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导弹制导系统原理8ppt

作者: 澳门新葡亰游戏网址|来源: http://www.xmshou.com|栏目:澳门新葡亰游戏网址|    日期:2019-08-10

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导弹制导控制系统原理合成孔径雷达(SAR)第八章高分辩力雷达合成孔径雷达的应用美研发出最小合成孔径雷达MD上的合成孔径雷达   美国宇航局(NASA)sAirSAR合成孔径雷达装载于一架DC飞机的侧面“空警”型预警机雷达罩内,加装有合成孔径雷达“空警”型预警机在驾驶舱下方的雷达罩内,加装有合成孔径雷达(SAR),可执行对地面目标的侦测与追踪任务,目前只有美国计划在年服役的E预警机(MCA),才具有这种空地并重的功能,由此显示中国的预警机发展引领了世界潮流。“空警”下方的小型合成孔径雷达ALOS号合成孔径雷达天线陆地观测技术卫星ALOS号合成孔径雷达天线打开 ALOS卫星是日本在年发射的地球资源卫星号和年发射的改进型地球观测卫星之后发射的又一颗更加先进的陆地观测技术卫星。大地彩虹──合成孔径雷达诺斯罗普·格鲁曼公司的RQA“全球鹰”是美国空军乃至全世界最先进的无人机。作为“高空持久性先进概念技术验证”(ACTD)计划的一部分包括“全球鹰”和“暗星”两个部分在内的“全球鹰”计划于年启动。“全球鹰”可同时携带光电、红外传感系统和合成孔径雷达带有多种有效载荷包括侧视合成孔径ERS卫星ERSERS欧空局分别于年和年发射。携带有多种有效载荷包括侧视合成孔径雷达(SAR)和风向散射计等装置)由于ERS()采用了先进的微波遥感技术来获取全天候与全天时的图象比起传统的光学遥感图象有着独特的优点。ERS雷达卫星影像太阳神A光学成像侦察卫星太阳神A光学成像侦察卫星 欧洲近日用俄罗斯宇宙M发射首颗雷达成像侦察卫星“合成孔径雷达放大镜”。它是德国第颗侦察卫星旨在帮助德国构建本国太空侦察体系从而引起了世界军事航天界的广泛关注。JSTARS代号E机身下装有一个米长的雷达舱即前机身下白色长形物体。利用舱内强劲的ANAPY多模式侧视相控阵I波段电子扫描合成孔径雷达合成孔径雷达(SAR)引言雷达采用实际孔径天线时设阵天线长度为L,均匀加权在远场条件下发射和接收均认为是平面波。若工作波长为λ来自偏离视轴方向的信号在天线端口处的相位是位置的函数。如果设目标方向偏离视轴θ角则回波信号的单程相位差φ(x)为利用雷达回波预测天气雷达回波测距雷达回波用复数形式表示的天线方向图函数F(θ)为()由回波信号的单程相位差φ(x)X为接收点偏离相位基准点的位置半功率点(用归一化方向函数):其功率方向图为上式是超越函数其图解为即或单程半功率波束宽度()定义在π处的瑞利分辨力为()由此得到的横向分辨力为(a)(b)收发双程时其半功率点分辩力可证明为()瑞利(~)RayleighBaron英国物理学家。原名JW斯特拉特。年月日生于埃塞克斯的威特姆年月日卒于同地。他进行了光栅分辨率和衍射的实验研究第一个对光学仪器的分辨率给出明确的定义对光谱学的研究起了重要作用。年诺贝尔物理学奖氩的发现SAR原理SAR有两种工作方式一种是对回波信号作聚焦处理另一种是非聚焦处理。雷达接收回波测定目标位置对于合成阵而言当目标处于无穷远处其回波可视为平面波而实际目标的距离往往不满足平面波照射的条件。对应于不同距离目标回波的波前是半径不同的球面波。平面波平面波三维图球面波前如果在接收机信号处理时对不同距离的球面波前分别予以相位补偿则对应于这样的处理称为聚焦处理。如果将合成阵各点上所接收的信号进行相参积累在积累前不改变各点接收信号间的相位关系即不加任何相位补偿则这种情况称为非聚焦处理。聚焦处理时SAR的方位线分辨力为()方位线分辨力和目标距离R无关这是一个很奇妙的特性在实际使用时带来很多好处。非聚焦处理时的方位线分辨力为()D为天线尺寸R为合成阵中心到目标的距离非聚焦处理时的合成孔径长度L较小可按远场平面波情况近似分析然后再加以修正。从视轴方向照射来的目标回波到达天线孔径的每一处是等相位的。非聚焦处理远场测试天线测试系统   紧缩场天线测试的紧缩场意思是指在一个相对小(紧缩)的空间里产生出传统远场天线测试所需要的平面波。小合成孔径的几何关系如下图示可认为与实际孔径天线相似。上图中偏离视轴横向距离y处目标回波的收、发双程相位差为此外x=vpt是载机运动时产生的vp为载机飞行速度。θ为偏离视轴的方位角。