圖像/激光測(cè)距/低空脈沖雷達(dá)一體化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)，特別涉及圖像/激光測(cè)距/低空脈沖雷達(dá)一體化系統(tǒng)，屬于 信息技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 低空雷達(dá)是低空空管的必要設(shè)備，國(guó)際上對(duì)進(jìn)行了多年研制；法國(guó)Thmson-CSF公 司率先在其Tiger低空雷達(dá)的基礎(chǔ)上，派生研制出了TRS2105和TRS2106機(jī)動(dòng)式雷達(dá)。這 兩種雷達(dá)均工作在G波段，采用相干發(fā)射、頻率捷變、脈沖壓縮、動(dòng)目標(biāo)指示、恒虛警率技術(shù) 和四種工作方式。兩者均具有很高的抗電子干擾性能并裝有一個(gè)處理裝置，該處理裝置的 特點(diǎn)是：使雷達(dá)能很好地適應(yīng)環(huán)境并自動(dòng)預(yù)定和跟蹤本地目標(biāo)。TRS2105安裝在一輛兩軸 拖車(chē)上的方艙中。該方艙上架設(shè)了一個(gè)可折疊的8m天線桿，支承一部3´ 1. 6m天線。 該雷達(dá)工作在G波段（550MHz)，峰值功率為70kW，平均功率為lkW，作用距離65/100km，天 線轉(zhuǎn)速5.5?11rpm，能自動(dòng)跟蹤60個(gè)目標(biāo)。為了提高雷達(dá)的作用距離，天線架設(shè)到了 8m 的高度。TRS2106是TRS2105的變型，特別適用于戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)，其工作頻率為550MHz，作用距 離50km，峰值功率8kW，平均功率250W，水平波束寬度1. 7°。該雷達(dá)采用轉(zhuǎn)速為30r/min 的平面陣天線，能自動(dòng)跟蹤90個(gè)目標(biāo)。目前法國(guó)又研制成功了三坐標(biāo)低空監(jiān)視雷達(dá)RAC和 FLIR。RAC雷達(dá)工作在G/H波段（4?8GHz)，提供了作用距離在100km范圍內(nèi)大氣層衰減、 發(fā)射功率、分辨率和天線尺寸與小目標(biāo)(如在嚴(yán)重雜波環(huán)境中超低空飛行的小目標(biāo)）探測(cè)間 的最佳折衷。RAC采用了一種現(xiàn)代化的超低副辨平面相控陣天線，運(yùn)用了數(shù)字脈壓和動(dòng)目標(biāo) 檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。它的作用距離可達(dá)l〇〇km，可探測(cè)速度為900m/s 的目標(biāo)，距離精度為5m，方位/仰角精度小于0. 1角秒。
[0003] 意大利賽萊尼亞公司研制的Pluto(冥王星）雷達(dá)是對(duì)空和海岸防御的低空監(jiān)視 雷達(dá)，用于探測(cè)中空、低空和超低空飛行的飛機(jī)。它可以單獨(dú)使用，也可組合到防空網(wǎng)中作 低空"補(bǔ)盲"雷達(dá)。Pluto雷達(dá)的特點(diǎn)是適合于測(cè)報(bào)中空、低空的超低空目標(biāo)的方位和距離； 采用相位編碼脈沖壓縮以取得高的距離分辨率和精度。由于在回波處理中采用了雜波環(huán)境 自適應(yīng)，因而該雷達(dá)在強(qiáng)雜波干擾環(huán)境中能識(shí)別目標(biāo)。它的工作波長(zhǎng)為10cm，發(fā)射機(jī)可按固 定頻率、隨機(jī)或預(yù)編程頻率捷變以及自適應(yīng)頻率選擇方式工作，峰值功率大于135kW，對(duì)低 空目標(biāo)的探測(cè)距離可達(dá)ll〇km。
