弹载SAR制导技术简介

弹载SAR制导技术简介主要内容主要内容1、弹载SAR导航原理2、新体制导引头3、已成型弹载SAR系统4、弹载SAR主要应用方向5、需要解决的问题弹载SAR 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar-SAR）是一种主动式微波成像传感器。可在能见度极差的气象条件下得到高分辨率雷达图像。当前，机载和星载SAR的应用已十分广泛，已可得到亚米级的分辨率，场景图像的质量可与同类用途的光学图像相媲美。将SAR技术应用于主动雷达导引头，一方面可有效提高其全天候、全天时的探测能力，另一方面复杂战场环境下的精确制导要求导引头具有较强的自主性和抗干扰能力。随着SAR信号处理技术的不断进步和处理器件性能的迅速提高，制约弹载SAR制导应用的瓶颈问题正逐步得到解决，应用SAR技术的导引头已成为当前雷达导引头研制的一个热点。弹载弹载SAR景象匹配辅助导航基本原理景象匹配辅助导航基本原理 弹载SAR制导包含成像、图像处理（景象匹配或进行目标识别）和定位三个基本过程。景象匹配导航的基本原理是通过SAR成像获得的实时图与基准图的匹配求解导弹的位置以确定导弹是否偏离预定航线。通过SAR与INS系统组合，利用景象匹配的结果修正INS的积累误差。弹载弹载SAR景象匹配辅助导航基本原理景象匹配辅助导航基本原理SAR景象匹配辅助导航功能框图弹载弹载SAR寻的制导基本原理寻的制导基本原理 通过发射宽带信号“压缩”目标回波宽度，获得高的距离向分辨力；采用合成孔径技术提高雷达的横向分辨力，获得目标的高分辨二维图像，实现对目标的准确选择。结合弹载SAR的新体制导引头新体制导引头 SAR技术的引入给导引头的发展带来了新的契机，催生出多种性能优异的新体制导引头。连续波雷达：体积小、重量轻、造价低、低截获概率、抗干扰能力强SAR：分辨力高调频连续波SAR导引头基于弹载SAR的多模复合导引头SAR/红外复合提高目标识别能力和抗干扰能力 有效提高攻击成功概率SAR与CNS复合利用SAR和CNS的输出分别修正导弹的位置误差和姿态误差，姿态误差的修正可提高SAR定位的精度、位置误差的修正可提高CNS输出的精度SAR/宽带微波被动复合提高末制导对目标群的分辨能力和攻击点选择能力，改善抗干扰能力INS/宽带微波被动宽带微波被动/SAR复合导引头复合导引头 INS/宽带微波被动/SAR复合导引头结合了被动寻的作用距离远、探测隐蔽和主动寻的精度高、不依赖目标辐射的优点，可有效地完成在复杂条件下的寻的制导任务。制导控制装置控制导弹飞向目标，当弹目距离小于主动导引头的作用距离时，导弹进行侧向机动国外弹载国外弹载SAR相关系统相关系统弹载SAR系统 国家应用背景主要作用主要参数Hammerhead项目SAR导引头美空地导弹辅助导航制导精度：圆概率误差3mWASSAR导引头美空地导弹探测固定和时敏目标分辨率小于1m1m；成像速率2Hz；RBS15 Mk3导弹导引头瑞典反舰导弹识别舰船目标可识别靠海岸停泊的军舰；EADS红外/毫米波双模导引头德空地导弹地面目标自动检测载频94GHz、双极化、宽带；EADSMMW-SAR导引头德对地导弹辅助导航、动静目标探测载频35GHz；LFMCW体制；双极化；雷声Ka波段SAR导引头美对地导弹数字景象区域相关制导分辨率：3m3m达索、汤姆逊-CFS SAR匹配制导系统法对地导弹 辅助导航、目标探测载频分别为35GHz、94GHz国外弹载国外弹载SAR相关系统相关系统德国EADS公司研制的MMW-SAR多模式导引头系统载频35GHz；LFMCW体制；4通道单脉冲接收双正交极化 MMW-SAR抗恶劣天气强杂波和ECM目标自动检测识别和定位为地形辅助导航提供观测信息 体积小自动目标识别能力高地面可重定位目标高价值静止目标 国外弹载国外弹载SAR相关系统相关系统MMW-SAR多模式导引头在工作过程中的不同阶段采用不同的工作模式。根据需要侦察的目标和可能的区域大小进行低分辨率俯仰扫描或高分辨率俯仰扫描，分辨率的大小由天线扫描快慢决定在检测到目标后对目标区域进行聚束成像进一步提高分辨率以对目标进行分类与识别如果目标为动目标且在导引头前方，导引头切换到动目标指示模式，利用高分辨距离像进行识别在攻击末段，采用单脉冲前视跟踪模式对目标进行精确稳定跟踪弹载SAR主要应用方向 与以侦察为目的的星载和机载SAR不同，弹载SAR以导弹为平台、以攻击目标为目的。主要应用方向修正惯导误差时敏目标检测与识别攻击点选择毁伤效果评估弹载SAR主要应用方面惯性导航系统 （Inertial Navigation System-INS）一种自主式的导航方法，隐蔽性好，不受气象条件的限制。