雙基地雷達(dá)概述

1、“平面內(nèi)”地雜波散射系數(shù)Domville對(duì)X波段、垂直極化條件下的包括開(kāi)闊草地、樹(shù)林和建筑物在內(nèi)的鄉(xiāng)村地面的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了總結(jié)，并給出了如圖25.10108所示的。Domville稱，由于數(shù)據(jù)來(lái)自不同的雜波源，并且是不同地形的平均，因此雖然這些數(shù)據(jù)有時(shí)可能會(huì)有10dB的差異；但是任一數(shù)據(jù)組的原始數(shù)據(jù)均散布在14.5dB之間。測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)由直線s=i、i =90、s =90附近及前向散射區(qū)沿鏡像脊附近的那些點(diǎn)組成，其余的數(shù)據(jù)則是內(nèi)插值。Domville還總結(jié)了森林和市區(qū)的“平面內(nèi)”測(cè)量數(shù)據(jù)108。所有的Domville測(cè)量地形的B0等值線都具有相似的形狀。市區(qū)的B0普遍比森林高出36dB。但鏡像脊

2、的范圍較小。由于森林地形是更均勻的散射體，因此B0的錐狀等值線延伸到前向散射象限（s 90）。鏡像脊的范圍較鄉(xiāng)村地面小且幅度約低16dB。森林地形的其他B0值在s 90時(shí)和鄉(xiāng)村地面的B0的值相似。Domville報(bào)道109，對(duì)小平面外角（165），觀測(cè)到的鄉(xiāng)村地面和森林地形的B0在小i時(shí)沒(méi)有明顯地變化。同樣，在小i的條件下，鄉(xiāng)村地面和森林地形的B0在水平極化、垂直極化和交叉極化之間也沒(méi)有觀察到明顯地變化。半沙地在在i-1時(shí)，水水平和垂垂直極化化測(cè)量的的B0值都是是-40ddB1110。交叉叉極化的的測(cè)量值值則低55100dB。而且當(dāng)當(dāng)從1880變到到1655時(shí)，B0約以每每度0.3dBB衰減。

3、盡管地形形條件不不同，但但是Coost的的“平面內(nèi)內(nèi)”數(shù)據(jù)442和和Dommvillle的的數(shù)據(jù)1088的吻吻合程度度仍約為為10ddB之內(nèi)內(nèi)。即使使地形條條件更均均勻，CCostt的數(shù)據(jù)據(jù)曲線并并不總是是單調(diào)地地接近雙雙基地鏡鏡像脊區(qū)區(qū)。Domvvillle的“平面內(nèi)內(nèi)”地雜波波數(shù)據(jù)可可以分成成3個(gè)區(qū)區(qū)：i-3或s-3的低擦擦地角區(qū)區(qū)（如圖圖25.10所所示中的的單影線線區(qū)）；1400(i +s)2200的鏡像像脊區(qū)（如圖225.110所示示中的打打點(diǎn)區(qū)）；雙基基地散射射區(qū)（如如圖255.100所示中中的陰影影區(qū)）。每個(gè)區(qū)區(qū)域都能能通過(guò)“半經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)性處理理（包括括那些用用于擬合合測(cè)量數(shù)數(shù)據(jù)的任

4、任意常數(shù)數(shù)）”進(jìn)行建建模。圖25.10X波段段垂直極極化平面面內(nèi)（=1800）鄉(xiāng)村村地面RRCS數(shù)數(shù)據(jù)1108低入射余余角散射射區(qū)和雙雙基地散散射區(qū)是是根據(jù)等等單基地地雜波模模型建立立的，即即 （25.20）式中，MM0為單基基地散射射系數(shù)；I為如圖圖25.9所示示中的單單基地角角或入射射角；為為歸一化化反射率率系數(shù)，對(duì)農(nóng)田田，-15ddB；對(duì)對(duì)長(zhǎng)有樹(shù)樹(shù)木的丘丘陵，-10 dB1233。等雙基地地散射區(qū)區(qū)模型可可用修正正的單-雙基地地等效原原理（見(jiàn)見(jiàn)25.8節(jié)）得到，此時(shí)式式（255.200）中的的sinni可用入入射角正正弦值和和散射角角正弦值值的幾何何平均值值（siinisinns）1/2

