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簡單來說,雷達的工作無非是兩(liang) 件事,掃描和跟蹤。掃描,就是將目標檢測出來,並獲取其距離、方位、速度等參數。雷達截獲目標後,就可以轉為(wei) 自動跟蹤,即在一段時間內(nei) 持續觀測和記錄目標的航跡,並計算出下一步目標出現的位置。雷達的跟蹤,就是通常我們(men) 所說的“鎖定”。
雷達對單個(ge) 目標的跟蹤,包括距離跟蹤和角度跟蹤。
在距離跟蹤裏,目標回波信號與(yu) 跟蹤脈衝(chong) 共同進入時間鑒別器,對二者的時間差進行比較,之後誤差電壓會(hui) 輸出至控製器,控製跟蹤脈衝(chong) 發生器提前或延遲工作,使跟蹤脈衝(chong) 與(yu) 回波信號趨於(yu) 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,隨後,經過放大的角誤差信號會(hui) 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),行成閉環控製,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(ti) 製。
第一,單目標跟蹤(STT)。早期的炮瞄雷達、火控雷達采用這種體(ti) 製,而對於(yu) 現代火控雷達,STT隻是工作模式之一,可用於(yu) 引導半主動製導導彈攻擊目標。這種跟蹤體(ti) 製下,雷達會(hui) 對準單個(ge) 目標發出更頻繁的脈衝(chong) ,典型的重訪時間為(wei) 0.1秒,也就是1秒鍾對目標完成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)。常用於(yu) 民用空管雷達和軍(jun) 用對空監視雷達、機載預警雷達。在這種體(ti) 製中,雷達天線不會(hui) 因為(wei) 跟蹤目標而“凝視”某個(ge) 方向,掃描時怎麽(me) 轉的現在還怎麽(me) 轉,通過多次掃描目標,利用數據處理技術對屬於(yu) 同一目標的數據進行關(guan) 聯,逐一形成每個(ge) 目標的航跡。其數據率受製於(yu) 雷達天線旋轉的速度,目標重訪時間為(wei) 1~12s,但優(you) 勢在於(yu) 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、歌後、女團、鮮肉,但他不盯著其中任何一個(ge) 人看,隻是統統記在腦子裏,依舊繼續打望。
▲ 監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次回波後即可建立跟蹤。
第三,邊掃描邊跟蹤(TWS)。曾廣泛用於(yu) 早期的飛機著陸引導雷達、火控雷達和機載雷達。它與(yu) 上麵ADT體(ti) 製的區別在於(yu) ,觀測區域更小,所以能在對一片扇形區域進行快速掃描的同時,完成多個(ge) 目標跟蹤。好比追星族隻盯著機場到達口,飛速打量著出來的每個(ge) 人,並把明星從(cong) 人堆裏區分出來。
▲ 機械掃描的火控雷達處理多目標的能力相對有限,圖為(wei) 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(ge) 目標,確定打擊目標後轉為(wei) 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(nei) 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(ge) 追星族站成幾排,一人拿著個(ge) 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製能力強悍,使機載雷達能實現對10~20個(ge) 目標的同時跟蹤。圖為(wei) 裝備F/A-18E/F的AN/APG-79有源相控陣雷達,可同時跟蹤20個(ge) 目標。
馬岩:軍(jun) 事科普活躍作者,畢業(ye) 於(yu) 解放軍(jun) 理工大學,有多年部隊信息化部門任職經曆,擅於(yu) 普及電子戰相關(guan) 星空体育官网入口网站。近年來累計發表科普作品20餘(yu) 萬(wan) 字,負責少年兒(er) 童出版社第六版《十萬(wan) 個(ge) 為(wei) 什麽(me) 》叢(cong) 書(shu) 的雷達與(yu) 電子戰部分。
出品:科普中國
作者:馬岩
策劃:金赫
監製:光明網科普事業(ye) 部