是中远程导弹广泛使用的一种制导方式。固有的缺陷是导航误差随时间而积累，影响导弹的打击精度和初始定位误差利用弹载SAR进行景象匹配修正INS误差，提高制导精度利用弹载SAR获得包含典型地物的实时图像，与预先存储在电子地图数据库中的基准图进行匹配，获得场景中若干个点的位置信息，然后根据导弹和场景的相对位置关系解算导弹位置，进而修正INS的位置误差1、修正惯导误差弹载SAR主要应用方面在多普勒波束锐化（Doppler Beam Sharpening-DBS）等扫描工作模式下进行大范围成像，利用获得的低分辨率图像检测目标，若检测到目标，则对目标区域进行前斜视高分辨成像，识别是否为感兴趣目标，确认后转入单脉冲跟踪进行攻击。采用SAR技术，方位向分辨单元的减小将使信杂比大大改善，提高检测概率；同时对目标的高分辨成像可有效提高识别概率。提高对机动导弹发射架、机动防空制导雷达等时间敏感目标（Time Sensitive Target-TST）的打击能力是精确制导武器的重要发展方向。面临的主要问题是强地杂波对目标检测和目标识别的影响。2、时敏目标检测与识别弹载SAR主要应用方面当雷达波束照射范围内有多个目标时，如不能正确地选择真实攻击目标，则会大大影响目标识别与跟踪系统的性能。对空导弹攻击飞机编队或反舰导弹攻击舰艇编队、巡航导弹打击海港目标时、反舰导弹打击航空母舰等大型目标时，需要导引头具有要害部位选择能力。采用弹载SAR对编队目标群进行成像，根据提取的目标特征并结合战术编队方式的规律，可有效提高制导雷达对有价值目标的选择能力。从舰船目标的高分辨SAR图像提取其尺寸、形状等特征，结合舰桥等强散射点的相对位置信息，可进行对舰船目标要害部位的选择。3、攻击点选择弹载SAR主要应用方面规划人员根据导弹传回的目标图像进行毁伤情况的评估，可判断导弹对目标的杀伤效果，决定是否规划继续攻击该目标，还是转而攻击其它目标。这种瞬时损伤评估能力，可减少一次特定攻击任务中所需的导弹数。基于高分辨弹载SAR图像，提取人造目标外围的几何形状特征和内部结构特征，对比打击前后特征变化的程度可反映目标被摧毁的程度。可采用分级评估的方法，对人造目标是否摧毁、摧毁程度以及受摧毁部位等进行评估。4、毁伤效果评估需要解决的问题需要解决的问题曲线弹道SAR成像单次观测导弹定位快视稳像景象匹配抗干扰能力主要问题大气湍流等自然扰动和规避敌方防空阵地等战术飞行会使得导弹在曲线弹道下飞行，俯冲时垂直方向的速度将使得SAR相位中心的航迹非线性。需要解决的问题需要解决的问题曲线弹道SAR成像单次观测导弹定位快视稳像景象匹配抗干扰能力主要问题由于典型地物特征、成像条件、计算能力和存储能力的限制，导弹难以进行连续的高质量成像和景象匹配，因此与机载INS/SAR组合导航通过滤波进行定位的方式不同，弹载SAR的导弹定位必须在仅有一次或几次匹配结果的条件下进行，而通过二维成像后仅能获得场景内一个或几个特征点的距离和多普勒信息。需要解决的问题需要解决的问题曲线弹道SAR成像单次观测导弹定位快视稳像景象匹配抗干扰能力主要问题弹载SAR必须在弹载计算机上完成成像、景象匹配、导弹定位等一系列处理，为保证后续制导过程的正常进行，必须寻求“快视”的成像算法，即使在曲线弹道下成像时，也需要尽量避免因为运动补偿增加过多计算量导致难以在规划的时间内成像。需要解决的问题需要解决的问题曲线弹道SAR成像单次观测导弹定位快视稳像景象匹配抗干扰能力主要问题稳像包含两个方面的含义，一是要在导弹姿态、航迹变化的情况下稳定成像区域，二是要运动补偿，保证成像质量的稳定。需要解决的问题需要解决的问题非线性航迹下的弹载SAR成像将引起图像的几何畸变，并且畸变是空变的，而精确的逐点校正计算量较大，同时导弹与卫星飞行航迹的不同导致的实时图像与基准图像之间的几何形变也是景象匹配过程中需要解决的问题。曲线弹道SAR成像单次观测导弹定位快视稳像景象匹配抗干扰能力主要问题需要解决的问题需要解决的问题将SAR技术应用于精确制导武器，必须考虑存在各种自然和人为干扰的复杂战场环境，以 保 证 弹 载SAR制导的可靠性与实用性。曲线弹道SAR成像单次观测导弹定位快视稳像景象匹配抗干扰能力主要问题弹载弹载SAR抗干扰技术抗干扰技术弹载SAR面临的干扰问题场景散射干扰接收雷达发射的脉冲，放大后照射地面形成地物干扰回波，在雷达成像处理时可获得较高的增益，进而降低SAR图像质量。有源欺骗干扰以先进的ESM设备为基础，布设在目标附近对弹载雷达信号的到达时间、到达角、脉冲重复频率、载频和调频率等参数进行测量或估计，然后进行幅度、延时和多普勒调制，以在SAR图像中生成虚假目标，掩盖真实目标的存在。THE END