5、2來(lái)代替替，有1233 （255.211）式中，(B0)b為雙基基地散射射區(qū)散射射系數(shù)。這時(shí)，可以根根據(jù)如圖圖25.10所所示中的的沿i=s那條線線的單基基地?cái)?shù)據(jù)據(jù)把值估估算出來(lái)來(lái)。在式式（255.200）中，用=-16ddB得到到的值與與單基地地?cái)?shù)據(jù)的的吻合程程度在22dB以以內(nèi)，式式（255.211）用=-16ddB得到到的值與與雙基地地?cái)?shù)據(jù)的的吻合程程度在33dB以以內(nèi)（包包括前向向象限的的小三角角形區(qū)域域）。用入射角角和散射射角的算算術(shù)平均均的正弦弦值siin(i+s)/2可表示示低入射射余角區(qū)區(qū)模型，有 （225.222）式中，(B0)1是低入入射余角角區(qū)的散散射系數(shù)數(shù)。取=-16d

6、dB所得得出結(jié)果果的吻合合程度大大約也是是3dBB，包括括如圖225.110所示示中的右右上角的的小四邊邊形區(qū)域域。因?yàn)闉?i+s)/2i/2，所以式式（255.222）是單單-雙基地地等效定定理的精精確應(yīng)用用。在入入射余角角非常低低的情況況下（ii或s 22和i+s110000、B00ddB時(shí)，在鏡像像脊區(qū)內(nèi)內(nèi)可達(dá)到到+100dB。水平極極化時(shí)的的B0一般比比垂直極極化時(shí)低低155dB1099，但但和數(shù)據(jù)據(jù)的偏差差相比并并不重要要。當(dāng)ii1時(shí)，交叉極極化（VVH）測(cè)測(cè)得的BB0值比共共極化（VV）的值低低1015ddB，但但當(dāng)i3時(shí)，只只低58dBB433?！捌矫嫱馔狻鄙⑸湎迪禂?shù)有限的“平面

7、外外”地雜波波測(cè)量42111111221115 也已已經(jīng)進(jìn)行行過(guò)。CCostt422和UUlabby1115的數(shù)據(jù)據(jù)表明，由于它它們和LLarsson11111112的數(shù)據(jù)據(jù)之間存存在著合合理然而而又有限限的相關(guān)關(guān)性，因因此似乎乎不是一一個(gè)令人人滿意的的可用數(shù)數(shù)據(jù)模型型。但是，各各種極化化的一般般變化趨趨勢(shì)是明明顯的。首先，當(dāng)趨近近90時(shí)，B0值常趨趨近一個(gè)個(gè)比單基基地（II=s，=1880）值值低100200dB的的最小值值。其次次，在1400的情況況下，即即角度接接近“平面內(nèi)內(nèi)”，“平面外外”的B0值和“平面內(nèi)內(nèi)”的B0值沒(méi)有有明顯的的差別（約在55dB范范圍內(nèi)）。限制制條件1400則是根

8、根據(jù)Ullabyy和Laarsoon的數(shù)數(shù)據(jù)得出出的。在i和ss接近擦擦地入射射（即ii，sL或Lcu時(shí)，這這種近似似是合理理的。圖25.11 單波波束連續(xù)續(xù)掃描情情況下的的脈沖追追趕脈沖追趕趕的其他他實(shí)現(xiàn)方方案也是是可行的的。一種種想法是是保留nn-波束束接收天天線，兩兩個(gè)接收收信號(hào)處處理器（RSPP）按時(shí)時(shí)分復(fù)用用工作，橫跨這這n個(gè)波束束。一個(gè)個(gè)RSPP步進(jìn)處處理偶數(shù)數(shù)波束，另一個(gè)個(gè)步進(jìn)處處理奇數(shù)數(shù)波束，這樣就就能同時(shí)時(shí)處理各各波束對(duì)對(duì)內(nèi)的回回波信號(hào)號(hào)：（11，2），（22，3），（33，4）等等。這種蛙蛙跳式順順序在收收、發(fā)波波束重疊疊區(qū)應(yīng)能能截獲所所有的回回波。第二種想想法是用用兩個(gè)波

