跟踪测量雷达诞生于20世纪40年代。第二次世界大战期间,美国研制的中等测量精度、采用圆锥扫描技术、用于火炮控制的SCR-584雷达,实现了对空中飞行目标的连续自动跟踪和对火炮射击的控制,其角跟踪测量精度大约是2mrad,距离跟踪测量精度为几十米。即使这种中等精度的跟踪测量雷达也使当时的高炮射击命中率提高近两个数量级。
随着导弹、卫星、航天技术的发展,中等精度的跟踪测量雷达逐渐满足不了不断发展的跟踪测量任务的要求,因而催生了20世纪50年代后期的精密跟踪测量雷达。1956年,首台高精度单脉冲跟踪测量雷达在美国研制成功,从而开创了精密跟踪测量雷达广泛应用和不断发展的时代。今天,精密跟踪测量雷达不仅广泛地应用于各类武器控制(火控)和各类试验靶场(武器系统效能评估),而且还广泛地用于远程空间目标的探测、跟踪和识别领域,以及最先进的武器控制系统(如美国导弹防御系统中的GBR雷达)。
我国跟踪测量雷达研制起步于20世纪60年代,为我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”的发射做出了贡献,后续又成功研制了船载精密跟踪测量雷达,将地面测量站点由内陆延伸到了大洋。进入21世纪,精密跟踪测量雷达已经不仅在给定空域探测和高精度测量目标的坐标和轨迹,还具备了在复杂电磁环境下对多目标进行高分辨率测量、目标特性测量、目标成像、目标识别的能力,探测范围也由近地轨道目标扩展到高轨目标,为我国载人航天、北斗系统、探月工程、空间站和战略武器的发展发挥了重要作用。
本书是“雷达技术丛书”中的一册。随着人类社会信息化、智能化的发展,精密跟踪测量雷达越来越多地应用于军事、经济、社会等诸多领域,本书全面介绍了精密跟踪测量雷达的原理和系统发展、专业技术和工程实践,以及跟踪测量雷达的特点和系统知识;给出大量工程设计常用公式、曲线、图表和数据及设计方法;并着重介绍了精密跟踪测量雷达近20年发展的主要成果:一是在对目标距离、角度和速度进行精密跟踪测量的基础上,实现了对目标特性的测量,包括测量目标RCS特性、极化特性、高分辨率距离像和ISAR像等;二是随着相控阵雷达技术的发展,特别是固态有源相控阵雷达技术的发展,相控阵体制的精密跟踪测量雷达的系统与应用设计。
本书共分13章,第1章为跟踪测量雷达系统概论,阐述了跟踪测量雷达系统的内涵、应用、发展以及角度、距离、速度跟踪测量方法。第2章为雷达跟踪测量理论基础,包括跟踪测量雷达方程、雷达测量精度以及雷达跟踪与截获目标、目标特性及其测量的基本知识。第3章介绍单脉冲技术体制,包括单脉冲理论、单脉冲系统基本实现形式及各种单脉冲系统的变化实现形式。第4章为跟踪测量雷达测量精度分析,包括影响雷达测量精度的各种误差因素的分析与设计计算。第5章介绍跟踪测量雷达天线技术,重点描述单脉冲卡塞格伦天线和相控阵天线的技术及设计。第6章为跟踪测量雷达接收技术,以数字化单脉冲雷达接收技术为重点,介绍了角误差信号归一化处理、数字化误差提取以及宽带接收机等的技术和设计。第7、8、9章分别介绍了距离跟踪测量技术、角度精密跟踪伺服技术和脉冲多普勒速度跟踪测量技术及工程设计方法。第10章为跟踪测量雷达目标特性测量技术,重点介绍了雷达目标特性的基本内涵、目标特性测量方法,阐述了目标RCS、极化特性和宽带特性的测量方法及其在雷达系统中的设计应用。从第11章开始,从雷达系统的角度,分别介绍了三种典型体制的跟踪测量雷达系统的功能、性能、组成和工作原理,以及系统设计方法。分别是,第11章单脉冲精密跟踪测量雷达系统,第12章连续波跟踪测量雷达系统,第13章相控阵跟踪测量雷达系统。
全书由马林牵头组织编写。第1章由马林编写,第2章由谢洁编写,第3章由杨文军、张锐编写,第4章由马林、杨文军编写,第5章由朱瑞平编写,第6章由陈泳编写,第7、9章由史江勇、蔡玖良编写,第8章由程望东编写,第10章由马林、肖靖编写,第11章由杨文军、柯长海编写,第12章由王先发编写,第13章由马林、赵绍颖编写。全书由马林统稿、修改和定稿。
在本书编写过程中,得到了
院士、张光义院士等院士和专家的热心指导、审阅和帮助,得到了中国电子科技集团公司及第十四研究所领导、第二十七研究所领导的大力支持,以及电子工业出版社刘宪兰老师的精心帮助和电子工业出版社领导的支持,在此表示衷心感谢。
虽然我们在编写本书时力求准确严谨,但由于水平和知识的限制,书中缺点和错误难免,诚挚希望相关领域的专家和其他读者批评指正。
马林
2022年10月