[0004] 德國(guó)AEG-Telefunken公司研制了TRM-3D和TRM-L低空監(jiān)視雷達(dá)。TRM-L有2D型 和3D型。該系統(tǒng)采用了發(fā)射頻率捷變、脈沖重復(fù)頻率捷變、極化捷變和脈沖壓縮及脈沖相 位編碼等技術(shù)，因而具有高抗電子干擾性能。它通過(guò)先進(jìn)的信號(hào)處理方法實(shí)現(xiàn)對(duì)反輻射導(dǎo) 彈和低空飛機(jī)的高概率探測(cè)，一條附加通道保證了對(duì)直升機(jī)的可靠探測(cè)，天線綜合了副瓣 抑制和IFF功能，可架設(shè)到12m高。該雷達(dá)的消耗功率為38kW，對(duì)雷達(dá)截面3m2目標(biāo)的作用 距離是60km，探測(cè)概率80% ;對(duì)雷達(dá)截面lm2目標(biāo)的作用距離是46km，探測(cè)概率80% ;數(shù)據(jù)更 新時(shí)間按工作方式的不同取2?4s。
[0005] 美國(guó)雷聲公司目前新研制了機(jī)動(dòng)式雷達(dá)MRSR，ITT-Gilfillan公司正在研制全固 態(tài)相控陣低空補(bǔ)盲雷達(dá)STAR。MRSR是一種高機(jī)動(dòng)、3D、多功能監(jiān)視雷達(dá)，工作在I/J頻段，方 位機(jī)掃，仰角采用相控陣掃描，可以捕獲和跟蹤方位360°上所有戰(zhàn)術(shù)高度上的低空目標(biāo)。 該雷達(dá)采用了低噪聲固態(tài)發(fā)射機(jī)和超低副瓣天線以及低截獲概率波形等先進(jìn)技術(shù)，使雷達(dá) 能夠探測(cè)和跟蹤現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中低空突防的目標(biāo)。MRSR具有良好的抗干擾能力，由于它的 多波束工作特點(diǎn)，因而還有誘騙反輻射導(dǎo)彈尋的器的功能。該雷達(dá)機(jī)動(dòng)靈活，操作簡(jiǎn)單，整 個(gè)系統(tǒng)裝在一個(gè)車(chē)箱里，只需要一個(gè)人操作。
[0006] 瑞典的"長(zhǎng)頸鹿"系列雷達(dá)是典型的低空監(jiān)視雷達(dá)，該系列雷達(dá)的天線均被架高， 主要用于對(duì)付低空威脅。瑞典Ericsson公司于50年代末開(kāi)始研制脈沖多普勒雷達(dá)系統(tǒng)， "長(zhǎng)頸鹿"基本型雷達(dá)最初是為瑞典陸軍RBS-70近程SAM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。該雷達(dá)于1978年 開(kāi)始生產(chǎn)，命名為PS-70/R，出口名稱(chēng)為Bofors。隨著新的戰(zhàn)術(shù)思想的發(fā)展以及武裝直升機(jī) 的廣泛應(yīng)用，該公司不斷改進(jìn)"長(zhǎng)頸鹿"雷達(dá)，于1988年3月開(kāi)始在基本型雷達(dá)的基礎(chǔ)上推 出了"長(zhǎng)頸鹿"雷達(dá)系列，使其從搜索雷達(dá)發(fā)展成為具有指揮控制功能的C3I系統(tǒng)。該系列 包括6種型號(hào)的雷達(dá)："長(zhǎng)頸鹿"40型，"長(zhǎng)頸鹿"50AT型，"長(zhǎng)頸鹿"75型以及"長(zhǎng)頸鹿"100 型、"長(zhǎng)頸鹿"3D型和艦載型"長(zhǎng)頸鹿"。該類(lèi)雷達(dá)的主要用途是對(duì)付空中威脅，尤其是對(duì)付 嚴(yán)重的雜波干擾環(huán)境中和嚴(yán)重的電磁干擾情況下的超低空目標(biāo)。
[0007] 然而，雷達(dá)對(duì)低空飛行目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤時(shí)將會(huì)面臨以下問(wèn)題：1)地形地物遮擋： 由于直線傳播的雷達(dá)電波只能在一定的視距范圍內(nèi)才能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，地球是一個(gè)球體，"地球 曲率"會(huì)大大縮減雷達(dá)的有效探測(cè)距離。當(dāng)雷達(dá)發(fā)射的電磁波遇到山脈、丘陵和森林等障 礙物時(shí)，障礙物會(huì)對(duì)雷達(dá)造成屏蔽作用，形成地物干擾和盲區(qū)。