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监视雷达技术

作译者：王小谟,罗健,匡永胜等

出版时间：2024-01 千字数：744 版次：01-01 页数：560

开本：16开装帧： I S B N ：9787121463556

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纸质书定价：￥220.0

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第1章  概论	001
1.1  概述	002
1.1.1  监视雷达的概念	002
1.1.2  监视雷达的发展历程	004
1.1.3  中国监视雷达的发展	005
1.2  监视雷达的工作原理与系统组成	009
1.2.1  监视雷达的工作原理	009
1.2.2  监视雷达的系统组成	012
1.3  监视雷达的主要性能指标	017
1.3.1  工作频率	017
1.3.2  威力覆盖范围	023
1.3.3  分辨率和精度	027
1.3.4  数据率	031
1.3.5  抗干扰能力	032
1.3.6  目标容量	032
1.3.7  目标识别能力	032
1.3.8  雷达可使用度	034
1.4  监视雷达的使命任务	034
参考文献	034
第2章  监视雷达作用距离计算	036
2.1  雷达方程	037
2.1.1  单基地雷达方程	037
2.1.2  单基地雷达方程修正因子	039
2.1.3  单基地搜索雷达方程	042
2.1.4  单基地跟踪雷达方程	043
2.1.5  有源干扰下的单基地雷达方程	043
2.1.6  无源干扰下的单基地雷达方程	046
2.1.7  组合干扰下的单基地雷达方程	050
2.1.8  双基地雷达方程	051
2.1.9  外辐射源雷达方程	052
2.1.10  多输入多输出雷达方程	055
2.1.11  无源雷达方程	056
2.2  工程计算方法	057
2.2.1  常用工程计算方法	057
2.2.2  系统噪声功率计算	064
2.2.3  系统损失计算	070
参考文献	087
第3章  监视雷达信号检测与跟踪	088
3.1  信号检测基础	089
3.1.1  匹配滤波器	090
3.1.2  虚警概率与检测概率	093
3.1.3  脉冲串积累检测	098
3.1.4  目标RCS起伏	103
3.2  自动检测处理	113
3.2.1  概述	113
3.2.2  非相参积累检测	118
3.2.3  滑窗检测	122
3.2.4  序贯检测	127
3.2.5  恒虚警率检测	129
3.2.6  检测前跟踪	135
3.2.7  宽带检测技术	139
3.3  目标跟踪	142
3.3.1  多目标跟踪	142
3.3.2  机动目标跟踪	151
3.3.3  慢速目标跟踪	154
3.3.4  杂波区目标跟踪	155
参考文献	157
第4章  监视雷达的杂波抑制	158
4.1  概述	159
4.2  杂波类型及其特性	160
4.2.1  地杂波	162
4.2.2  海杂波	168
4.2.3  气象杂波	175
4.2.4  箔条杂波	182
4.2.5  仙波	185
4.3  杂波抑制处理	188
4.3.1  杂波抑制基本方法	188
4.3.2  杂波抑制性能指标	190
4.3.3  CFAR处理	193
4.4  改善因子的计算及其限制	197
4.4.1  杂波内部起伏对改善因子的限制	198
4.4.2  雷达参数对改善因子的限制	200
4.4.3  系统改善因子的计算	209
4.5  监视雷达杂波抑制设计	210
4.5.1  天线波束设计	210
4.5.2  系统动态范围	212
4.5.3  杂波图和系统虚警的控制	213
4.5.4  切向运动和慢速目标的处理	214
4.5.5  监视雷达杂波抑制设计实例	215
参考文献	220
第5章  监视雷达反对抗技术	221
5.1  概述	222
5.1.1  现代战争的特点	222
5.1.2  雷达面临的对抗威胁	223
5.2  监视雷达的ECCM设计	237
5.2.1  ECCM总体设计	238
5.2.2  天线ECCM设计	238
5.2.3  发射机ECCM设计	239
5.2.4  接收机ECCM设计	239
5.2.5  信号处理ECCM设计	240
5.2.6  数据处理ECCM设计	243
5.2.7  雷达组网ECCM技术	244
5.3  监视雷达ECCM效能评估	244
5.3.1  抗干扰改善因子	245
5.3.2  综合抗干扰能力	245
5.3.3  抗干扰品质因素	246
5.3.4  压制系数	247
5.3.5  自卫距离	247
5.4  监视雷达的反隐身技术	248
5.4.1  目标的雷达隐身技术	249
5.4.2  反隐身技术	250
5.5  监视雷达的反ARM技术	255
5.5.1  ARM简介	255
5.5.2  雷达的反截获技术	259
5.5.3  雷达反ARM技术	262
5.5.4  雷达诱饵技术	263
5.5.5  ARM告警技术	270
参考文献	272
第6章  监视雷达系统设计	273
6.1  空域覆盖设计	274
6.1.1  能量优化配置	274
6.1.2  能量利用因子	277
6.1.3  空域覆盖设计	281
6.2  时间资源设计	286
6.2.1  雷达资源的约束关系	286
6.2.2  驻留时间与搜索波束数	287
6.2.3  数据率与波束宽度	289
6.3  精度设计与误差分析	291
6.3.1  基本概念	291
