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闊草地、樹林和建筑物在內(nèi)的鄉(xiāng)村地面的測量數(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。測量數(shù)據(jù)庫由直線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)”測量數(shù)據(jù)108。所有的Domville測量地形的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。Domviillee報(bào)道1099，對(duì)對(duì)小平面面外角（165），觀測到的鄉(xiāng)村地面和森林地形的B0在小i時(shí)沒有明顯地變化。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有觀察到明顯地變化。半沙地在ii-1時(shí)，水水平和垂垂直極化化測量的的B0值都是是-40ddB1110。交叉叉極化的的測量值值則低55100dB。而而且當(dāng)從從1800變到1165時(shí)時(shí)，B0約以每每度0.3

3、dBB衰減。盡管地形條條件不同同，但是是Cosst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)。Domviillee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)（如如圖255.100所示中中的打點(diǎn)點(diǎn)區(qū)）；雙基地地散射區(qū)區(qū)（如圖圖25.10所所示中的的陰影區(qū)區(qū)）。每每個(gè)區(qū)域域都能通通過“半經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)性處理理（包括括那些用用于擬合合

4、測量數(shù)數(shù)據(jù)的任任意常數(shù)數(shù)）”進(jìn)行建建模。圖25.110 X波波段垂直直極化平平面內(nèi)（ =180）鄉(xiāng)村地面RCS數(shù)據(jù)108低入射余角角散射區(qū)區(qū)和雙基基地散射射區(qū)是根根據(jù)等單單基地雜雜波模型型建立的的，即 （225.220）式中，M00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； 為歸一一化反射射率系數(shù)數(shù)，對(duì)農(nóng)農(nóng)田， -15ddB；對(duì)對(duì)長有樹樹木的丘丘陵， -10 dB1233。等雙基地散散射區(qū)模模型可用用修正的的單-雙雙基地等等效原理理（見225.88節(jié)）得到，此此時(shí)式（225.220）中中的siini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（sii

5、nisinns1/22來代替替，有1233 （225.221）式中，(BB0)b為雙基基地散射射區(qū)散射射系數(shù)。這這時(shí)，可可以根據(jù)據(jù)如圖225.110所示示中的沿沿i =s那條線線的單基基地?cái)?shù)據(jù)據(jù)把值估估算出來來。在式式（255.200）中，用用 =-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）。用入射角和和散射角角的算術(shù)術(shù)平均的的正弦值值sinn(i +s)/2可表示示低入射射余角區(qū)區(qū)模型，有有 （255.222）式中，(BB0)1是低

6、入入射余角角區(qū)的散散射系數(shù)數(shù)。取 =-16ddB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，所所以式（225.222）是是單-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)，在在鏡像脊脊區(qū)內(nèi)可可達(dá)到+10ddB。水水平極化化時(shí)的BB0一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)ii 1時(shí)，交交叉極化化（VHH）測得得的B0值比共共極化（VVV）的的值低110115dBB，但當(dāng)當(dāng)i 3時(shí)，

7、只只低58dBB433?！捌矫嫱狻鄙⑸湎迪禂?shù)有限的“平平面外”地雜波波測量42111111221115 也已已經(jīng)進(jìn)行行過。CCostt422和UUlabby1115的數(shù)據(jù)據(jù)表明，由由于它們們和Laarsoon11111112的的數(shù)據(jù)之之間存在在著合理理然而又又有限的的相關(guān)性性，因此此似乎不不是一個(gè)個(gè)令人滿滿意的可可用數(shù)據(jù)據(jù)模型。但是，各種種極化的的一般變變化趨勢勢是明顯顯的。首首先，當(dāng)當(dāng)趨近990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

8、有有明顯的的差別（約約在5dB范范圍內(nèi)）。限限制條件件1400則是根根據(jù)Ullabyy和Laarsoon的數(shù)數(shù)據(jù)得出出的。在i和s接接近擦地地入射（即即i，sL或Lcu時(shí)，這這種近似似是合理理的。圖25.111 單波束束連續(xù)掃掃描情況況下的脈脈沖追趕趕脈沖追趕的的其他實(shí)實(shí)現(xiàn)方案案也是可可行的。一一種想法法是保留留n-波束束接收天天線，兩兩個(gè)接收收信號(hào)處處理器（RRSP）按按時(shí)分復(fù)復(fù)用工作作，橫跨跨這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，另另一個(gè)步步進(jìn)處理理奇數(shù)波波束，這這樣就能能同時(shí)處處理各波波束對(duì)內(nèi)內(nèi)的回波波信號(hào)：（1，22），（22，3），（33，4）等等等。這這種蛙跳跳式順序序

