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APG-68(V)9火控雷达的飞行试验
8(o[e"J^Y/  
LYXa}5Hev  

美国试飞工程师协会第34界学术交流年会会议论文
*2 Gp &7.  

_ p:lIQ  

翻译：钱锟
5k 2oq#FU  
MAz=R O2_  
jpjN!p1p  

APG-68（V）9火控雷达简介
.1t/hHP}  
  老旧的APG-66和APG-68火控雷达（FCRs）在F-16战斗机上已经使用了长达20年的时间。而新型的APG-68（V）9火控雷达无论在性能上还是在可靠型上都有大幅度提高，该型雷达是为了装备最新的F-16飞机改型而研制的。APG-68（V）9雷达不仅探测距离更远，可以同时跟踪4个目标，还具有合成孔径雷达（SAR）处理能力。另外，该雷达还具有自动校准能力和交互干扰滤波能力。所谓自动校准能力是指雷达可对飞机的惯性导航系统进行持续地自动校准；而交互干扰滤波则是使频带内无线电频率干扰降至最低，从而大幅度提高了雷达的抗干扰能力。 hTw<Fv?w2  
  APG-68（V）9雷达已经在爱德华兹空军基地完成了各项飞行试验科目。该雷达将被安装在第50批次的双座F-16D战斗机上（后驾驶舱为任务舱），该雷达的试验开始于2001年12月，并于2003年10月完成。本报告主要介绍了该雷达增加的合成孔径（SAR）工作模式，并总结了在挖掘该雷达潜力过程中得到的经验。虽然合成孔径雷达并不是一项新技术，但是APG-68（V）9雷达的研制标志着这项技术首次在轻型战斗机上得到应用。合成孔径模式使APG-68（V）9雷达对于远距离地面目标分辨率达到了1米的水平，大大优于目前的多普勒波束锐化（DBS）模式。APG-68（V）9雷达的合成孔径工作模式是本文介绍的重点，本文还叙述了在雷达试验过程中得到的经验和飞行试验要求。为了测试APG-68（V）9雷达的合成孔径探测工作模式，我们探索了新飞行试验技术，并建造了新的反射器阵列。 YCN1QfYy"C  
R^EDwB:f  
APG-68（V）9雷达的空对空工作模式： *-j'6 B  
   大范围测距搜索模式（ERS）： 该工作模式取代了以前APG-68雷达的“边搜索边测距”模式（RWS），“上视搜索”模式（ULS）和“测距过程中的速度探测”模式（VSR） ePmh_sZ!  
   边扫描边跟踪模式（TWS）：该工作模式能够区分和跟踪10个空中目标，并同时对其他空中目标进行探测。 ;sG7Fd@  
   多目标分辨认知模式（MTS）：该工作模式能够对多达4个目标进行高质量跟踪，并具有同时搜索其他目标的能力。  )wh$  
   单目标跟踪模式（STT）：该工作模式可以对1个空中目标进行高质量的跟踪。 +<cT[]$  
   空战机动模式（ACM）：该工作模式可以在高地面杂波环境下对近距离的目标进行自动捕获。 AQXzOw4  
   先进中距空对空导弹数据链：可以在TWS，MTS和STT工作模式下为多达6枚中距导弹提供制导。 z]%=^i,<  
   攻击群分辨率（RCR）：确定雷达分辨单元中真实目标的数量。 rtYP/Sa  
9L4nj  
APG-68（V）9雷达的对地工作模式： /\l4Hu0p<  
   空对地测距模式（AGR）：该工作模式可对地面目标进行精确的距离测量。 <wF &/u%&  
   真实波束地图测绘模式（RBM）/功能增强的地图测绘模式（EGM）：该工作模式可以为导航和目标搜索/跟踪提供合适的雷达地图显示。 >Ooy>A2  
   多普勒波束锐化模式1（DBS1）：该工作模式的地图方位分辨率比RBM工作模式高8倍。 RIrJdi2'  
   多普勒波束锐化模式2（DBS2）：该工作模式的地图方位分辨率比RBM工作模式高64倍。 (5"*0"t4a  
   固定目标的跟踪模式（FTT）：该工作模式能够对分散在地面的固定目标维持精确跟踪，并锁定，引导武器实施攻击。 $sHt,HM+  
   增强的海面搜索模式（ESEA）：该工作模式可以在不良海况下对海面目标进行探测。 E4LWo#A  
   合成孔径（SAR）工作模式：该工作模式可以在恶劣的天气条件下，绘制高方位分辨率地图，并改善了目标识别能力和目标精确指示能力。 Q 7
Cp=]y  
   地面移动目标指示模式（GMTI）：该工作模式可搜索地面或海上的多个移动目标，并将它们显示在背景雷达地图上。 Br|Xq"l(i,  
   地面移动目标跟踪模式（GMTT）：该工作模式可对地面或者海面上的单个移动目标进行连续地、精确地跟踪，引导武器实施攻击。 [M{NGlLg  
   信标模式（*N）：该工作模式可以讯问并接收地面答复和机载信标。 a1G?3b4OC  
33-m?rtt  
什么是合成孔径雷达（SAR） o^ xQ"*M  
合成孔径雷达（SAR）可以绘制高分辨率地图，其原理是让脉冲雷达向某一方向运动，并辐射和接收电磁波，将接收的所有信号经过信息存储和处理，同相相加，其效果等效于一个辐射和接收电磁波的大型雷达天线。由于合成孔径雷达可以接收真实的雷达天线从不同角度发射的电磁波，所以合成孔径技术可以极大的提高雷达的方位分辨率。 u?wKc8t:`\  
  合成孔径雷达的成像性能和机载雷达尺寸密切相关，所以APG-68（V）9雷达和老式的APG-68雷达相比，拥有一个较大尺寸的天线。 x) H