6.3.2  测距误差	294
6.3.3  方位误差	296
6.3.4  仰角误差	298
6.3.5  测速误差	305
6.4  工作频率选择	307
参考文献	309
第7章  三坐标监视雷达	310
7.1  概述	311
7.1.1  三坐标雷达的概念	311
7.1.2  三坐标雷达的高度计算	313
7.2  频率扫描三坐标雷达	314
7.2.1  频率扫描原理	315
7.2.2  单波束脉间频率扫描三坐标雷达	319
7.2.3  多波束脉内频率扫描三坐标雷达	320
7.2.4  多波束脉间频率扫描三坐标雷达	322
7.3  堆积多波束三坐标雷达	323
7.3.1  堆积多波束原理	324
7.3.2  抛物面堆积多波束三坐标雷达	326
7.3.3  阵列多波束三坐标雷达	330
7.4  相位扫描三坐标雷达	333
7.4.1  相位扫描原理	333
7.4.2  单波束相位扫描三坐标雷达	334
7.4.3  多波束相位扫描三坐标雷达	337
7.4.4  频率相位扫描三坐标雷达	340
7.5  数字波束形成三坐标雷达	341
7.5.1  数字波束形成原理	341
7.5.2  数字波束形成三坐标雷达	342
7.6  发展前景	346
参考文献	348
第8章  数字阵列监视雷达	349
8.1  概述	350
8.1.1  数字阵列雷达基本原理	350
8.1.2  数字阵列雷达技术的特点	352
8.2  系统设计	354
8.2.1  系统组成	354
8.2.2  主要工作模式的波束设计	355
8.2.3  关键技术	358
8.3  波束形成技术	360
8.3.1  接收DBF技术	360
8.3.2  发射DBF技术	364
8.4  有源阵面技术	368
8.4.1  数字阵列雷达天线设计技术	369
8.4.2  数字收/发系统与DAM设计	375
8.4.3  通道幅/相校正技术	384
8.5  先进设计与处理技术	389
8.5.1  系统能量分布与多功能模式设计	390
8.5.2  先进处理技术	395
8.6  发展前景	400
参考文献	401
第9章  双基地和MIMO监视雷达	403
9.1  双基地监视雷达	404
9.1.1  双基地雷达基本原理	405
9.1.2  双基地雷达的电子对抗能力	417
9.2  目标的双基地RCS	422
9.2.1  点目标的双基地RCS	422
9.2.2  隐身目标的双基地RCS	424
9.3  双基地雷达的关键技术	427
9.3.1  时间、相位和空间同步技术	427
9.3.2  显示校正技术	433
9.3.3  数据融合处理技术	435
9.4  双基地雷达的应用	438
9.4.1  区域防御双/多基地雷达	438
9.4.2  反隐身栅栏雷达	439
9.4.3  分布式协同探测双基地雷达	440
9.5  MIMO监视雷达	441
9.5.1  典型MIMO雷达系统	442
9.5.2  正交编码	442
9.5.3  脉冲与孔径综合	443
9.5.4  系统分辨性能	446
9.6  SIAR系统的组成与性能	446
9.6.1  SIAR的系统组成	447
9.6.2  SIAR的基本性能	448
9.7  SIAR信号处理分系统	450
9.7.1  处理方案	451
9.7.2  幅/相校正	451
9.7.3  距离模糊函数	453
9.7.4  长时间相干积累	454
9.7.5  自适应数字波束形成	456
9.8  SIAR系统和发展前景	458
9.8.1  试验系统	458
9.8.2  发展前景	462
参考文献	463
第10章  外辐射源监视雷达	464
10.1  目标定位原理	465
10.1.1  单源目标定位原理	465
10.1.2  多源目标定位原理	466
10.1.3  距离和的测量	467
10.1.4  角度测量	468
10.2  可用外辐射源分析	469
10.2.1  调频广播信号	469
10.2.2  模拟电视信号	474
10.2.3  OFDM调制数字广播电视信号	478
10.3  系统组成	483
10.4  关键技术	484
10.4.1  直达波与多径干扰抑制技术	484
10.4.2  弱信号相干检测技术	492
10.5  参数测量精度	493
10.5.1  距离和测量精度	493
10.5.2  角度测量精度	494
10.5.3  接收距离测量精度	494
10.6  发展前景	495
参考文献	497
第11章  监视雷达总体工程设计	498
11.1  总体工程设计	499
11.1.1  雷达系统框图的拟定	499
11.1.2  各分系统方案和指标的确定	500
11.1.3  全机主要时序的确定	504
11.1.4  全机控制关系的确定	505
11.1.5  全机接口关系的约定	507
11.1.6  通信和外部接口设计	509
11.1.7  连接线缆设计	510
11.2  可靠性和维修性设计	512
11.2.1  可靠性的基本概念	512
11.2.2  可靠性模型	514
11.2.3  可靠性预计和指标分配	516
11.2.4  可靠性设计	520
11.2.5  维修性设计	524
11.3  BITE设计	526
11.3.1  BITE的意义和作用	526
11.3.2  BIT的基本方法	528
11.3.3  性能监视内容	530
11.3.4  故障的诊断和隔离	530
11.3.5  监测点的设置	532
11.4  供配电设计	533
11.4.1  供电分配	534
11.4.2  初级电源的选择	534
11.4.3  低压电源的选择	535
参考文献	536
缩略语	538