地形、地物造成的雷達(dá)天線 遮蔽角大大縮短了雷達(dá)對(duì)低空目標(biāo)的有效探測(cè)距離；2)地形多徑效應(yīng)。雷達(dá)電磁波的直射 波、地面（海面）反射波和目標(biāo)發(fā)射波的組合會(huì)產(chǎn)生多徑干涉效應(yīng)，導(dǎo)致仰角上波束分裂； 3)強(qiáng)表面雜波。要探測(cè)低空目標(biāo)，雷達(dá)勢(shì)必會(huì)接收到強(qiáng)地面（海面）反射的背景雜波， 這是與目標(biāo)回波處于相同雷達(dá)分辨單元的表面反射波；4)建立合理的探測(cè)覆蓋時(shí)，一般二 維探測(cè)在方位上為窄波束，仰角上為余割平方波束。因此，低空監(jiān)視雷達(dá)常常不能正確探測(cè) 飛行目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決低空監(jiān)視雷達(dá)常常不能正確探測(cè)飛行目標(biāo)的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了圖 像/激光測(cè)距/低空脈沖雷達(dá)一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)低空脈沖雷達(dá)掃描探測(cè)目標(biāo)較準(zhǔn) 確時(shí)和低空脈沖雷達(dá)掃描探測(cè)目標(biāo)誤差過(guò)大或在死區(qū)時(shí)的分類(lèi)，給出了低空脈沖雷達(dá)探測(cè) 到目標(biāo)的位置和速度信息、圖像和激光測(cè)距儀再確認(rèn)的目標(biāo)監(jiān)控方法；當(dāng)?shù)涂彰}沖雷達(dá)掃 描探測(cè)目標(biāo)誤差過(guò)大或在死區(qū)時(shí)，由圖像和激光測(cè)距監(jiān)控，圖像采集處理系統(tǒng)對(duì)CCD輸入 圖像解碼，將相鄰兩幀圖像中指定的同一區(qū)域在FPGA進(jìn)行比較，獲得有無(wú)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息； 通過(guò)FPGA直接提取目標(biāo)中心、運(yùn)動(dòng)偏移量和速度，并根據(jù)目標(biāo)中心和運(yùn)動(dòng)速度確定承載圖 像/激光系統(tǒng)的兩軸可控云臺(tái)的轉(zhuǎn)向及大小，解決了低空監(jiān)視雷達(dá)常常不能正確探測(cè)飛行 目標(biāo)的技術(shù)問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，一種圖像/激光測(cè)距/低空脈沖雷達(dá) 一體化系統(tǒng)，其特征包括以下特點(diǎn)： 1)圖像/激光測(cè)距/低空脈沖雷達(dá)一體化系統(tǒng)由低空脈沖雷達(dá)、多路可見(jiàn)光CCD和紅 外CCD、可見(jiàn)光CCD和紅外CCD固定焦距鏡頭、可見(jiàn)光CCD和紅外CCD自動(dòng)變焦鏡頭、承載低 空脈沖雷達(dá)系統(tǒng)的兩軸可控云臺(tái)、承載圖像/激光系統(tǒng)的兩軸可控云臺(tái)、激光測(cè)距儀、北斗 或GPS或GNSS、圖像采集處理系統(tǒng)、承載低空脈沖雷達(dá)系統(tǒng)的兩軸可控云臺(tái)控制系統(tǒng)、承載 圖像/激光系統(tǒng)的兩軸可控云臺(tái)控制系統(tǒng)和自動(dòng)變焦鏡頭控制器組成；多路可見(jiàn)光CCD和 紅外CCD和激光測(cè)距儀都安裝在承載圖像/激光系統(tǒng)的兩軸可控云臺(tái)上同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)或俯仰， 激光測(cè)距儀安裝于中央，多路可見(jiàn)光CCD和紅外CCD安裝于兩側(cè)；承載圖像/激光系統(tǒng)的兩 軸可控云臺(tái)固定安裝在承載