(五)MIT公开课雷达系统工程之雷达方程

发布时间 2023-08-15 08:42:06作者: SymPny

0 写在前面

善良的人永远是受苦的,那忧苦的重担似乎是与生俱来的,所以仅有忍耐。——张爱玲

《雷达系统工程》相当于《雷达系统导论》的进阶姊妹篇,为了保持其独立完整性,会出现一些重复的地方。

1 雷达作用

检测:用足够的能量照亮选定区域,以检测感兴趣的目标。

测量目标参数:测量探测目标的距离、多普勒和角位置。

跟踪:将连续的目标检测关联为来自同一个对象和细化目标的状态向量。

辨别:确定目标是友军还是敌军。 – Determine what target is - Is it a threat ?

信息传递:将目标传递给导弹拦截弹、数据采集功能、空中交通管制员/操作员。

雷达距离方程:

雷达RCS定义:

雷达接收功率:

雷达接收噪声:

系统热噪声:

热噪声与频率关系:

跟踪与搜索方程:

搜索雷达性能:

雨杂波(和其他体积分布目标)的雷达方程:

体杂波分辨单元计算:可以参考《radar conversation》中的推导过程。

2 雷达损失

系统损失

主要损失:

波束损失原理:雷达方程假设积累n个脉冲,所有脉冲都具有增益G;除了光束中心的脉冲外,实际脉冲以小于最大值的增益照射目标。

主要损失:

矩形波导衰减:

镜片损耗与距离(Lens Loss vs. Range):低仰角下的大气折射梯度会导致雷达波束的扩展,从而使雷达功率小幅下降;这种镜片损耗与频率无关;它只对远距离目标具有重要意义。

大气衰减引起的损失

主要损失:带宽校正系数:接收器与传输脉冲的滤波器不完全匹配;积累损耗:脉冲的非相干积累不如相干积累有效;波动损失:目标回波随着相对雷达的视角变化而波动;边界(场退化)损失:雷达的特性会随着时间的推移而恶化(预计约3 dB并非不合理)输电线路中的水;发射管弱或调谐不良接收器噪声系数恶化。

3 举例说明

示例一:机场监控雷达。

示例二:距离测量雷达。

Swerling I模型的检测统计:检测概率=0.9。

Radar Equation Example #2

System Losses

4 总结讨论

Cautions in Using the Radar Equation

雷达方程与检测过程:

总结:

5 参考文献

[1] 百度翻译

[2] MIT 公开课: Radar Systems Engineering