[科普中国]-监视雷达

雷达工作原理

雷达以其固有的特点，在空间目标探测与识别技术发展中起着重要的作用，它实时性强、测量信息丰富，可以主动地、全天候地对空间目标进行探测、识别和编目。

各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。

雷达所起的作用跟眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作。同时，它的信息载体是无线电波。 事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各自的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息（目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等）。

测量速度原理是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。测量目标方位原理是利用天线的尖锐方位波束，通过测量仰角靠窄的仰角波束，从而根据仰角和距离就能计算出目标高度。

测量距离原理是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成雷达与目标的精确距离。

空间目标监视雷达
利用雷达对空间目标探测与识别，主要有以下几种手段：对空间目标进行精密测量，确定其运行轨道，根据准确的轨道特性进行空间目标识别；利用多频、宽带、超宽带、多极化微波信号，对目标进行照射，根据目标的反射信号特征及特征的变化，进行目标识别；利用宽带、超宽带技术，提高距离测量分辨率，结合逆合成孔径雷达(ISAR)技术，对空间目标成像。

空间目标监视雷达的任务是能针对各种空间目标(卫星、飞船、航天飞机、运载体、空间碎片等)生动、实时进行探测捕获、跟踪测轨、分类识别，提供空间目标活动态势和各种目标特征。重点监视构成现实和潜在威胁的各种侦察卫星、空间武器平台等外空飞行器。具体任务包括：
I)掌握已有的各种空间目标态势；
2)实时主动发现新出现的目标；
3)对新目标及变轨后的目标及时测出初轨，并作出短期轨道预报；
4)精确测定目标轨道及特征参数，建立空间目标数据库；编制星历表并作出中长期预报；
5)空间目标分类识别，如性质、使命、大小、形状、姿态，工作卫星、失效卫星、运载火箭、空间垃圾，通信卫星、侦察卫星、成像卫星、导航定位卫星、海洋监测卫星、跟踪与数据中继卫星、气象卫星等。1

地面监视雷达地面监视雷达有时又称战场侦察雷达或活动目标侦察雷达。所探测的目标包括坦克、装甲车辆、直升机以及各种舰艇、人员等。

这种雷达与其他地面战场侦察器材如声测、光学器材相比，具有全天候、性能好、探测距离远、测定目标坐标速度快、具有穿透草木等隐蔽物发现目标的能力等优点。它使陆军传统的隐避手段丧失作用。同时地面监视雷达可以部署在隐蔽物后侦察，使对方的望远镜和热相仪等观测器材几乎无法发现其存在。

现在，地面监视雷达技术已经比较成熟，并且，它的生产成本和寿命周期置换成本，比复杂的机载和卫星侦察系统要低得多。

今天地面监视雷达被视为不可缺少的战场侦察设备。其基本任务是提供战场情报，即提供敌方部队部署和调动的战术情报，为机动作战中各指挥级提供实时战场态势。其他任务还包括为炮兵侦察目标位置并分配目标，以及观测炸点，以校正己方炮兵射击；为作战分队或侦察分队指引方向；引导直升机和轻型飞机等。2

场面监视雷达机场场面监视雷达是一种用于监视机场地面飞机与车辆的雷达，20 世纪 70 年代以后逐步投入使用。国际上一些先进的大机场采用了场面监视雷达系统来监视机场的交通，这是场面监视管理技术的一次巨大进步。场面监视雷达从原理上就是一部一次雷达，工作原理和其他的近、远程一次航路雷达十分相似，都是利用雷达发射机按照一定的重复频率发射一个射频脉冲信号，该信号遇到目标后反射，接收机接收到反射信号后进行处理算出目标离雷达中心的距离，天线系统的方位编码器提供正北和方位信息，从而能够确定目标的位置。其输出信号送到场
面监视数据融合系统，最后提供给塔台调度，以及机场当局调度或站坪管理部门使用，进而提高机场的运行效率。由于场面监视雷达主要用于发现低空近地目标和机场场面的目标，所以场面监视雷达的天线仰角一般为负值，垂直波瓣图为倒余割平方波瓣特性。

场面监视雷达早期一般应用在海上的舰船、各种港口河道，主要目的是监视舰船等水面上的目标，用于港口的舰船调度，保证港口在各种复杂天气条件下舰船的安全水上航行等。后来随着雷达技术的发展和各个领域需求的不断增加，场面监视雷达逐步扩大了应用领域，如水库大坝的安全防护、海岸监视、重点军事设施区域监视、局部战区监视以及机场场面监视等。从安装地点上分，有舰载场面监视雷达、车载场面监视雷达、陆基场面监视雷达、机载和星载场面监视雷达等。3