9、波束和兩兩個(gè)RSSP步進(jìn)進(jìn)式地掃掃描由原原n-波束束天線所所覆蓋的的空間。它采用用同樣的的蛙跳順順序。這這兩種想想法都以以一個(gè)波波束寬度度為單位位進(jìn)行波波束取樣樣或步進(jìn)進(jìn)，從而而降低對(duì)對(duì)分級(jí)波波束掃描描的要求求。由于于這兩種種想法在在波束切切換之前前都處理理來(lái)自兩兩個(gè)波束束寬度內(nèi)內(nèi)的回波波信號(hào)，因此波波束駐留留時(shí)間TTb近似為為2(R)mRR/c，且步步進(jìn)率為為T(mén)b-1。這里里近似假假定的相相移時(shí)延延和穩(wěn)定定時(shí)間可可以忽略略。波束同步步掃描如果雙基基地監(jiān)視視雷達(dá)的的收、發(fā)發(fā)都使用用高增益益掃描天天線，則則雷達(dá)能能量就沒(méi)沒(méi)有得到到充分利利用。這這是因?yàn)闉樵谌我灰唤o定的的時(shí)間里里，只有有當(dāng)目標(biāo)標(biāo)落

10、在兩兩個(gè)波束束的重疊疊區(qū)（雙雙基地“足跡”）內(nèi)才才能被觀觀察到。對(duì)接收收機(jī)來(lái)說(shuō)說(shuō)，在“足跡”外被發(fā)發(fā)射波束束照射的的目標(biāo)被被認(rèn)為是是被丟失失了。解解決波束束同步的的掃描問(wèn)問(wèn)題有44種可能能的補(bǔ)救救方法：（1）在接收收波束完完成一個(gè)個(gè)監(jiān)視區(qū)區(qū)域的掃掃描時(shí)間間內(nèi)，發(fā)發(fā)射波束束固定，然后發(fā)發(fā)射波束束步進(jìn)一一個(gè)波束束寬度到到第二個(gè)個(gè)監(jiān)視區(qū)區(qū)域，如如此直到到發(fā)射波波束步進(jìn)進(jìn)掃過(guò)整整個(gè)監(jiān)視視扇區(qū)；（2）發(fā)射波波束掃描描，用多多個(gè)同時(shí)時(shí)接收波波束來(lái)覆覆蓋監(jiān)視視扇區(qū)；（3）發(fā)射波波束掃描描，接收收波束追追趕發(fā)射射脈沖；（4）發(fā)射寬寬波束泛泛光照射射監(jiān)視扇扇區(qū)，接接收波束束在監(jiān)視視扇區(qū)內(nèi)內(nèi)掃描。方法（1）和和（

11、4）需要專專用的發(fā)發(fā)射機(jī)，而方法法（2）和（33）則不不需要。步進(jìn)掃描描發(fā)射機(jī)機(jī)的補(bǔ)救救方法增增加了警警戒區(qū)域域內(nèi)發(fā)射射波束步步進(jìn)的次次數(shù)。這這種增加加對(duì)用做做監(jiān)視而而言通常常是不能能接受的的，因而而極少考考慮采用用這種方方法。采采用多波波束接收收的同步步法則可可使發(fā)射射波束駐駐留在監(jiān)監(jiān)視幀域域的時(shí)間間保持不不變，但但卻使接接收機(jī)的的成本升升高，復(fù)復(fù)雜性增增大。這這是因?yàn)闉樗故褂枚嗖úㄊ炀€線，并且且每個(gè)波波束都要要用一路路RSPP。脈沖沖追趕同同步法不不需要多多個(gè)波束束和多路路RSPP，但代代價(jià)是要要使用無(wú)無(wú)慣性（相控陣陣）天線線。這種種天線要要求復(fù)雜雜而又精精確的波波束控制制時(shí)間表表和

12、/或或多路復(fù)復(fù)用，這這取決于于系統(tǒng)的的配置。泛光發(fā)發(fā)射機(jī)的的同步法法消除了了這些復(fù)復(fù)雜性。它具有有數(shù)據(jù)率率高同時(shí)時(shí)又能服服務(wù)于多多個(gè)接收收機(jī)的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。其其代價(jià)為為信噪比比降低，這是GGT降低的的直接結(jié)結(jié)果，它它還引起起副瓣雜雜波電平平的增大大。簡(jiǎn)言言之，在在波束同同步掃描描的問(wèn)題題上，若若想不使使監(jiān)視性性能惡化化，則不不存在簡(jiǎn)簡(jiǎn)單而又又廉價(jià)的的補(bǔ)救方方案 。副瓣雜波波和單基地地雷達(dá)一一樣，雙雙基地雷雷達(dá)也必必須對(duì)抗抗副瓣雜雜波。當(dāng)當(dāng)收發(fā)都都為陸基基且以基基線距離離分置時(shí)時(shí)，只有有來(lái)自對(duì)對(duì)發(fā)射機(jī)機(jī)和接收收機(jī)都具具有滿足足視線（LOSS）區(qū)域域的地雜雜波才能能進(jìn)入接接收天線線副瓣。對(duì)光滑滑地面，用

