双基地雷达概述

1、“平面内”地杂波散射系数Domville对X波段、垂直极化条件下的包括开阔草地、树林和建筑物在内的乡村地面的测量数据进行了总结，并给出了如图25.10108所示的。Domville称，由于数据来自不同的杂波源，并且是不同地形的平均，因此虽然这些数据有时可能会有10dB的差异；但是任一数据组的原始数据均散布在14.5dB之间。测量数据库由直线s=i、i =90、s =90附近及前向散射区沿镜像脊附近的那些点组成，其余的数据则是内插值。Domville还总结了森林和市区的“平面内”测量数据108。所有的Domville测量地形的B0等值线都具有相似的形状。市区的B0普遍比森林高出36dB。但镜像脊

2、的范围较小。由于森林地形是更均匀的散射体，因此B0的锥状等值线延伸到前向散射象限（s 90）。镜像脊的范围较乡村地面小且幅度约低16dB。森林地形的其他B0值在s 90时和乡村地面的B0的值相似。Domville报道109，对小平面外角（165），观测到的乡村地面和森林地形的B0在小i时没有明显地变化。同样，在小i的条件下，乡村地面和森林地形的B0在水平极化、垂直极化和交叉极化之间也没有观察到明显地变化。半沙地在在i-1时，水水平和垂垂直极化化测量的的B0值都是是-40ddB1110。交叉叉极化的的测量值值则低55100dB。而且当当从1880变到到1655时，B0约以每每度0.3dBB衰减。

3、尽管地形形条件不不同，但但是Coost的的“平面内内”数据442和和Dommvillle的的数据1088的吻吻合程度度仍约为为10ddB之内内。即使使地形条条件更均均匀，CCostt的数据据曲线并并不总是是单调地地接近双双基地镜镜像脊区区。Domvvillle的“平面内内”地杂波波数据可可以分成成3个区区：i-3或s-3的低擦擦地角区区（如图图25.10所所示中的的单影线线区）；1400(i +s)2200的镜像像脊区（如图225.110所示示中的打打点区）；双基基地散射射区（如如图255.100所示中中的阴影影区）。每个区区域都能能通过“半经验验性处理理（包括括那些用用于拟合合测量数数据的任

4、任意常数数）”进行建建模。图25.10X波段段垂直极极化平面面内（=1800）乡村村地面RRCS数数据1108低入射余余角散射射区和双双基地散散射区是是根据等等单基地地杂波模模型建立立的，即即 （25.20）式中，MM0为单基基地散射射系数；I为如图图25.9所示示中的单单基地角角或入射射角；为为归一化化反射率率系数，对农田田，-15ddB；对对长有树树木的丘丘陵，-10 dB1233。等双基地地散射区区模型可可用修正正的单-双基地地等效原原理（见见25.8节）得到，此时式式（255.200）中的的sinni可用入入射角正正弦值和和散射角角正弦值值的几何何平均值值（siinisinns）1/2

5、2来代替替，有1233 （255.211）式中，(B0)b为双基基地散射射区散射射系数。这时，可以根根据如图图25.10所所示中的的沿i=s那条线线的单基基地数据据把值估估算出来来。在式式（255.200）中，用=-16ddB得到到的值与与单基地地数据的的吻合程程度在22dB以以内，式式（255.211）用=-16ddB得到到的值与与双基地地数据的的吻合程程度在33dB以以内（包包括前向向象限的的小三角角形区域域）。用入射角角和散射射角的算算术平均均的正弦弦值siin(i+s)/2可表示示低入射射余角区区模型，有 （225.222）式中，(B0)1是低入入射余角角区的散散射系数数。取=-16d

6、dB所得得出结果果的吻合合程度大大约也是是3dBB，包括括如图225.110所示示中的右右上角的的小四边边形区域域。因为为(i+s)/2i/2，所以式式（255.222）是单单-双基地地等效定定理的精精确应用用。在入入射余角角非常低低的情况况下（ii或s 22和i+s110000、B00ddB时，在镜像像脊区内内可达到到+100dB。水平极极化时的的B0一般比比垂直极极化时低低155dB1099，但但和数据据的偏差差相比并并不重要要。当ii1时，交叉极极化（VVH）测测得的BB0值比共共极化（VV）的值低低1015ddB，但但当i3时，只只低58dBB433。“平面外外”散射系系数有限的“平面

