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地面无人作战系统及环境感知雷达发展概述
孙晓舟刘露 ．
（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥２３００８８）
【摘要】本文对无人作战系统进行了简要概述，重点分析了地面无人作战系统的发展现状、系统组成和关键技术。雷达作为地面无人系统 环境感知的一种重要传感器，具有作用距离远、不受恶劣环境因素影响的优点。本文分析了环境感知雷达的研究现状和关键技术．并对无人作
战系统环境感知雷达未来发展所面对的主要问题进行了阐述
【关键词】无人作战系统；环境感知；雷达
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｍｂａｔ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｒａｄａｒ
ＳＵＮ Ｘｉａｏ－ｚｈｏｕ ＬＩＵ Ｌｕ
（Ｔｈｅ ３８ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｅｆｅｉ ２３００８８，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｕｎｍａｎｎｅｄ ｃｏｍｂａｔ ｓｙｓｔｅｍ（ＵＣＳ）ｉｓ ｂ ｅｆｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄ ｗｅ ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｋｅｙ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ＵＣＳ．Ｒａｄａｒ，ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ｏｆ ＵＧＶ，ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ａ ｒｅｍｏｔｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｒｅｅ ｆｒｏｍ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｅ￣ｃｔｓ． ｒｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｅｎｓｉｎｇ ｒａｄａｒ（ＥＳ Ｒ），ａｎｄ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ
雷达信号处理基础理论与应用
雷达信号处理是现代雷达技术的核心，是将雷达接收到的回波信号转换为目标信息的过程。因此，对于雷达信号处理的理论和应用的研究具有重要的现实意义和应用价值。
一、雷达基础理论
1.1 雷达系统基础原理
雷达系统的基础原理是通过发射电磁波，在目标物体上产生散射回波信号，并接收并处理回波信号，从而实现目标位置、速度、方位等信息的测量。雷达系统的核心构成包括发射机、天线、接收机和信号处理器。其中，发射机产生电磁信号，通过天线发射；接收机接收回波信号，信号处理器对回波信号进行处理后提取目标信息。
1.2 雷达信号理论
雷达信号的理论表述是指雷达系统中涉及到各种信号处理算法的基础理论和应用。雷达信号通常具有高频段、窄带和受干扰的特点，因此需要对信号进行复杂的处理。雷达信号处理中涉及到的主要理论包括多普勒效应、回波信号分析、信号干扰、雷达成像等。
1.3 雷达系统性能参数
雷达系统性能参数通常包括雷达探测能力、定位精度、分辨率、探测距离、反射截面等。其中，雷达探测能力是指雷达系统可以发现目标的能力；定位精度是指雷达系统可以测量目标在空间中的位置；分辨率是指雷达系统可以将多个目标区分开来的能力；探测距离是指雷达系统可以探测到目标的最远距离；反射截面是指雷达系统接收到的目标回波信号对应的物体截面。
二、雷达信号处理应用
2.1 雷达成像
雷达成像是一种基于微波辐射的成像技术。它通过对反射回波信号进行处理，实现目标在三维空间中的图像展示。在雷达成像过程中，通常需要采用多个角度的发射和接收，以实现更准确的成像效果。雷达成像技术在军事、航天、地质勘探等各个领域都得到了广泛的应用。
2.2 多普勒雷达
多普勒雷达是一种测量目标速度的传感器。它基于多普勒效应，利用目标运动产生的频移信息，对目标速度进行测量。多普勒雷达的应用领域非常广泛，包括交通监控、地震预警、气象预报等。
2.3 监测雷达