13、共同同覆蓋面面積Ac來(lái)定義義這個(gè)區(qū)區(qū)域。根根據(jù)式（25.9）、（225.110）和和式（225.112），當(dāng)ht=0且且L時(shí)，地地雜波的的Ac等于零零，沒(méi)有有副瓣雜雜波（或或主瓣雜雜波）進(jìn)進(jìn)入接收收天線。雙基地地雷達(dá)在在熱噪聲聲背景下下能檢測(cè)測(cè)出那些些對(duì)發(fā)射射機(jī)和接接收機(jī)都都能滿足足視線要要求的目目標(biāo)。這這類似于于單基地地雷達(dá)能能檢測(cè)出出距離rrT以外的的目標(biāo)。上面的推推導(dǎo)只適適用于海海表面，對(duì)陸地地卻很少少有效。在陸地地，變化化的地形形在LrR+rT時(shí)，會(huì)會(huì)形成雜雜波視線線而增大大雜波電電平。當(dāng)發(fā)射機(jī)機(jī)和/或或接收機(jī)機(jī)被升高高或機(jī)載載時(shí)，視視線的約約束大為為減輕，但不一一定會(huì)消消除。在在這種

14、情情況下，雙基地地雷達(dá)會(huì)會(huì)遇到特特有的兩兩個(gè)雜波波問(wèn)題。第一個(gè)個(gè)雜波發(fā)發(fā)生在使使用泛光光發(fā)射波波束的情情形，僅僅有單程程接收天天線副瓣瓣使副瓣瓣雜波電電平下降降，而單單基地雷雷達(dá)有雙雙程副瓣瓣雜波下下降。第二個(gè)雜雜波發(fā)生生在發(fā)射射機(jī)和/或接收收機(jī)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的情形形，如機(jī)機(jī)載。這這時(shí)，雙雙基地雜雜波的多多普勒回回波出現(xiàn)現(xiàn)失真和和展寬，與每一一片雜波波區(qū)的幾幾何位置置和收發(fā)發(fā)平臺(tái)的的運(yùn)動(dòng)狀狀況有關(guān)關(guān)。多普普勒失真真用多普普勒等值值線來(lái)定定義，式式（255.188）給出了了兩維坐坐標(biāo)下平平坦地面面的多普普勒等值值線。多多普勒失失真與距距離和角角度有關(guān)關(guān)。機(jī)載載單基地地雷達(dá)不不存在距距離失真真效應(yīng)。特定副

15、副瓣距離離單元上上的雜波波展寬以以該距離離單元內(nèi)內(nèi)存在的的多普勒勒失真為為中心。伴隨雜波波電平的的增大，這些失失真和展展寬效應(yīng)應(yīng)使得雙雙基地雷雷達(dá)在雜雜波中檢檢測(cè)目標(biāo)標(biāo)的能力力變得相相當(dāng)復(fù)雜雜。其補(bǔ)補(bǔ)救辦法法包括使使用常規(guī)規(guī)的多普普勒濾波波和大時(shí)時(shí)間-帶帶寬波形形；可能能的話，合理地地使用遮遮蔽；控控制幾何何關(guān)系，特別是是在使用用專用式式或合作作式發(fā)射射機(jī)的雙雙基地雷雷達(dá)中；設(shè)計(jì)非非常低的的接收（可能的的話，也也包括發(fā)發(fā)射）天天線副瓣瓣電平；對(duì)產(chǎn)生生離散雜雜波回波波的副瓣瓣消隱；對(duì)均勻勻雜波在在恒虛警警率（CCFARR）單元元內(nèi)進(jìn)行行距離或或距離-多普勒勒平均；空間切切除雜波波回波。最后一一項(xiàng)

