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欧洲这款4D雷达对目标实时多普勒测速 我国早已掌握

欧洲这款4D雷达对目标实时多普勒测速 我国早已掌握
2018年11月24日 16:18 新浪军事
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  大家都知道雷达是利用电磁波搜索空间目标的设备,大部分雷达都具备3D测量功能,可以测量目标到雷达的相对位置关系,比如目标的水平方位角,俯仰方位角,直线距离,这就是普通俗称的3D雷达,这种雷达普遍应用在陆海空天各种平台上,比如战斗机机载雷达,预警机雷达,海军舰艇预警雷达,火控雷达,陆军的反炮兵雷达,防空雷达等等。

  但是最近世界出了一种新雷达,这种雷达叫4D雷达,非常新鲜,也非常的给力,让我们看看究竟如何。

  欧洲雷达大厂塔利斯公司对于4D雷达宣传,4D大体就是在目标探测的3D坐标上增加了一个时间维度,具体如何也没有完全解释清楚,简单举了一个例子,他们雷达使用4D技术,除了测量雷达的距离和方位之外,还增加了另外一个维度,这就是对目标进行实时的多普勒测速,测量来袭目标相对雷达的径向速度,从而分辨出这是哪一种目标,并对目标进行分类管控,比如来袭目标可以分为:高速反舰导弹,还是来袭战斗机,还是普通民航机,最终防空系统采取不同策略应对不同目标的威胁。

这是塔利斯公司开发的空面搜索4D雷达,性能非常先进这是塔利斯公司开发的空面搜索4D雷达,性能非常先进

  4D雷达先进在哪里,让我们随便挑一款雷达看看性能指标,这是NS100有源相控阵雷达,发射接收模块为GaN材料,指标非常先进,甲板上重量1.3吨,雷达可靠性好的发指,平均故障时间高达2100小时。

最大发现距离280公里,水面目标80公里,对空对海跟踪目标高达1000个!!最大发现距离280公里,水面目标80公里,对空对海跟踪目标高达1000个!!

  问题就来了,为啥采用4D技术的雷达如此强悍,美国俄罗斯早期空中预警机跟踪目标不过就是20-50批目标,如今一款随便卖的雷达都可以同时跟踪1000个,简直高的不可想象。

4D雷达技术的使用使得相控阵雷达如虎添翼4D雷达技术的使用使得相控阵雷达如虎添翼

  而欧洲另外一家雷达公司则称,传统雷达需要3秒以上的时间来执行快速的跟踪启动和确认,而TRS-4D雷达则只需要在单次扫描波束中即可完成确认功能,耗时不到1秒钟,TRS-4D的产品代号表明,该雷达的性能除了空间三维之外,还有第四维的时间维。类似的性能只有大型、昂贵的舰载相控阵雷达系统才能拥有,比如SPY-1、APAR和中国的海之星346A雷达等。

  该雷达的G/H波段发射机采用了氮化镓(GaN)半导体技术的T/R组件。这是在5GHz—6GHz工作频段的雷达系统中首次应用。TRS-4D雷达的最大探测距离为250公里,能够具备对1000个目标进行三维跟踪的能力。

传统机械扫描雷达局限性很大,和4D雷达水平有天壤之别传统机械扫描雷达局限性很大,和4D雷达水平有天壤之别

  如何理解4D雷达技术,让我们先从普通机械扫描雷达说起。

  机械扫描的雷达的跟踪信息重复率很低,跟踪的信号很粗略,基本上只能实现批的预警,所以机械扫描时代的雷达,包括那些一维相扫的雷达,主要都只能做预警探测,所谓的跟踪完全靠计算机累计积分。

  从雷达的实际运行来说,发现一个目标要重复至少3个脉冲,建立跟踪至少需要15个脉冲,雷达扫过一次周期内基本只有1-2个脉冲,所以早期的雷达探测目标不是一开机就能立马找到,要运行几分钟以上,雷达转了10几圈以后,才能建立基本的信息,也就是说,不是雷达接触到飞机的回波就能探测到飞机,而是有一定的时间滞后,所以标称300KM的雷达,经常在200KM以内才能初次探测到目标的事情是非常正常的。

相控阵雷达技术是雷达技术史上的一个重大突破,中国052C驱逐舰采用了这种技术相控阵雷达技术是雷达技术史上的一个重大突破,中国052C驱逐舰采用了这种技术

  当方向和高度都能电扫的平板相控阵出现以后,目标刷新率,信号的空时比得到了很大的提高,雷达的探测距离,跟踪数量得到了极大的提升。

  有人怀疑,这种4d功能就能对付固定相控阵雷达,转起来的平板不行?其实不影响,新的4D雷达,是指在雷达扫描的功能上添加时间控制,这个时间灵活控制有两个方面,一个是单一波束的脉冲叠加,比如正常搜索是往一个波束上连续叠加10个脉冲,现在可以灵活的控制在5-1000个脉冲间自动调整,这有利于搜索远程目标,或者小信号目标,无人机隐身飞机等等。