当θ很小时满足以下关系:()因为在合成孔径时每个阵元收到的回波相位差是发、收双程的因而较一般实际孔径天线时相位差增加倍。y为在距离R处偏离波束指向的横向距离。式中()所得结果与实际孔径的天线类似:ALOS号合成孔径雷达天线用孔径长度L=vpT表示的横向分辨力为(a)按π幅度处定义的瑞利分辨力则为(b)横向分辨力与合成孔径天线的长度L直接联系在非聚处理时L值应是多少下面予以讨论实际工作情况下目标与天线间的距离不是无穷大合成孔径边缘处收到的点目标回波存在相位差。在非聚焦处理时阵面上信号的相位差将影响合成孔径天线波束展宽和副瓣恶化为此孔径L受到限制。从图中可看到以y=为基准在孔径L的边缘处到达目标的距离也发生ΔR的变化即()()聚焦处理时由阵列边缘产生的平方项可以在信号处理过程中予以补偿此时合成孔径长度由阵元波束宽度所覆盖的长度Le所决定:()聚焦处理)天线阵列观点式中D为实际阵元天线孔径λD为阵元的瑞利方向图宽度。因此合成孔径雷达的横向分辨率为此时的横向线分辨力与目标距离P无关且与阵元尺寸D成正比这是完全不同于实际孔径天线的。聚焦处理时要补偿由边缘波差产生的平方相位差即要做信号处理因此首先要分析工作过程中点目标回波的性质。月蚀计划FB月蚀计划:F“聚焦”目标来达到最大雷达回波强度火控流程E与其上的合成孔径雷ANAPY澳大利亚“楔尾”预警机和机上的MESA多功能电子扫描阵列雷达天线图片创新的小型电控天线阵列天线阵)脉冲压缩技术的观点我们也可以从脉冲压缩技术的观点来阐述合成孔径雷达的原理。现将目标(地面的某一处)作为点源来分析:图动目标坐标共多卜勒频率距离(时间)的关系根据多卜勒效应可知当雷达与目标存在相对运动时双程产生的多卜勒频率为目标作等速直线飞行时垂直于其航线方向的某一目标相对于飞机的径向速度是变化的。在角度θ不大时因为而x=vt所以多卜勒频移fd与x或t的关系近似为直线见图(b)。这一点可以进一步由图得到证明图中雷达与目标之间的距离R与雷达位置x的关系为当角度不大时忽略高次项d,则球面波引起的波程差为()由波程差引起的相对相移(双程相移)为()由雷达运动引起的多卜勒频移为()由式()可知相移φ与x呈平方关系。香港机场的多普勒雷达图动目标坐标及其相位距离(或时间)的关系(a)动目标坐标(b)相位距离(时间)关系图动目标坐标及其相位一距离(时间)的关系这就说明雷达接收机收到的将是一个线性调频信号其宽度等于单个天线波束宽度所决定的能收到信号的时间。这个信号若采用一般检取振幅显示的办法显示则显示器画面的亮弧将与单个天线波束宽度一致即角分辨度由单个天线决定。如前分析这是不能满足要求的。既然接收到的信号是线性调频信号那么能否用线性调频信号的脉冲压缩网络使收到的信号变窄呢当然是可以的。我们知道线性调频信号经过匹配滤波器之后脉冲包络受到压缩这等效于把天线的波束宽度变窄了从而提高了角度分辨力。不过这时所用x轴(或时间t)不是目标的斜距离而是代表θ即方位角度变化。所以压缩后的信号是提高角分辨力而不是提高距离分辨力这个信号宽度远大于信号往返于最大作用距离的时间如果为脉冲法工作则远大于信号重复周期。雷达接收机及其处理装置脉冲压缩k不连续发射连续发射FD上安装休斯公司的ANAWG脉冲多普勒雷达把辐射信号以复信号形式表示为()它经过点目标反射后又到达雷达天线。设该点目标的点反射系数为K(为了简化先略去方向图的影响)则反射信号为()通常飞机高度远小于距离故()式中td为双程延迟时间R相当于航路捷径的垂直距离。通常xR故()代入()式中第二项相移是垂直距离R引起的为一个常量第三项相移为沿x轴的且与接收单元天线位置有关的相移与x成非线性关系。式中v为飞机飞行速度令第三项相移为()()根据已学知识可知相位函数随时间成平方关系的信号为线性调频信号其角频率为ω=ωμt=ωbvt()其中可见调频信号的角频率变化速度μ与飞机速度的平方成正比与垂直距离成反比。这些可以从角速度与径向速度的变化图中直观地看出来。全相参双偏振多普勒天气雷达因此飞机运动时目标角位置的有用信息主要包含于相位函数φ(x)之中这个φ(x)或多卜勒频率变化情况可从检波器输出端得到。这个信号也可叫零中频信号即多卜勒频率信号或叫相参视频。()微波系统的天线介绍天线的方向性图所以()                                                                                                                                                                                            辐射分布图半功率波瓣宽度卡塞格倫天線是另一種在微波通信中常用的天線它是從拋物線演變而來的。