火控雷達是如何對目標進行鎖定的?
來源:科普中國
發(fā)布時間:2024-09-20
瀏覽次數:14059

 ??版權歸原作者所有,如有侵權,請聯系我們

簡單來說,雷達的工作無非是兩件事,掃描和跟蹤。掃描,就是將目標檢測出來,并獲取其距離、方位、速度等參數。雷達截獲目標后,就可以轉為自動跟蹤,即在一段時間內持續(xù)觀測和記錄目標的航跡,并計算出下一步目標出現的位置。雷達的跟蹤,就是通常我們所說的“鎖定”。

  雷達對單個目標的跟蹤,包括距離跟蹤和角度跟蹤。

  在距離跟蹤里,目標回波信號與跟蹤脈沖共同進入時間鑒別器,對二者的時間差進行比較,之后誤差電壓會輸出至控制器,控制跟蹤脈沖發(fā)生器提前或延遲工作,使跟蹤脈沖與回波信號趨于重合,以實現距離自動跟蹤。

  角度自動跟蹤則依靠角誤差檢波器檢出誤差信號,隨后,經過放大的角誤差信號會驅動雷達天線的俯仰和方位伺服電機(相控陣雷達上是移相器),行成閉環(huán)控制,使雷達波束始終自動對準目標。

  雷達的跟蹤,在技術手段上主要有四種體制。

  第一,單目標跟蹤(STT)。早期的炮瞄雷達、火控雷達采用這種體制,而對于現代火控雷達,STT只是工作模式之一,可用于引導半主動制導導彈攻擊目標。這種跟蹤體制下,雷達會對準單個目標發(fā)出更頻繁的脈沖,典型的重訪時間為0.1秒,也就是1秒鐘對目標完成10次量測,實現對機動目標的精確跟蹤。好比追星族在路上看到一位明星,就開始目不轉睛地盯著看,脖子一直跟著轉,直到目標走出視野。

  第二,自動檢測及跟蹤(ADT)。常用于民用空管雷達和軍用對空監(jiān)視雷達、機載預警雷達。在這種體制中,雷達天線不會因為跟蹤目標而“凝視”某個方向,掃描時怎么轉的現在還怎么轉,通過多次掃描目標,利用數據處理技術對屬于同一目標的數據進行關聯,逐一形成每個目標的航跡。其數據率受制于雷達天線旋轉的速度,目標重訪時間為1~12s,但優(yōu)勢在于能同時跟蹤大批量目標。好比追星族在機場候機大廳四下打望,看到了來自不同方向的影帝、歌后、女團、鮮肉,但他不盯著其中任何一個人看,只是統(tǒng)統(tǒng)記在腦子里,依舊繼續(xù)打望。

  ?

  ▲ 監(jiān)視雷達多采用自動檢測及跟蹤或邊掃描邊跟蹤的模式,比如圖中E-3A預警機安裝的AN/APY-1雷達,在順次獲得目標7次回波后即可建立跟蹤。

  第三,邊掃描邊跟蹤(TWS)。曾廣泛用于早期的飛機著陸引導雷達、火控雷達和機載雷達。它與上面ADT體制的區(qū)別在于,觀測區(qū)域更小,所以能在對一片扇形區(qū)域進行快速掃描的同時,完成多個目標跟蹤。好比追星族只盯著機場到達口,飛速打量著出來的每個人,并把明星從人堆里區(qū)分出來。

  ?

  ▲ 機械掃描的火控雷達處理多目標的能力相對有限,圖為SU-27早期型裝備的N001雷達,在邊掃描邊跟蹤模式下能同時跟蹤10個目標,確定打擊目標后轉為單目標跟蹤方式,引導R-27導彈攻擊。

  第四,相控陣跟蹤。電掃相控陣技術的出現,使雷達波束能夠在毫秒級的時間內轉換掃描方向,因此既有STT的高數據率,也具備ADT的多目標探測能力,是現代火控雷達的更好選擇。就好比成百上千個追星族站成幾排,一人拿著個激光筆,看見各自的偶像就用光束照過去。

  ?

  ▲ 相控陣雷達的波束控制能力強悍,使機載雷達能實現對10~20個目標的同時跟蹤。圖為裝備F/A-18E/F的AN/APG-79有源相控陣雷達,可同時跟蹤20個目標。

  馬巖:軍事科普活躍作者,畢業(yè)于解放軍理工大學,有多年部隊信息化部門任職經歷,擅于普及電子戰(zhàn)相關知識。近年來累計發(fā)表科普作品20余萬字,負責少年兒童出版社第六版《十萬個為什么》叢書的雷達與電子戰(zhàn)部分。?

  出品:科普中國?

  作者:馬巖?

  策劃:金赫?

  監(jiān)制:光明網科普事業(yè)部?


聽說,打賞我的人最后都找到了真愛。
做科普,我們是認真的!
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
  • 參加最新科普活動
  • 認識科普小朋友
  • 成為科學小記者