7、外外”地杂波波测量42111111221115 也已已经进行行过。CCostt422和UUlabby1115的数据据表明，由于它它们和LLarsson11111112的数据据之间存存在着合合理然而而又有限限的相关关性，因因此似乎乎不是一一个令人人满意的的可用数数据模型型。但是，各各种极化化的一般般变化趋趋势是明明显的。首先，当趋近近90时，B0值常趋趋近一个个比单基基地（II=s，=1880）值值低100200dB的的最小值值。其次次，在1400的情况况下，即即角度接接近“平面内内”，“平面外外”的B0值和“平面内内”的B0值没有有明显的的差别（约在55dB范范围内）。限制制条件1400则是根

8、根据Ullabyy和Laarsoon的数数据得出出的。在i和ss接近擦擦地入射射（即ii，sL或Lcu时，这这种近似似是合理理的。图25.11 单波波束连续续扫描情情况下的的脉冲追追赶脉冲追赶赶的其他他实现方方案也是是可行的的。一种种想法是是保留nn-波束束接收天天线，两两个接收收信号处处理器（RSPP）按时时分复用用工作，横跨这这n个波束束。一个个RSPP步进处处理偶数数波束，另一个个步进处处理奇数数波束，这样就就能同时时处理各各波束对对内的回回波信号号：（11，2），（22，3），（33，4）等等。这种蛙蛙跳式顺顺序在收收、发波波束重叠叠区应能能截获所所有的回回波。第二种想想法是用用两个波

9、波束和两两个RSSP步进进式地扫扫描由原原n-波束束天线所所覆盖的的空间。它采用用同样的的蛙跳顺顺序。这这两种想想法都以以一个波波束宽度度为单位位进行波波束取样样或步进进，从而而降低对对分级波波束扫描描的要求求。由于于这两种种想法在在波束切切换之前前都处理理来自两两个波束束宽度内内的回波波信号，因此波波束驻留留时间TTb近似为为2(R)mRR/c，且步步进率为为Tb-1。这里里近似假假定的相相移时延延和稳定定时间可可以忽略略。波束同步步扫描如果双基基地监视视雷达的的收、发发都使用用高增益益扫描天天线，则则雷达能能量就没没有得到到充分利利用。这这是因为为在任一一给定的的时间里里，只有有当目标标落

10、在两两个波束束的重叠叠区（双双基地“足迹”）内才才能被观观察到。对接收收机来说说，在“足迹”外被发发射波束束照射的的目标被被认为是是被丢失失了。解解决波束束同步的的扫描问问题有44种可能能的补救救方法：（1）在接收收波束完完成一个个监视区区域的扫扫描时间间内，发发射波束束固定，然后发发射波束束步进一一个波束束宽度到到第二个个监视区区域，如如此直到到发射波波束步进进扫过整整个监视视扇区；（2）发射波波束扫描描，用多多个同时时接收波波束来覆覆盖监视视扇区；（3）发射波波束扫描描，接收收波束追追赶发射射脉冲；（4）发射宽宽波束泛泛光照射射监视扇扇区，接接收波束束在监视视扇区内内扫描。方法（1）和和（

11、4）需要专专用的发发射机，而方法法（2）和（33）则不不需要。步进扫描描发射机机的补救救方法增增加了警警戒区域域内发射射波束步步进的次次数。这这种增加加对用做做监视而而言通常常是不能能接受的的，因而而极少考考虑采用用这种方方法。采采用多波波束接收收的同步步法则可可使发射射波束驻驻留在监监视帧域域的时间间保持不不变，但但却使接接收机的的成本升升高，复复杂性增增大。这这是因为为它要使使用多波波束天线线，并且且每个波波束都要要用一路路RSPP。脉冲冲追赶同同步法不不需要多多个波束束和多路路RSPP，但代代价是要要使用无无惯性（相控阵阵）天线线。这种种天线要要求复杂杂而又精精确的波波束控制制时间表表和

12、/或或多路复复用，这这取决于于系统的的配置。泛光发发射机的的同步法法消除了了这些复复杂性。它具有有数据率率高同时时又能服服务于多多个接收收机的优优点。其其代价为为信噪比比降低，这是GGT降低的的直接结结果，它它还引起起副瓣杂杂波电平平的增大大。简言言之，在在波束同同步扫描描的问题题上，若若想不使使监视性性能恶化化，则不不存在简简单而又又廉价的的补救方方案 。副瓣杂波波和单基地地雷达一一样，双双基地雷雷达也必必须对抗抗副瓣杂杂波。当当收发都都为陆基基且以基基线距离离分置时时，只有有来自对对发射机机和接收收机都具具有满足足视线（LOSS）区域域的地杂杂波才能能进入接接收天线线副瓣。对光滑滑地面，用