9、在收、發(fā)發(fā)波束重重疊區(qū)應(yīng)應(yīng)能截獲獲所有的的回波。第二種想法法是用兩兩個(gè)波束束和兩個(gè)個(gè)RSPP步進(jìn)式式地掃描描由原nn-波束束天線所所覆蓋的的空間。它它采用同同樣的蛙蛙跳順序序。這兩兩種想法法都以一一個(gè)波束束寬度為為單位進(jìn)進(jìn)行波束束取樣或或步進(jìn)，從從而降低低對(duì)分級(jí)級(jí)波束掃掃描的要要求。由由于這兩兩種想法法在波束束切換之之前都處處理來自自兩個(gè)波波束寬度度內(nèi)的回回波信號(hào)號(hào)，因此此波束駐駐留時(shí)間間Tb近似為為2(R)mRR/c，且步步進(jìn)率為為Tb-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。波束同步掃掃描如果雙基地地監(jiān)視雷雷達(dá)的收收、發(fā)都都使用高高增益掃掃描天線線，則雷雷達(dá)能量量就沒有

10、有得到充充分利用用。這是是因?yàn)樵谠谌我唤o給定的時(shí)時(shí)間里，只只有當(dāng)目目標(biāo)落在在兩個(gè)波波束的重重疊區(qū)（雙雙基地“足跡”）內(nèi)才才能被觀觀察到。對(duì)對(duì)接收機(jī)機(jī)來說，在在“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問題有44種可能能的補(bǔ)救救方法：（1）在在接收波波束完成成一個(gè)監(jiān)監(jiān)視區(qū)域域的掃描描時(shí)間內(nèi)內(nèi)，發(fā)射射波束固固定，然然后發(fā)射射波束步步進(jìn)一個(gè)個(gè)波束寬寬度到第第二個(gè)監(jiān)監(jiān)視區(qū)域域，如此此直到發(fā)發(fā)射波束束步進(jìn)掃掃過整個(gè)個(gè)監(jiān)視扇扇區(qū)；（22）發(fā)射射波束掃掃描，用用多個(gè)同同時(shí)接收收波束來來覆蓋監(jiān)監(jiān)視扇區(qū)區(qū)；（33）發(fā)射射波束掃掃描，接接收波束束追趕發(fā)發(fā)射脈沖沖；（44

11、）發(fā)射射寬波束束泛光照照射監(jiān)視視扇區(qū)，接接收波束束在監(jiān)視視扇區(qū)內(nèi)內(nèi)掃描。方方法（11）和（44）需要要專用的的發(fā)射機(jī)機(jī)，而方方法（22）和（33）則不不需要。步進(jìn)掃描發(fā)發(fā)射機(jī)的的補(bǔ)救方方法增加加了警戒戒區(qū)域內(nèi)內(nèi)發(fā)射波波束步進(jìn)進(jìn)的次數(shù)數(shù)。這種種增加對(duì)對(duì)用做監(jiān)監(jiān)視而言言通常是是不能接接受的，因因而極少少考慮采采用這種種方法。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)

12、是要要使用無無慣性（相相控陣）天天線。這這種天線線要求復(fù)復(fù)雜而又又精確的的波束控控制時(shí)間間表和/或多路路復(fù)用，這這取決于于系統(tǒng)的的配置。泛泛光發(fā)射射機(jī)的同同步法消消除了這這些復(fù)雜雜性。它它具有數(shù)數(shù)據(jù)率高高同時(shí)又又能服務(wù)務(wù)于多個(gè)個(gè)接收機(jī)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。其代代價(jià)為信信噪比降降低，這這是GT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。簡言言之，在在波束同同步掃描描的問題題上，若若想不使使監(jiān)視性性能惡化化，則不不存在簡簡單而又又廉價(jià)的的補(bǔ)救方方案 。副瓣雜波和單基地雷雷達(dá)一樣樣，雙基基地雷達(dá)達(dá)也必須須對(duì)抗副副瓣雜波波。當(dāng)收收發(fā)都為為陸基且且以基線線距離分分置時(shí)，只只有來自自對(duì)發(fā)射射機(jī)和接接收

13、機(jī)都都具有滿滿足視線線（LOOS）區(qū)區(qū)域的地地雜波才才能進(jìn)入入接收天天線副瓣瓣。對(duì)光光滑地面面，用共共同覆蓋蓋面積AAc來定義義這個(gè)區(qū)區(qū)域。根根據(jù)式（225.99）、（225.110）和和式（225.112），當(dāng)當(dāng)ht=0且且L時(shí)，地地雜波的的Ac等于零零，沒有有副瓣雜雜波（或或主瓣雜雜波）進(jìn)進(jìn)入接收收天線。雙雙基地雷雷達(dá)在熱熱噪聲背背景下能能檢測出出那些對(duì)對(duì)發(fā)射機(jī)機(jī)和接收收機(jī)都能能滿足視視線要求求的目標(biāo)標(biāo)。這類類似于單單基地雷雷達(dá)能檢檢測出距距離rT以外的的目標(biāo)。上面的推導(dǎo)導(dǎo)只適用用于海表表面，對(duì)對(duì)陸地卻卻很少有有效。在在陸地，變變化的地地形在LLrR +rT時(shí)，會(huì)會(huì)形成雜雜波視線線而增大大