p  
  现代合成孔径雷达的优势在于其分辨率的好坏并不受限于探测距离的远近。合成孔径雷达的方位分辨率和其合成孔径的大小有关，而且，其分辨率还和飞机的导航能力、雷达带宽和雷达天线的精确定位能力有关。在4海里的距离上，合成孔径雷达的分辨率比多普勒波束锐化（DBS）雷达的分辨率要高出两个数量级。而多普勒波束锐化模式（DBS）是老旧的APG-68雷达最好的地图测绘工作模式。 qz X.) 4  
  现在我打个比方来说明合成孔径雷达的技术优势：我们用合成孔径雷达和传统雷达分别对40海里外的地域进行地图测绘，对比的结果是，要得到一张由APG-68(V)9的合成孔径模式测绘出来的高分辨率地图，那么我们至少需要一个雷达天线长达2000英尺的传统雷达（显然，这么大尺寸的雷达天线是不可能装在飞机上的）。 }<`"?6]N)  
  在使用合成孔径雷达技术测绘目标地图的时候，要求合成孔径雷达不断移动以保持从不同的方位探测目标，所以使用合成孔径雷达测绘地图时，被测目标不能位于飞机机头正前方。图0显示了F-16飞机上的合成孔径雷达的工作范围限制。其最大探测角度受到雷达探测视场（LOS）的限制，其最小探测角则受到雷达天线转动机构转动范围的限制APG-68(V)9火控雷达的飞行试验
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APG-68（V）9火控雷达简介
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  老旧的APG-66和APG-68火控雷达（FCRs）在F-16战斗机上已经使用了长达20年的时间。而新型的APG-68（V）9火控雷达无论在性能上还是在可靠型上都有大幅度提高，该型雷达是为了装备最新的F-16飞机改型而研制的。APG-68（V）9雷达不仅探测距离更远，可以同时跟踪4个目标，还具有合成孔径雷达（SAR）处理能力。另外，该雷达还具有自动校准能力和交互干扰滤波能力。所谓自动校准能力是指雷达可对飞机的惯性导航系统进行持续地自动校准；而交互干扰滤波则是使频带内无线电频率干扰降至最低，从而大幅度提高了雷达的抗干扰能力。 hTw<Fv?w2  
  APG-68（V）9雷达已经在爱德华兹空军基地完成了各项飞行试验科目。该雷达将被安装在第50批次的双座F-16D战斗机上（后驾驶舱为任务舱），该雷达的试验开始于2001年12月，并于2003年10月完成。本报告主要介绍了该雷达增加的合成孔径（SAR）工作模式，并总结了在挖掘该雷达潜力过程中得到的经验。虽然合成孔径雷达并不是一项新技术，但是APG-68（V）9雷达的研制标志着这项技术首次在轻型战斗机上得到应用。合成孔径模式使APG-68（V）9雷达对于远距离地面目标分辨率达到了1米的水平，大大优于目前的多普勒波束锐化（DBS）模式。APG-68（V）9雷达的合成孔径工作模式是本文介绍的重点，本文还叙述了在雷达试验过程中得到的经验和飞行试验要求。为了测试APG-68（V）9雷达的合成孔径探测工作模式，我们探索了新飞行试验技术，并建造了新的反射器阵列。 YCN1QfYy"C  
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APG-68（V）9雷达的空对空工作模式： *-j'6 B  
   大范围测距搜索模式（ERS）： 该工作模式取代了以前APG-68雷达的“边搜索边测距”模式（RWS），“上视搜索”模式（ULS）和“测距过程中的速度探测”模式（VSR） ePmh_sZ!  
   边扫描边跟踪模式（TWS）：该工作模式能够区分和跟踪10个空中目标，并同时对其他空中目标进行探测。 ;sG7Fd@  
   多目标分辨认知模式（MTS）：该工作模式能够对多达4个目标进行高质量跟踪，并具有同时搜索其他目标的能力。  )wh$  
   单目标跟踪模式（STT）：该工作模式可以对1个空中目标进行高质量的跟踪。 +<cT[]$  
   空战机动模式（ACM）：该工作模式可以在高地面杂波环境下对近距离的目标进行自动捕获。 AQXzOw4  
   先进中距空对空导弹数据链：可以在TWS，MTS和STT工作模式下为多达6枚中距导弹提供制导。 z]%=^i,<  
   攻击群分辨率（RCR）：确定雷达分辨单元中真实目标的数量。 rtYP/Sa  
9L4nj  
APG-68（V）9雷达的对地工作模式： /\l4Hu0p<  
   空对地测距模式（AGR）：该工作模式可对地面目标进行精确的距离测量。 <wF &/u%&  
   真实波束地图测绘模式（RBM）/功能增强的地图测绘模式（EGM）：该工作模式可以为导航和目标搜索/跟踪提供合适的雷达地图显示。 >Ooy>A2  
   多普勒波束锐化模式1（DBS1）：该工作模式的地图方位分辨率比RBM工作模式高8倍。 RIrJdi2'  
   多普勒波束锐化模式2（DBS2）：该工作模式的地图方位分辨率比RBM工作模式高64倍。 (5"*0"t4a  
   固定目标的跟踪模式（FTT）：该工作模式能够对分散在地面的固定目标维持精确跟踪，并锁定，引导武器实施攻击。 $sHt,HM+  
   增强的海面搜索模式（ESEA）：该工作模式可以在不良海况下对海面目标进行探测。 E4LWo#A  
   合成孔径（SAR）工作模式：该工作模式可以在恶劣的天气条件下，绘制高方位分辨率地图，并改善了目标识别能力和目标精确指示能力。 Q 7
Cp=]y  
   地面移动目标指示模式（GMTI）：该工作模式可搜索地面或海上的多个移动目标，并将它们显示在背景雷达地图上。 Br|Xq"l(i,  
   地面移动目标跟踪模式（GMTT）：该工作模式可对地面或者海面上的单个移动目标进行连续地、精确地跟踪，引导武器实施攻击。 [M{NGlLg  
   信标模式（*N）：该工作模式可以讯问并接收地面答复和机载信标。 a1G?3b4OC  
33-m?rtt  
什么是合成孔径雷达（SAR） o^ xQ"*M  
合成孔径雷达（SAR）可以绘制高分辨率地图，其原理是让脉冲雷达向某一方向运动，并辐射和接收电磁波，将接收的所有信号经过信息存储和处理，同相相加，其效果等效于一个辐射和接收电磁波的大型雷达天线。由于合成孔径雷达可以接收真实的雷达天线从不同角度发射的电磁波，所以合成孔径技术可以极大的提高雷达的方位分辨率。 u?wKc8t:`\  
  合成孔径雷达的成像性能和机载雷达尺寸密切相关，所以APG-68（V）9雷达和老式的APG-68雷达相比，拥有一个较大尺寸的天线。 x) H