总  序
雷达在第二次世界大战中得到迅速发展，为适应战争需要，交战各方研制出从米波到微波的各种雷达装备。战后，美国麻省理工学院辐射实验室集合各方面的专家，总结第二次世界大战期间的经验，于1950年前后出版了雷达丛书共28本，大幅度推动了雷达技术的发展。我刚参加工作时，就从这套书中得益不少。随着雷达技术的进步，28本书的内容已趋陈旧。20世纪后期，美国Skolnik编写了雷达手册，其版本和内容不断更新，在雷达界有着较大的影响，但它仍不及麻省理工学院辐射实验室众多专家撰写的28本书的内容详尽。
我国的雷达事业，经过几代人70余年的努力，从无到有，从小到大，从弱到强，许多领域的技术已经进入了国际先进行列。总结和回顾这些成果，为我国今后雷达事业的发展做点贡献是我长期以来的一个心愿。在电子工业出版社的鼓励下，我和张光义院士倡导并担任主编，在中国电子科技集团公司的领导下，组织编写了这套“雷达技术丛书”（以下简称“丛书”）。它是我国雷达领域专家、学者长期从事雷达科研的经验总结和实践创新成果的展现，反映了我国雷达事业发展的进步，特别是近20年雷达工程和实践创新的成果，以及业界经实践检验过的新技术内容和取得的最新成就，具有较好的系统性、新颖性和实用性。
“丛书”的作者大多来自科研一线，是我国雷达领域的著名专家或学术带头人，“丛书”总结和记录了他们几十年来的工程实践，挖掘、传承了雷达领域专家们的宝贵经验，并融进新技术内容。
“丛书”内容共分3个部分：第一部分主要介绍雷达基本原理、目标特性和环境，第二部分介绍雷达各组成部分的原理和设计技术，第三部分按重要功能和用途对典型雷达系统做深入浅出的介绍。“丛书”编辑委员会（简称编委会）负责对各册的结构和总体内容审定，使各册内容之间既具有较好的衔接性，又保持各册内容的独立性和完整性。“丛书”各册作者不同，写作风格各异，但其内容的科学性和完整性是不容置疑的，读者可按需要选择读取其中的一册或数册。希望此次出版的“丛书”能对从事雷达研究、设计和制造的工程技术人员，雷达部队的干部、战士以及高校电子工程专业及相关专业的师生有所帮助。
“丛书”是从事雷达技术领域各项工作专家们集体智慧的结晶，是他们长期工作成果的总结与展示，专家们既要完成繁重的科研任务，又要在百忙中抽出时间保质保量地完成书稿，工作十分辛苦，在此，我代表“丛书”编委会向各册作者和审稿专家表示深深的敬意！ 
本次“丛书”的出版意义重大，它是我国雷达界知识传承的系统工程，得到了业界各位专家和领导的大力支持，得到参与作者的鼎力相助，得到中国电子科技集团公司和有关单位、中国航天科工集团公司有关单位、西安电子科技大学、哈尔滨工业大学等各参与单位领导的大力支持，得到电子工业出版社领导和参与编辑们的积极推动，借此机会，一并表示衷心的感谢！