14、雜波電電平。當(dāng)發(fā)射機(jī)和和/或接接收機(jī)被被升高或或機(jī)載時(shí)時(shí)，視線線的約束束大為減減輕，但但不一定定會(huì)消除除。在這這種情況況下，雙雙基地雷雷達(dá)會(huì)遇遇到特有有的兩個(gè)個(gè)雜波問問題。第第一個(gè)雜雜波發(fā)生生在使用用泛光發(fā)發(fā)射波束束的情形形，僅有有單程接接收天線線副瓣使使副瓣雜雜波電平平下降，而而單基地地雷達(dá)有有雙程副副瓣雜波波下降。第二個(gè)雜波波發(fā)生在在發(fā)射機(jī)機(jī)和/或或接收機(jī)機(jī)運(yùn)動(dòng)的的情形，如如機(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，與與每一片片雜波區(qū)區(qū)的幾何何位置和和收發(fā)平平臺(tái)的運(yùn)運(yùn)動(dòng)狀況況有關(guān)。多多普勒失失真用多多普勒等等值線來來定義，式式（255.188）給出了了兩維坐坐標(biāo)下平平

15、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)。特特定副瓣瓣距離單單元上的的雜波展展寬以該該距離單單元內(nèi)存存在的多多普勒失失真為中中心。伴隨雜波電電平的增增大，這這些失真真和展寬寬效應(yīng)使使得雙基基地雷達(dá)達(dá)在雜波波中檢測測目標(biāo)的的能力變變得相當(dāng)當(dāng)復(fù)雜。其其補(bǔ)救辦辦法包括括使用常常規(guī)的多多普勒濾濾波和大大時(shí)間-帶寬波波形；可可能的話話，合理理地使用用遮蔽；控制幾幾何關(guān)系系，特別別是在使使用專用用式或合合作式發(fā)發(fā)射機(jī)的的雙基地地雷達(dá)中中；設(shè)計(jì)計(jì)非常低低的接收收（可能能的話，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

16、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。最最后一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)的的實(shí)現(xiàn)依依賴于已已知雙基基地雷達(dá)達(dá)的幾何何關(guān)系和和運(yùn)動(dòng)狀狀況，從從而預(yù)測測給定區(qū)區(qū)域內(nèi)雜雜波的多多普勒和和多普勒勒展寬，然然后設(shè)置置一個(gè)濾濾波器或或波門以以切除該該區(qū)域內(nèi)內(nèi)的主瓣瓣雜波回回波。按按這種方方法對(duì)距距離多普普勒空間間的切除除量可高高達(dá)8%455。時(shí)間同步為了測距，發(fā)發(fā)射機(jī)和和接收機(jī)機(jī)之間應(yīng)應(yīng)保持時(shí)時(shí)間同步步。在一一次操作作期間，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)間同步步可通過過直接接接收發(fā)射射機(jī)發(fā)來來的信

17、號(hào)號(hào)來完成成，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。如如果發(fā)射射機(jī)和接接收機(jī)間間存在滿滿足要求求的視線線的話，則則發(fā)射信信號(hào)可通通過陸地地通信線線路傳輸輸，或通通過通信信鏈路傳傳輸，或或直接以以發(fā)射機(jī)機(jī)RF信信號(hào)輸出出。若沒沒有這樣樣的視線線，則同同步信號(hào)號(hào)也可經(jīng)經(jīng)散射路路徑傳輸輸，因?yàn)闉樯⑸潴w體可滿足足收發(fā)視視線的要要求 49。此時(shí)時(shí)，散射射體必須須處于式式（255.122）所定定義的公公共覆蓋蓋區(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

18、初的的同步過過程一樣樣。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)調(diào)制，即即固定的的、參差差的、跳跳動(dòng)的和和隨機(jī)的的PRII調(diào)制等等。建立立時(shí)間同同步后，目目標(biāo)距離離就可由由式（225.77）或類類似的方方法計(jì)算算。對(duì)固定的PPRI，時(shí)時(shí)間同步步可通過過在發(fā)射射基地和和接收基基地使用用相同的的穩(wěn)定時(shí)時(shí)鐘來直直接完成成，時(shí)鐘鐘周期性性地進(jìn)行行同步。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)，只只要它們們在視線線是起采接同可擇將時(shí)為種的如星定統(tǒng)at S遠(yuǎn)線航laC為鐘550821330。如如果隨機(jī)機(jī)編碼序序列是先先驗(yàn)的且且接收基基地也預(yù)預(yù)先被告告知，那那么采用用隨機(jī)PPRI的的專用或或合作式式發(fā)射機(jī)機(jī)系統(tǒng)也也可使用用間接時(shí)時(shí)