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  现代合成孔径雷达的优势在于其分辨率的好坏并不受限于探测距离的远近。合成孔径雷达的方位分辨率和其合成孔径的大小有关，而且，其分辨率还和飞机的导航能力、雷达带宽和雷达天线的精确定位能力有关。在4海里的距离上，合成孔径雷达的分辨率比多普勒波束锐化（DBS）雷达的分辨率要高出两个数量级。而多普勒波束锐化模式（DBS）是老旧的APG-68雷达最好的地图测绘工作模式。 qz X.) 4  
  现在我打个比方来说明合成孔径雷达的技术优势：我们用合成孔径雷达和传统雷达分别对40海里外的地域进行地图测绘，对比的结果是，要得到一张由APG-68(V)9的合成孔径模式测绘出来的高分辨率地图，那么我们至少需要一个雷达天线长达2000英尺的传统雷达（显然，这么大尺寸的雷达天线是不可能装在飞机上的）。 }<`"?6]N)  
  在使用合成孔径雷达技术测绘目标地图的时候，要求合成孔径雷达不断移动以保持从不同的方位探测目标，所以使用合成孔径雷达测绘地图时，被测目标不能位于飞机机头正前方。图0显示了F-16飞机上的合成孔径雷达的工作范围限制。其最大探测角度受到雷达探测视场（LOS）的限制，其最小探测角则受到雷达天线转动机构转动范围的限制