中国工程院院士
2012年度国家最高科学技术奖获得者
2022年11月1日



前  言
现代监视雷达面临的威胁目标和电磁环境日趋复杂，不仅需要适应极度隐身飞行器、高突防能力弹道导弹、临近空间高超声速飞行器、低空无人机蜂群等不断涌现的新质威胁，面对基于数字射频存储器（DRFM）等新技术形成的组合式灵巧干扰，还要满足新型防空反导作战样式对监视雷达综合探测能力的新需求，其装备技术创新能力和体系运用能力受到严峻挑战。
军用雷达自20世纪30年代问世以来，无论从发挥作用、技术种类、品种数量，还是使用的国家和地区范围来看，监视雷达都是排在第一的位置。特别是近十几年，随着计算机技术、集成电路技术、固态功率技术和数字波束技术的发展，催生了以数字阵列监视雷达为代表，以多功能相控阵雷达为主流，辅以外辐射源雷达、双基地雷达、MIMO雷达的新体制监视雷达簇。随着一批新型监视雷达的出现，监视雷达的技术水平和战术性能达到了一个新的高度，已经成为防空反导和空间攻防作战中不可缺少的主要装备。本书是作者根据自己从事的监视雷达设计实践、研制工作经验和心得，结合监视雷达研制所必需的基本理论和最新的雷达技术发展成果编著而成。
全书共11章，第1～4章为监视雷达所必需的基本理论和计算方法，如监视雷达各种工作模式下的作用距离计算、信号检测与目标跟踪、监视雷达在各种环境下杂波抑制及计算等，给出了经过实际雷达装备检验的最新技术发展成果，同时给雷达设计师提供了工程计算常用方法和图表。第5章主要针对监视雷达面临的复杂电磁环境采取的各种反对抗技术与措施，从监视雷达抗干扰采用的各种技术措施入手，给出了各种ECCM设计手段和相应的抗干扰量化评定与计算方法。第6章主要介绍监视雷达的系统设计方法，从监视雷达所承担的使命任务出发，聚焦监视雷达空域覆盖、时间资源和测量精度设计这三个最主要的系统设计要素进行阐述。第7章介绍三坐标监视雷达的设计方法，从技术路径方法上介绍了多种三坐标雷达的设计原理。第8章介绍数字阵列监视雷达。数字阵列监视雷达体现了监视雷达的最新技术发展，也是目前大多数新研制监视雷达采用的技术体制。数字阵列监视雷达发射、接收波束均通过数字波束形成技术实现，具有灵活的波束形成和波束控制能力，可以极大提高监视雷达的探测性能和抗干扰能力，具有优良的多功能、多目标跟踪和测量精度等。第9章介绍双基地和MIMO两种特殊体制监视雷达，这两种体制监视雷达均已获得实际应用。第10章介绍外辐射源监视雷达，它是利用非合作式辐射源进行目标探测的监视雷达，该雷达具有优良的探测性能、抗干扰性能、低截获性能和抗打击毁伤能力等。第11章介绍监视雷达总体工程设计的基本方法。
本书的第1、6、7章初稿由王小谟编写，其中第1章由孙文峰修改并整理，第6、7章由罗健修改并整理；第2、3章初稿由陈忠先编写，由罗健修改并整理；第4、5章初稿由匡永胜编写，第11章初稿由匡永胜、江凯编写，其中第4、11章由罗健修改并整理，第5章由孙文峰修改并整理；第8章由罗健编写；第9章初稿由刘克胜编写，由罗健修改并整理；第10章由郑恒编写；全书由罗健完成统稿工作，孙文峰完成部分排版工作。在全书编写过程中，“雷达技术丛书”编委会主任、本书第一作者王小谟院士对全书编写工作进行了详细指导，并亲自审查了全书。明文华、杨广玉、靳俊峰、张孟达、张远、李正等参与了有关章节的相关工作。
在本书的编写过程中，得到了中国电子科技集团公司第三十八研究所的大力支持，编委会副主任吴剑旗院士审查了书稿并给出了具体建议；也得到了电子工业出版社的鼎力支持和帮助；在此向他们表示衷心的感谢！同时也向所有参与编写、审校工作及关心、支持、帮助本书编写和出版的各位专家表示衷心感谢。
鉴于作者水平有限，本书难免存在不足和错误之处，敬请广大读者批评指正。

作  者     
2023年6月

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