处理 跟踪滤波 仿真 中图分类号：TN953 文献标识码：A 文章编号：
1007-9416(2013)01-0070-03 1 雷达数据处理技术概述雷达数据处理技术最早可追溯至19世纪初高斯提出的最小二乘法，其 运用最小二乘法开创了用数学方法处理观测和实验数据的科学领域。之后对这种 方法进行了不断的修改和完善，成为了现代滤波理论的基础。在现代雷达系统中， 信号处理的检测解决的是有无目标存在的问题，而数据处理则是在目标已经存在 的前提下，给出其参数估计。
作为雷达信号处理的后续处理过程，雷达数据处理将数据关联技术与 现代滤波理论有机结合用于消除由杂波剩余等造成的虚假检测，改善雷达信号处 理性能;根据雷达的测量值利用参数估值理论从大量雷达回波点迹中提取捕获目 标点迹，进行点迹与点迹关联，进行目标航迹的建立及管理，确定目标的位置、 速度、机动情况等参数;进行点迹与航迹关联、跟踪滤波、航迹维持，形成综合 目标态势：进行目标航迹预测外推，调度系统资源对多目标进行跟踪监视，形成 连续的目标航迹数据，向火控和武器系统输出高数据率目标指示信息。
2 跟踪滤波算法 跟踪滤波是雷达数据处理技术的重要组成部分，其主要功能是根据目 标的实际测量信息实时估计目标当前的位置、速度等参数，并外推出下一次天线 扫描周期目标出现的位置信息。该外推信息在跟踪雷达中用于检验下一拍测量信 息的合理性;在搜索雷达中用于航迹的相关处理。常见的跟踪滤波器有α-β滤波器、 Kalman滤波器等，根据不同的计算资源、需处理的目标数量、目标的不同动态 特性、雷达精度要求等条件可选择不同的跟踪滤波器。
与Kalman滤波器相比，α-β滤波器的优点是算法较简单、计算工作量 较小、容易实现。在本文应用中选用α-β滤波器，其对跟踪目标进行最佳线性无 偏估计，并按航迹质量和预测误差改变滤波器的参数，实现自适应滤波。在混合 坐标系下建立数学模型如下：
滤波方程：
其中：k为雷达的观测次数 表示滤波值;
表示外推值;
表示雷达测量值;和表示和的一阶导数;
和为k时刻滤波器位置和速度的增益;
滤波的外推方程：
、的获取采用工程上常用的经验公式：
其中，r为信噪比，C为大于零的常数。
3 典型航迹仿真 根据跟踪滤波算法建立的数学模型，选取几种典型的雷达模拟航迹在 Matlab工具中进行仿真，进一步分析该滤波算法的精度。
选取的典型模拟航迹有：水平匀速直线运动目标、水平蛇形机动目标、 高度方向上跃起俯冲运动目标。将得到的目标模拟航迹数据，通过直球坐标转换 后在距离R、方位角A、俯仰角E上的数据中加入测量噪声作为滤波器的输入，测 量噪声的标准差分别为距离40米、方位角0.04弧度、俯仰角0.01弧度。
3.1 水平匀速直线运动目标仿真分析 选取水平匀速直线运动目标的参数为：起始位置为(x0，y0，z0)=(60km， 60km，8km)，X、Y方向的速度均为500m/s，加速度为0，航路捷径为0，采样周 期为2s。
水平匀速直线运动目标的俯仰角滤波曲线如图1、距离和方位角滤波 曲线如图2、距离方位角俯仰角的误差标准差曲线图3。其中图3中的蓝色曲线为 测量值与真实值之差，红色曲线为滤波值与真实值之差，从中可以看出，滤波效 果明显，距离误差峰值、方位角误差峰值、俯仰角误差峰值基本减小了一半以上。
3.2 水平蛇形机动目标仿真分析 选取水平蛇形机动目标的参数为：起始位置为(x0，y0，z0)=(30km， 30km，2km)，转弯时角速度为0.1rad/s^2(相当于机动13g)，半径为3000m，采样 周期为2s。
水平蛇形机动是水平机动的一种，一般发生在近程和低空，而且比水平机动的机动性更大。水平蛇形机动目标的俯仰角滤波曲线如图4、距离和方位 角滤波曲线如图5、距离方位角俯仰角的误差标准差曲线图6。从图6中看出，由 于水平蛇形机动目标的机动更大，距离滤波误差较大，对方位和俯仰的滤波效果 明显。
3.3 高度方向上跃起俯冲运动目标仿真分析 选取高度方向上跃起俯冲运动目标的参数为：初始位置为(x0，y0， z0)=(8km，8km，1km)，利用峰峰高度2000，跨度100的正弦曲线模拟目标运动 轨迹，最大机动约为10.5g。
高度方向上跃起俯冲运动目标的俯仰角滤波曲线如图7、距离和方位 角滤波曲线如图8、距离方位角俯仰角的误差标准差曲线图9。由于目标作高度方 向上的跃起俯冲运动，水平不机动，故在图7～9中距离和方位的滤波效果接近于 水平匀速运动的目标。目标高度上机动和目标水平面上机动时，滤波算法对俯仰 角滤波的效果都可以达到令人比较满意的效果。
3.4 典型目标的误差分析 运用蒙特卡洛方法，对上述典型目标各进行了50次仿真，将得到的误 差标准差平均值整理得到表1。从中可以看出进入稳定跟踪后，滤波得到的距离 值的误差标准差基本在20左右，方位角的误差标准差基本在0.015左右，俯仰角 的误差标准差基本在0.0035左右。仿真结果证明，采用上述跟踪滤波算法的精度 在可接受范围之内，满足数据处理的跟踪要求。
4 结语 本文介绍了雷达数据处理技术中跟踪滤波算法的基本原理，在跟踪滤 波算法中选用α-β滤波器建立其在混合坐标系下的数学模型，用于实现自适应滤 波;选取了典型的雷达目标模拟航迹在Matlab工具中进行仿真分析，验证了该跟踪 滤波算法的精度在可接受范围之内，满足雷达数据处理的跟踪要求。