应用于箔条弹RCS测量的某型火控雷达技术改造

时间:2022-10-26 11:39:13

应用于箔条弹RCS测量的某型火控雷达技术改造

摘要:以某型箔条弹RCS试飞测试要求为依据,对所应用的某型火控雷达进行相关技术改造,包括更改信号处理机软件、系统控制软件等,实现了应用火控雷达对箔条弹RCS的测量目的。试验证明,该方法切实可行,可用于各类箔条弹的RCS动态飞行测量与干扰性能评估。

关键词:火控雷达 雷达散射截面 测量雷达 箔条弹

中图分类号:TN972.4 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)04-0075-03

1 引言

箔条弹作为一种既简单又有效的无源干扰手段,在现代战争中占据着相当重要的地位,是飞机、舰船等运动目标必备的自卫干扰设备之一。影响箔条弹干扰效果的一个重要因素就是箔条弹RCS,准确测量箔条弹RCS在战术使用上有着非常重要的意义。

某型火控雷达主要用于高精度测量目标的距离、方位角、俯仰角供火控解算,而对目标的回波幅度信息则仅通过AR显示器供操作手直观观察,未进行处理使用,需要对雷达进行改进。并且,在载机弹出箔条弹至箔条云充分展开期间,展开的箔条云会与载机同时处于雷达分辨单元内[1],为了避免人为操作带来的测量误差,也需要对雷达进行改进。本文针对机载箔条弹,探讨应用于箔条弹RCS测量的某型火控雷达技术改造。

2 箔条云RCS测试原理及测试要求

2.1 测试原理

2.2 测试要求

箔条云RCS测试的特点主要包括:(1)箔条云RCS分布具有鲜明的特征:箔条弹出膛后,其RCS迅速增大,达到最大值后稍有回落,持续一段时间后逐渐减小;(2)机载箔条云散开迅速,形成时间短,测试其RCS时间特性时很难与载机分离,即所测得回波可能包含载机的贡献,测试有一定困难。

对于箔条云RCS动态测试,要求测量雷达系统应该具有以下性能[2]:(1)雷达体制为脉冲体制;(2)接收机线性误差小于±0.5dB;(3)能够记录测试所需参数,如目标距离、方位角、俯仰角、回波幅度等。

3 测量雷达改造方案

为了实现机载箔条弹RCS测量功能,某型火控雷达主要改造包括以下两个方面:信号处理机改造和零时信号控制系统改造。

3.1 信号处理机改造

某型火控雷达主要用于高精度测量目标的距离、方位角、俯仰角,供火控解算,而对目标的回波强度信息则仅通过AR显示器供操作手直观观察,雷达未进行处理使用,因此不具备RCS测量功能。为了达到箔条弹RCS测量要求,在某型火控雷达的基础上通过更改信号处理机软件、系统控制软件、增加系统数据记录软件等。某型火控雷达跟踪状态的工作原理如图1所示。

雷达的信号处理机主要基于FPGA技术,信号处理的主要过程均采用基于FPGA的硬件逻辑实现,仅在最终的目标跟踪计算、全机控制和模式控制采用计算机来完成,原设计中用于AGC控制的目标幅度测量也采用基于FPGA的硬件逻辑设计,其测量值出于无需求并未输出,因此为进行箔条弹RCS测量,需要更改FPGA的设计,将跟踪目标幅度测量信息输出可供计算机读取。更改后的信号处理流程图如图2所示。

目标RCS测量所需的其它信息如目标距离、脉冲重复周期、工作频点等参数已经输出,发射脉冲宽度由计算机进行控制,可更改软件输出。所有测量所需的信息由信号处理机输出到跟踪控制计算机后再输出,并由外部的测试计算机进行实时记录。

3.2 零时信号控制系统改造

箔条弹出膛后由于受载机气流、风速、重力等影响,迅速扩散成箔条云并持续一定时间。一般箔条弹所要求的有效干扰时间非常短,实际测量时,由于一些人为的操作问题,可能贻误时机,错过箔条云最大形成时刻,从而造成测试不准确[3][4]。为了准确把握箔条云最大形成时间,得到完整的箔条云RCS时间特性曲线,课题组研制了零时信号系统。示意图如图3所示。飞行员投弹时触发机载控制模块,机载控制模块向地面实时发送时统信号(箔条弹点火脉冲或弹出膛信号),时统信号经延迟Δt1秒后(延迟时间即时可调),控制箔条弹点火投放。在雷达面板增加一个专用于零时操作的按键来转换到零时模式,当地面模块接收到时统发来的时统信号时,自动切断雷达伺服系统,停止跟踪,时统信号延迟Δt2秒后(延迟时间即时可调),雷达恢复跟踪功能。

4 雷达改造后测试结果

4.1 接收机校线试验结果

雷达改造完成后,对接收机动态范围内对应的输入输出功率数据进行线性拟合,如图4所示,可以得到一条较理想校线。计算后得出接收机线性误差小于±0.5dB,满足测试要求。

4.2 RCS测量精度

采用地面放标准金属球的方法对改造后的雷达进行比对测试,对0.1m2金属球和未知金属球(实际采用0.2m2)进行测量。0.1m2和0.2m2金属球归一化回波幅度如图5所示,0.2m2金属球RCS测量曲线如图6所示。

4.3 雷达测量

雷达搜索、发现目标并跟踪直升机,在接收到零时信号后转入RCS测量模式,稳定跟踪箔条弹后,信号处理机输出当前目标回波幅度以及AGC值,数据记录软件对整个过程进行实时记录。某型箔条弹归一化雷达散射截面(RCS)时间特性测试曲线如图7所示。

5 结语

为了满足箔条弹RCS测试要求,对某型火控雷达进行了改进,实现了箔条云RCS测试,并且避免了在机弹分离阶段由于人为操作引入的测量误差。试验证明,该方法切实可行,可用于各类箔条弹的RCS动态飞行测量与干扰性能评估。

参考文献:

[1]王勇等.机载箔条弹RCS测量系统的设计实现.微计算机信息.2011,27(6).

[2]GJB364A-2002.箔条云测试方法.2002.

[3]王儒.用瞬时锁定天线法测量箔条云RCS.光电对抗与无源干扰,2001,(2).

[4]李军.箔条云RCS特性测量方法及其测量精度分析.雷达与对抗,1999,(4).

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