监测雷达是一种通过对目标进行连续观测，实时监测目标的运动和变化的雷达系统。它通常采用多个接收器和多个天线，并对接收到的信号进行处理，以获得目标信息。监测雷达的应用领域包括空域监测、物理测量等。
1 雷达系统导论5
五、时空二维处理
1．运动平台雷达杂波及TACCAR、DPCA
当雷达安装在运动平台上(如舰船、飞机)时，这时发现杂波中的运动目标较雷达固定时要困难的多。此时杂波的多普勒频率不再处于零频处，并随平台的速度、天线方位及仰角而变化。因此对消杂波的凹口不能固定，且必须是变化的。
平台运动对杂波频谱主要有两个影响：
a．杂波中心频率偏移
这取决于天线波束指向及平台速度：
00cos2pdvf
式中pv平台运动速度，0天线主波束指向与平台速度之间的方位夹角，
雷达工作波长
b．杂波频谱展宽
这取决于于天线波束宽度及平台速度：
0sin2pdvf
式中为天线波束宽度
当天线波束指向平台速度方向即000时，杂波的多普勒频率最大而多普勒频谱的宽度最小。当天线指向与平台速度方向垂直即0090时，杂波的多普勒中心频率为零，但多普勒频谱展的最宽。
基于以上分析，平台速度的影响可分为两个分量：一个是沿着天线指向的方向，它使杂波多普勒频谱的中心频率移动，另一个是天线指向的法线方向，它使杂波多普勒频谱展宽。这两个分量可用不同技术加以补偿。
运动平台上的动目标显示雷达称为AMTI(Airborne MTI)，虽然原意A是指飞机上的意思，但目前此术语是指任何运动平台动目标显示雷达。
A．杂波多普勒频移的补偿[3]p120
获取杂波多普勒频移的方法：
(1)在某些情况下，可利用装载雷达的平台速度及天线指向的先验知识，用开环控制的办法求补偿杂波的多普勒频移。(主要适用于船载雷达)
(2)可对一定距离间隔内接收的回波信号采样，直接测量杂波频率，采样距离间隔应选择得使杂波成为起主导作用的信号。通常，对若干脉冲重复周期的采样距离间隔得出的数据进行平均处理以得到平均的多普勒频移，仅进行单次多普勒测量并接着进行补偿是不能满足雷达的整个距离的实际状况的。
现有两种补偿多普勒频率(杂波锁定)的方法：一种办法是改变相参振荡器(COHO)的频率以补偿杂波多普勒频率的移动，具体实现时可用将相参振荡器输出与频率可调振荡器混频的方法，并令频率可调振荡器的频率等于杂波的多普勒频率，如TACCAR。另一种实现方法是在延时线对消器(对单个天线连续输出脉冲进行加权处理)的一个支路内加进可变移相器，用改变相移的方法求移动对消器频率响应的零值位置(对消器某支路的相移对应于频移rdTf02)。文[31]p236给出了两种方法的框图。
SA雷达系统概述
雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和定位的技术，是目前最为主要和广泛应用的远程探测手段之一、它通过发射电磁波并接收返回的信号，利用信号的特征进行目标检测、测距、测速、成像等操作。雷达系统以其无人操作、全天候、长距离、准确性高等优点在军事、民用、科学研究等各个领域得到了广泛的应用和发展。
雷达系统主要由发射系统、接收系统、处理系统和显示系统四个主要部分组成。
发射系统是雷达系统的核心组件之一，它负责产生和发射出信号。根据不同需求，雷达可以通过发射不同频率的电磁波来适应不同的应用场景，如短距离的微波雷达、长距离的超过视距雷达等等。在发射系统中，雷达通常使用发射天线来向特定方向辐射电磁波。
接收系统是指接收来自目标反射回来的信号的部分。雷达接收系统的主要部件是接收天线，它负责接收到达的电磁波，并将其转化为电信号。接收系统还包括放大器、滤波器和混频器等元件，用于将接收到的微弱信号放大、滤波和变频，以便进行后续的处理。
处理系统是负责对接收到的信号进行处理和分析的部分。它通常由数字信号处理器（DSP）和计算机组成。首先，处理系统会对接收到的信号进行数字化，然后利用各种信号处理算法进行目标检测、特征提取、参数估计等操作，最终得到关于目标的信息。
显示系统是把雷达数据以可视化的方式呈现给人类操作员或其他系统使用的部分。雷达显示系统通常由显示器组成，可以显示雷达扫描的区域地图、目标的位置和运动轨迹等信息。此外，雷达显示系统也可以通过声音、光线等方式进行报警和指示。
雷达系统的工作原理主要基于电磁波的回波特性。当雷达向目标发送电磁波时，目标会对电磁波进行反射、散射、衍射等过程，形成回波信号。雷达接收到这些回波信号后，通过测量回波信号的强度、相位、多普勒频移等特征，可以实现目标的检测、定位和跟踪。
雷达系统的应用十分广泛。在军事领域，雷达系统可用于提供空中、海上和地面目标的情报，协助导弹拦截、飞行器导航和目标识别等任务。在民用领域，雷达系统可用于天气预报、空中交通控制、海上导航、地震探测等。在科学研究领域，雷达系统可用于大气探测、地质勘探、无线电天文学等研究。