卡塞格倫天線由三部分組成即主反射器、副反射器和輻射源。其中主反射器為旋轉拋物面副反射面為旋轉雙曲面。卡塞格倫天線卡塞格倫天線工作原理卡塞格倫天線又D为实际天线孔径,所以()()即最高多卜勒频率等于单个天线孔径的倒数为一常量。因为频偏为fmax所以线性调频信号的调频带宽为()在聚焦处理时压缩脉冲宽度为()与输出波形的dB宽度一致(τ也是用时宽表示的方位线分辨力)。用x表示的方位线分辨力为()式()表明用脉冲压缩原理导出的结果与用合成阵列导出的结果一致。图合成孔径雷达的照射情况与频移情况铅垂面(b)水平面(c)不同距离目标的照射情况(d)不同距离目标的多卜勒频移SAR为脉冲工作状态时由于是对连续信号取样这时将存在二维模糊。方位角模糊是由于在脉冲工作状态时在每个位置上发收一个脉冲经过d=vTr时间后再发射接收下一个回波脉冲。离散天线阵列的方向图具有栅瓣多值性。合成孔径雷达的模糊问题“飞豹”脉冲多普勒雷达的平面狭缝天线飞豹战斗轰炸机精确定位杀手锏"中华飞豹"合成孔径天线方向图函数F(θ)为()“飞豹”战斗轰炸机由于收发往返双程的相位差故上式较一般的阵列天线方向图中的相角值增加倍。脉冲工作状态时合成孔径雷达阵元距离d=vTr,v为平台速度Tr为脉冲重复周期。()式的函数具有栅瓣多值性栅瓣或模糊波束的位置为n为整数()图模糊波束指向n=为第一对模糊波束位置。n=第一对模糊波束位置第一对模糊指向角θm不大时n为其它整数时还有栅瓣出现。这些栅瓣形成一列方位角几乎是等间隔且幅度相等的波瓣列。SAR要测的是θ=°这个合成波束所对准的地面目标区而其他合成模糊波束对方向所接收的回波形成了重叠在所要求地面目标区上的干扰信号必须抑制掉这些干扰才能获得目标区的清晰图像。以色列狮式战斗机ELM多模态脉冲多普勒雷达图用真实天线波瓣抑制合成模糊波束如果SAR天线的实际孔径尺寸为D则其方向图函数为该方向图的零点位置在:即()模糊栅瓣不产生影响的条件是阵列模糊栅瓣的正与实际天线零点位置重合即因为所以D=d=vTr()KLJ机载X波段脉冲多普勒雷达图正侧视雷达测绘时的几何关系图当SAR对地面测绘时其几何关系如图所示。如果保证测绘最近点的回波和最远点的回波不产生模糊则应满足如下关系:当天线下视角为α仰角波束宽度为αr时所照射到的地面距离尺寸则为Tg=Tr′secαTr′为远近回波脉冲的距离间隔。距离不模糊的基本关系为而地面尺寸Tg又和仰角波束宽度αr有关:Tg≈Rαr代入上式后得到波束宽度αr的限制值为式中一般雷达方程的单个脉冲回波时的信噪比为()Pt为发射机辐射脉冲功率G为天线增益λ为工作波长Ld为各种损失k为玻兹曼常数σ为目标的有效截面积Fs为系统噪声系数。SAR的距离方程对面反射目标的有效截面积在分辨单元内为()D为方位直线分辨力D为实际天线孔径tp为脉冲宽度β为侧视雷达波束俯角σ为地面单位面积的散射系数。飞机飞过时目标的照射时间为θRv,θ为单个天线半功率点波束宽度。这个时候内积累的脉冲数为式中fr为重复频率。RDM多功能多普勒雷达如果设这个分辨单元的反射回波保持相参则NB个脉冲积累后信噪比提高NB倍。积累后的信噪比为或()()可见合成孔径雷达的辐射功率与距离R的立方成正比与飞行成正比与方位分辨力D无关而与躏了分辨力成反比。图SAR数字处理框图SAR的信号处理图示为一个距离、方位二维压缩均采用频域匹配滤波(相关)处理的方框图。输入数据块为各重复周期依次排列的时域回波数据信号si·(t)在时间上扩展到t接着将每个周期的时间信号做FFT变为依交的频域信号Si(f)频域回波和匹配滤波频谱函数S*i(f)相乘后再经FFT处理变为压缩后的时间信号仍按重复周期依次排列存入。下面进行方位维的压缩处理、此时是按不同周期的同一距离单元的数据处理故经拐角存储器输出获得所需组处理数据方位处理的模式与距离上的压缩相同。最后输出数据是经过两维压缩的图像。“爱国者”导弹脉冲多普勒处理器DCDC是美国道格拉斯研制的四发动机大型喷气客机年月开始设计。早期生产种不同型别各型几何尺寸、气动特点和主要系统基本相同主要区别是选用不同的发动机。DC和系列共获架订货年全部交付完毕。DC返回

  很多人都会好奇,为什么中国女子怀孕,会说身怀六甲呢?原来这六甲来源“天干”,即甲子、甲寅、甲辰、甲午、甲申、甲戌六个甲日,是象征着生命起始的日子。由于天干地支这一历法与古人的生活息息相关,并被赋予了神秘的符号内容,因此成为了我们研究古人智慧及其生活方式的重要资料。

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