  另一个是可以提高高威胁区域的波束重复率,比如发现了一个目标,可以对这个目标实行每秒30次的信号刷新率,而其它没发现目标的区域则保持每分钟6次的信号刷新,这个是新的波束控制下实现的新的数字处理的新功能。

相控阵雷达的优点就是控制灵活,可以一心多用相控阵雷达的优点就是控制灵活,可以一心多用

  或许有人会问,发现远程目标可以理解,小信号目标咋个用多脉冲来解决?

  实际上采用脉冲压缩技术就可以,假定一个脉冲信号回波只有0.001,积累1000个脉冲累加一起压缩就有1的强度了,脉冲压缩本来就是数字雷达增加探测距离的基础,只不过不处理扩频的话,积累的压缩比例不会太高,不能压缩太多的脉冲。

  可以如此理解先进雷达原理,雷达扫描就像喷墨打印机一样,一个DPI点就是喷一下,但是这喷一下的墨有多有少,而且这个墨里面的4种颜色的墨各有多少都是不同的,雷达也是一样,打一个波束上去,这个波束就是一个方向高度上的一个点,这个点的波束发射时间长短是相对固定的,所以里面含有的多少个脉冲相对固定,有源相控阵雷达AESA可以灵活控制这个波束发射的时长,这就是时间的控制概念。

现在的喷墨打印机打印效果越来越精细,雷达也如此现在的喷墨打印机打印效果越来越精细,雷达也如此

  有人或许难于理解这个时间控制的重要性,其实时间控制是数字信号的基础,做个比喻来说,时间恒定是石器时代,时间可变是铁器时代,到时分就是现代了,差别就这么大。

  4D雷达的主要意义,简单地说是可以在单一的雷达实现很多功能,雷达的信噪比获得提高,探测距离得到提升 发现小目标的能力得到提高,能对付小目标 特别是低速的低空小目标,目标分辨能力提高,目标跟踪能力更强,虚警率低 ,跟踪能力得到巨大的提高,具有超越预警级信号的级别 可以达到火控级别的刷新率 信号精度可以直接用于火控信息,可以处理目标的多普勒特征 有不合作识别的潜力。

  或许有人不理解这个预警和火控级别的信号差距多大,实际上来说,差距有成千上万倍。简单说把,一个300KM级的目标,雷达如果只是预警的话,定位精度大概在1.5-8km之间,如果要实现跟踪,需要在1.5km 以内的精度,如果是武器级,至少要在5-50米左右的精度,美国宙斯盾系统配合标准2远程防空导弹,精度大概在100m以内勉强能做武器级,到标6防空导弹,射程太远,就只能让导弹自己安装雷达自己制导,并且尽量利用TTNT信息网络进行协同瞄准。

雷达看的越清楚,导弹打得越准确雷达看的越清楚,导弹打得越准确

  雷达技术进步其实可以从手机上面看出来,之前的大哥大就像个砖头大小,功率很大,但是现在手机个头比大哥大小很多,芯片功率也小很多倍,但是但是信号辐射接收距离反而更好,传输稳定性更高,从技术角度来说,大哥大就是定时的数字脉冲,GSM全球通就是时分多址,现在的3G,4G是码分多址,4D雷达就是用时分技术替代简单编码技术,4D可以在软件层面实现很多技术,很多功能比如说探测隐身飞机。

  以前雷达探测飞机,因为带宽的问题,只能在很窄的频段进行信号滤波处理,相当于真实反射波的1/10的信号被接收端处理了,现在有时分技术了,可以用时分的信号扩频技术进行宽带范围内的信号进行压缩,就能利用真实反射波信号的1/2了,这就相当于信噪比提高了好多倍,发现距离远了很多倍。

中国在有源相控阵雷达上取得了突飞猛进的进步,让世界侧目中国在有源相控阵雷达上取得了突飞猛进的进步,让世界侧目

  另外时分技术和自适应数字波束成型结合,可以对监视区域的某个重点区域进行重点扫描和长压缩信号波束,简单地说就像你看不清楚一个东西,就仔细反复盯着看,这样效果就好很多倍。

  实际上来说,中国人已经完全掌握了4D雷达技术,这也是最近些年,中国雷达满世界大卖的原因之一。(作者署名:大水)

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