武器合成问题

什么是合成孔径雷达？

在未来的高技术战争中，及时、准确地获得敌人的军事 行 动，对于做出正确的应急反应，获取战争的主动权具有举足轻 重的作用。带合成孔径的现代雷达必将在未来战争中发挥重 要作用。 　　20世纪90年代，美国的一系列研究表明，在搜索机动目标 和 装甲设备方面，空基和宇宙基雷达系统是最有发展前景的预 警系统。 近几年来，许多国家都在研制有发展前景的星载和无 人机载雷达侦察系统——合成孔径雷达。带合成孔径的现代 雷达不同于光学和红外探测系统，它可以在任何时间、任何气 象条件、任何能见度的情况下，“看清”目标的真实面貌。 　　早先人们是用真实孔径成像雷达作地形测绘，其分辨率 不 高，例如，用真实孔...全部

  在未来的高技术战争中，及时、准确地获得敌人的军事 行 动，对于做出正确的应急反应，获取战争的主动权具有举足轻 重的作用。带合成孔径的现代雷达必将在未来战争中发挥重 要作用。 　　20世纪90年代，美国的一系列研究表明，在搜索机动目标 和 装甲设备方面，空基和宇宙基雷达系统是最有发展前景的预 警系统。
  近几年来，许多国家都在研制有发展前景的星载和无 人机载雷达侦察系统——合成孔径雷达。带合成孔径的现代 雷达不同于光学和红外探测系统，它可以在任何时间、任何气 象条件、任何能见度的情况下，“看清”目标的真实面貌。
   　　早先人们是用真实孔径成像雷达作地形测绘，其分辨率 不 高，例如，用真实孔径成像雷达所获得的某城市的雷达成像照 片，由于距离、方位分辨率都不高，只能分辨出一些大面积 的目标。于是，科研人员要寻找提高分辨率的新方法。
   　　通常，方位分辨率是靠窄的天线波束得到的。机载雷达 的 天线波束很难小于2°，此时在100公里处得到的方位分辨率是3 500米。显然这一分辨率太差，若要再压窄天线波束就意味着要 加大天线孔径，这又受到机上空间限制，怎么解决这一矛盾 呢? 　　美国密西根大学的科研人员发现：一条很长的线阵天线 具 有很高的方位分辨率，这是因为它的每个天线单元同时同相位 辐射并接收回波信号，它可以形成很窄的天线波束。
  他们想 ，能不能让每个天线单元不是同时辐射和接收，而是依次序辐 射和接收，将所有单元的接收信号经过信息存储和处理，同 相相加，其效果等效于各单元同时辐射和接收的长线阵。实践 证明了他们的推断是正确的，人们称这一概念为“合成孔径 天线”，采用这种天线的雷达称作“合成孔径雷达”。
   　　英国科学家赖尔根据上述原理，设计并制造了世界上最 大 口径的阵列天线，它由27个直径为25米的抛物面天线组成，按 丫形排列，每个臂长约21公里，各个天线的间距不等，通过电 脑控制，采用富里叶综合法，方位角分辨率达到06秒，突破 了天文光学望远镜角分辨率为1秒的极限。
  很明显，将这种方 法搬到飞机和卫星上是行不通的。 　　于是，科学家们设想将卫星上的雷达在轨道上的各个不 同位置所辐射的信号作同相相加，并且将其接收的目标反射的回 波 信号也同相相加，其结果等效于一个人工合成的很长的线阵 各单元同时辐射和接收的效果。
  由于卫星观测的目标是运动的 ，因此要利用目标运动产生的多普勒频移效应，来提高方位 分辨率，它与天线波束宽度无关，合成的孔径愈大，方位分辨 率就愈高，这与其他类型的雷达的角分辨率的机理是不同的 。
   　　如今大多数星载合成孔径雷达的成像及数据处理尚不能 实 时完成，而是通过一个宽带数据链发送到地面接收站，再由地 面站的地图测绘记录仪对采集的数据进行处理，并对合成图 像进行光学加工，使其成为可判读的图像胶片。
   　　合成孔径雷达自50年代至今已经历了四代。它们的方位 和 距离分辨率分别为：15×15；3×3；1。5×1。5；0。7×0。7平方米。 　　新世纪对合成孔径雷达的要求已不再局限于全天候和全 天 时侦察，而是要求它可以穿透云雾以及植被，还能探测一定深 度的地表目标，能显示动目标和实时传送图像等。
  美国五角 大楼新近对合成孔径雷达提出的要求是：一、能提供地面照片 的分辨率为0。3～3米；二、能自动发现时速为4～100千米的动目 标；三、可以多频段、多极化、多入射角方式工作，能获得 多种图像以辨真伪，有识别隐身目标的功能；四、有自我保护 功能，能在不飞越敌方阵地上空的情况下，探测敌方纵深100 ～200千米内的目标。
  有多种工作模式，能时空自适应处理，能 抗干扰，被发现的概率小；五、要微型化和轻量化；六、性 能价格比高；七、要多功能一体化。 　　美国中央情报局对其最青睐的空中间谍I－Gant无人机进 行 了更新，安装了重115磅的新型合成孔径雷达Lynx，其分辨率为4 英尺。
  它可以在2。5万英尺的高空，不分昼夜地穿透16英里以外 的云、雨、雾和植被，形成的图像如同照片一样清晰。在远离 35英里处，可达到1英尺的分辨率，在最佳分辨率的情况下， 甚至可以看清软湿地面上的脚印。
  该雷达工作在Ku波段(即16。7 吉赫左右)。通用原子能公司正在改进，要将Lynx雷达微型化， 以适应微型无人机和微型卫星的需要，还将增加逆合成孔径雷 达、动目标显示和射频识别，并使其智能化，让图像便于理 解。
   　　今年4月，美空军对安装合成孔径雷达的F－16战机进行了 试 验，在距华盛顿370千米处，向位于国防部的一个地面站传送 图像；再由任务计划员将图像转换成目标数据并转发出去。将 来要把目标数据处理部分直接安装到F－16战机上，不再通过 地面站。
  该雷达的作用距离为120千米，每小时扫描面积达5万 平方千米。诺思罗普格鲁曼电子传感器和系统部门已经完成合 成孔径雷达对战术重要区域的地面成像任务，主要对F－16C/D 进行改进设计，正加紧研制第五代带有源电扫阵列天线的雷达 。
  该公司还将为美空军“捕食者”无人机提供34台合成孔径雷 达。准备在2004或2005年使用捷变波束雷达。 　　去年11月，美国航空航天局(NASA)与国家图像成像局(NIMA) 合 作进行一项试验，利用C/X双波段干涉合成孔径雷达获得近80小 时的地形数据，它所覆盖的地球陆地表面约5900万平方千米， 覆盖了从北纬60°到南纬56°之间的广大地域。
  该雷达的数据 可以实时下行链接传输。在航天飞机上有39英尺长、13英尺宽 的SIR－C天线，供C/X双波段合成孔径雷达使用。在航天飞机外 的吊舱里还有60米长的可展开式天线，由逆合成孔径雷达使用 ，最终可以获得三维数字地形图。
  此数字地形图有助于提高武 器瞄准精度，增强军事任务的全面规划性，可以使虚拟训练 更加逼真，还可以对飞机进行更精确导航，为土壤流失、地震 、洪水灾害等提供三维图像。收起