13、共同同覆盖面面积Ac来定义义这个区区域。根根据式（25.9）、（225.110）和和式（225.112），当ht=0且且L时，地地杂波的的Ac等于零零，没有有副瓣杂杂波（或或主瓣杂杂波）进进入接收收天线。双基地地雷达在在热噪声声背景下下能检测测出那些些对发射射机和接接收机都都能满足足视线要要求的目目标。这这类似于于单基地地雷达能能检测出出距离rrT以外的的目标。上面的推推导只适适用于海海表面，对陆地地却很少少有效。在陆地地，变化化的地形形在LrR+rT时，会会形成杂杂波视线线而增大大杂波电电平。当发射机机和/或或接收机机被升高高或机载载时，视视线的约约束大为为减轻，但不一一定会消消除。在在这种

14、情情况下，双基地地雷达会会遇到特特有的两两个杂波波问题。第一个个杂波发发生在使使用泛光光发射波波束的情情形，仅仅有单程程接收天天线副瓣瓣使副瓣瓣杂波电电平下降降，而单单基地雷雷达有双双程副瓣瓣杂波下下降。第二个杂杂波发生生在发射射机和/或接收收机运动动的情形形，如机机载。这这时，双双基地杂杂波的多多普勒回回波出现现失真和和展宽，与每一一片杂波波区的几几何位置置和收发发平台的的运动状状况有关关。多普普勒失真真用多普普勒等值值线来定定义，式式（255.188）给出了了两维坐坐标下平平坦地面面的多普普勒等值值线。多多普勒失失真与距距离和角角度有关关。机载载单基地地雷达不不存在距距离失真真效应。特定副

15、副瓣距离离单元上上的杂波波展宽以以该距离离单元内内存在的的多普勒勒失真为为中心。伴随杂波波电平的的增大，这些失失真和展展宽效应应使得双双基地雷雷达在杂杂波中检检测目标标的能力力变得相相当复杂杂。其补补救办法法包括使使用常规规的多普普勒滤波波和大时时间-带带宽波形形；可能能的话，合理地地使用遮遮蔽；控控制几何何关系，特别是是在使用用专用式式或合作作式发射射机的双双基地雷雷达中；设计非非常低的的接收（可能的的话，也也包括发发射）天天线副瓣瓣电平；对产生生离散杂杂波回波波的副瓣瓣消隐；对均匀匀杂波在在恒虚警警率（CCFARR）单元元内进行行距离或或距离-多普勒勒平均；空间切切除杂波波回波。最后一一项

16、技术术的实现现依赖于于已知双双基地雷雷达的几几何关系系和运动动状况，从而预预测给定定区域内内杂波的的多普勒勒和多普普勒展宽宽，然后后设置一一个滤波波器或波波门以切切除该区区域内的的主瓣杂杂波回波波。按这这种方法法对距离离多普勒勒空间的的切除量量可高达达8%45。时间同步步为了测距距，发射射机和接接收机之之间应保保持时间间同步。在一次次操作期期间，通通常要求求的定时时精度为为发射机机（压缩缩后）脉脉冲宽度度的几分分之一量量级。时时间同步步可通过过直接接接收发射射机发来来的信号号来完成成，需要要的话要要进行信信号解调调，然后后用这个个解调后后的信号号同步接接收机的的时钟。如果发发射机和和接收机机间

17、存在在满足要要求的视视线的话话，则发发射信号号可通过过陆地通通信线路路传输，或通过过通信链链路传输输，或直直接以发发射机RRF信号号输出。若没有有这样的的视线，则同步步信号也也可经散散射路径径传输，因为散散射体可可满足收收发视线线的要求求 449。此时，散射体体必须处处于式（25.12）所定义义的公共共覆盖区区内。特特殊情况况也可经经由对流流层散射射来传输输500。在在所有这这些直接接时间同同步方案案中，实实现方法法是直截截了当的的，就像像通信系系统中的的最初的的同步过过程一样样。这些些方法也也可用于于任何类类型的发发射脉冲冲重复间间隔（PPRI）调制，即固定定的、参参差的、跳动的的和随机机的

18、PRRI调制制等。建建立时间间同步后后，目标标距离就就可由式式（255.7）或类似似的方法法计算。对固定的的PRII，时间间同步可可通过在在发射基基地和接接收基地地使用相相同的稳稳定时钟钟来直接接完成，时钟周周期性地地进行同同步。例例如，当当发射机机和接收收机中的的一个或或两个机机动时，只要它它们在视视线内或或是在一一起就可可采用直直接时间间同步法法。可供供选择的的是将稳稳定时钟钟作为另另一种时时钟的从从属，如如将卫星星全球定定位系统统（Naavsttar GPSS）或远远程无线线电导航航系统（lorran C）作作为主时时钟源508221130。如果果随机编编码序列列是先验验的且接接收基地地也预先先被告知知，那么么采用随随机PRRI的专专用或合合作式发发射机系系统