16、技術(shù)術(shù)的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)依賴于于已知雙雙基地雷雷達(dá)的幾幾何關(guān)系系和運(yùn)動(dòng)動(dòng)狀況，從而預(yù)預(yù)測(cè)給定定區(qū)域內(nèi)內(nèi)雜波的的多普勒勒和多普普勒展寬寬，然后后設(shè)置一一個(gè)濾波波器或波波門(mén)以切切除該區(qū)區(qū)域內(nèi)的的主瓣雜雜波回波波。按這這種方法法對(duì)距離離多普勒勒空間的的切除量量可高達(dá)達(dá)8%45。時(shí)間同步步為了測(cè)距距，發(fā)射射機(jī)和接接收機(jī)之之間應(yīng)保保持時(shí)間間同步。在一次次操作期期間，通通常要求求的定時(shí)時(shí)精度為為發(fā)射機(jī)機(jī)（壓縮縮后）脈脈沖寬度度的幾分分之一量量級(jí)。時(shí)時(shí)間同步步可通過(guò)過(guò)直接接接收發(fā)射射機(jī)發(fā)來(lái)來(lái)的信號(hào)號(hào)來(lái)完成成，需要要的話要要進(jìn)行信信號(hào)解調(diào)調(diào)，然后后用這個(gè)個(gè)解調(diào)后后的信號(hào)號(hào)同步接接收機(jī)的的時(shí)鐘。如果發(fā)發(fā)射機(jī)和和接收機(jī)機(jī)間

17、存在在滿足要要求的視視線的話話，則發(fā)發(fā)射信號(hào)號(hào)可通過(guò)過(guò)陸地通通信線路路傳輸，或通過(guò)過(guò)通信鏈鏈路傳輸輸，或直直接以發(fā)發(fā)射機(jī)RRF信號(hào)號(hào)輸出。若沒(méi)有有這樣的的視線，則同步步信號(hào)也也可經(jīng)散散射路徑徑傳輸，因?yàn)樯⑸⑸潴w可可滿足收收發(fā)視線線的要求求 449。此時(shí)，散射體體必須處處于式（25.12）所定義義的公共共覆蓋區(qū)區(qū)內(nèi)。特特殊情況況也可經(jīng)經(jīng)由對(duì)流流層散射射來(lái)傳輸輸500。在在所有這這些直接接時(shí)間同同步方案案中，實(shí)實(shí)現(xiàn)方法法是直截截了當(dāng)?shù)牡?，就像像通信系系統(tǒng)中的的最初的的同步過(guò)過(guò)程一樣樣。這些些方法也也可用于于任何類類型的發(fā)發(fā)射脈沖沖重復(fù)間間隔（PPRI）調(diào)制，即固定定的、參參差的、跳動(dòng)的的和隨機(jī)機(jī)的

18、PRRI調(diào)制制等。建建立時(shí)間間同步后后，目標(biāo)標(biāo)距離就就可由式式（255.7）或類似似的方法法計(jì)算。對(duì)固定的的PRII，時(shí)間間同步可可通過(guò)在在發(fā)射基基地和接接收基地地使用相相同的穩(wěn)穩(wěn)定時(shí)鐘鐘來(lái)直接接完成，時(shí)鐘周周期性地地進(jìn)行同同步。例例如，當(dāng)當(dāng)發(fā)射機(jī)機(jī)和接收收機(jī)中的的一個(gè)或或兩個(gè)機(jī)機(jī)動(dòng)時(shí)，只要它它們?cè)谝曇暰€內(nèi)或或是在一一起就可可采用直直接時(shí)間間同步法法?？晒┕┻x擇的的是將穩(wěn)穩(wěn)定時(shí)鐘鐘作為另另一種時(shí)時(shí)鐘的從從屬，如如將衛(wèi)星星全球定定位系統(tǒng)統(tǒng)（Naavsttar GPSS）或遠(yuǎn)遠(yuǎn)程無(wú)線線電導(dǎo)航航系統(tǒng)（lorran C）作作為主時(shí)時(shí)鐘源508221130。如果果隨機(jī)編編碼序列列是先驗(yàn)驗(yàn)的且接接收基地地也預(yù)先先被告知知，那么么采用隨隨機(jī)PRRI的專專用或合合作式發(fā)發(fā)射機(jī)系系統(tǒng)