星载SAR适时侦察站的指标要求优化

对星载SAR 适时侦察站的指标要求如下：

（1）要明确侦察的对象。

（2）确定侦察的频带范围。

（3）适时引导的时间ts，确保在ts时间内该站能100%地截获星载SAR 信号（假设在本站探测区域范围内SAR 是开机工作的）。

（4）该站对星载SAR 探测的最大距离为

（5）对SAR 探测的仰角范围为5°～85°。

（6）对SAR 探测的方位范围为0°～360°。

（7）对星载SAR 侦察接收系统等效灵敏度的要求为

对星载SAR 侦察示意图如图2.23 所示。

图2.23　对星载SAR 侦察示意图

A—侦察站；B—星载SAR；C—探测点中心；D—卫星投影点；β—仰角；θ—探测波束与侦察之间的夹角；R—SAR 探测距离；Rj—干扰机与星载SAR 之间距离。

将式（2.26）代入式（2.24），得

星载SAR 接收机的灵敏度与星载SAR 的发射机峰值功率、天线副瓣增益、天线仰角高度、卫星高度、雷达及侦察站的方位等多种因素有关。

（8）对侦察站天线波束宽度的要求。为了满足一次性可靠搜索，取仰角宽度β0.5，取方位角波束宽度为θ0.5，仰角搜索的范围为5°～85°；方位角搜索的范围为0°～360°，天线的搜索采用口字形搜索，如图2.24 所示。

图2.24　搜索天线搜索轨迹示意图

搜索天线的仰角放在25°，方位角从0°向360°方向转动，转至360°时，方位角停；仰角向上转，转至65°时，仰角停；方位角从360°向0°方向转动，转至0°时，仰角从65°向下转，转至25°时，仰角停；方位角从0°向360°方向转，依次搜索。只要在仰角5°～85°范围，距离在所探测的范围内，方向从0°至360°，又从360°至0°，搜索一次，应该能截获该SAR 信号。

仰角采用交叉波束，每边波束宽度为20°；方位角的波束宽度θ0.5应根据天线的搜索速度vt、频率的搜索速度和满足可靠搜索的要求而定。

①用机械搜索。若搜索天线扫过一个波束的时间为

频率综合器本振扫完一个频段所需的时间为ΔTs，在ΔTs时间内确保收到三个以上脉冲，则ΔTs=3Tr。

Tr为雷达脉冲重复周期，在天线照射一个波束内，确保频率能搜索一个频段ΔF=f1-f2，搜索这个频段所需的时间为T′s=nTs=3nTr。

可以得到Ts=3nTr=，则

式中　θ0.5——搜索天线方位波束宽度，θ0.5=2°；

　　　fr——雷达脉冲重频，fr=1 400 Hz；

　　　n——波束个数，n=20。

则

整个搜索一次所需的时间为

式中　360°——方位搜索的范围；

　　　40°——仰角搜索的范围；

　　　vt——方位搜索的速度，vt=46（°）/s；

　　　vβ——仰角搜索速度，vβ=20（°）/s。

将参数代入式（2.29），得

(www.xing528.com)

即对星载SAR 可靠搜索一个周期（含频率可靠搜索），需要20 s。对信号的搜索时间，根据战术要求，希望越快越好。因为星载SAR 在地对星的有效干扰区飞行时间约60 s，如果它采取一些战术抗干扰措施，可能开机的时间为20～30 s，因此搜索引导时间最好小于2 s。

②采用二维多波束搜索天线。假设已知二维多波束阵列天线有24个波束，如图2.25 所示，每一个波束方位角为7.5°、仰角为11.25°。

图2.25　二维多波束侦察天线波束示意图

（a）二维多波束正视图；（b）二维多波束顶视图

在方位角方向有6个波束，每个波束宽度为7.5°，在仰角方向有4个波束，每个波束宽度为11.25°，二维多波束的组合共24个波束，形成45° ×45°侦察区。

若要探测区为45° × 45°，则需要的探测时间Ts= 3nTr= 3 × 20 × 0.71=42.8 （ms）。

假设方位以100°/s 速度旋转，转过360° × 45°的空域，所需的时间约为4 s。如果有目标指导雷达引导，搜索时间可小于1 s。由此可知，根据不同要求可选不同的搜索天线体制和引导方式，以确保对星载SAR 信号的适时截获。

（9）接收机的瞬时带宽与灵敏度的选择。接收机的瞬时带宽，原则上应等于或略大于雷达信号的频谱宽度，但是，如果接收机灵敏度接近临界时，可以把接收机带宽分成两种：一种是窄频带，用于搜索跟踪接收机，首先保证灵敏度，把信号截获后进行角度跟踪；另一种是宽频带，其频带宽度大于或等于雷达信号频谱宽度，由于侦察天线连续跟踪星载SAR，因此宽频带接收机可以进行延迟积累，以改善接收机的信噪比。

已用窄频带接收机跟踪系统跟踪SAR 信号，在宽频带接收支路，各次发现的概率为pDi，不发现的概率为

累积发现概率为

n 越大，发现SAR 的概率也越大。n 与S/N 的关系曲线如图2.26 所示。

发现概率pD= 90%，信号有起伏；虚警概率pf= 10-6 时，n= 10 时，S/N=3 dB；n=100 时，S/N=- 4 dB；n= 1 000 时，S/N=- 8 dB。由此可见积累对改善接收机信噪比的作用。

这里讲的积累，是指将所收到的脉冲n 依次分别延迟适当的时间，因为SAR 的重频在一定时间范围内是很稳定的，先收到的延迟多，后收到的延迟少，最后一个脉冲不延迟。在同一个时刻将它们相加，由于信号是规则的，而噪声是不规则的，是随机杂乱的，因而跨周期相加的结果，使信噪比得到改善。

由图2.26 可知，n=3个脉冲积累时，S/N=8 dB；n=10个脉冲积累时，S/N=3 dB；n=20个脉冲积累时，S/N=1 dB。在宽带支路，如果接收机灵敏度不够，可采用延迟积累的措施来改善接收机的信噪比。

（10）具有测量星载SAR 航迹的能力。设星载SAR 为低轨道卫星，地球曲率可以忽略，星载SAR 与侦察站之间的坐标关系如图2.27 所示。

图2.26　脉冲数积累与S/N 的关系曲线

图2.27　侦察站对星载SAR 测量航迹示意图

B—目标在t1时刻的位置；D—目标经过t0（卫星从B 点到D 点所需的）时间，在t2时刻的位置；A—目标在B 点的投影点；C—目标在D 点的投影点；O—侦察站的位置；α1—目标在投影点A 时的方位角；α2—目标在投影点C 时的方位角；β1—目标在B 点时的仰角；β2—目标在D 点时的仰角；h—目标的高度。

在t1时刻，目标在B 点，投影点A，对应的方位角α1、仰角β1；在t2时刻，目标在D 点，投影点C，对应的方位角α2、仰角β2。卫星载体飞行速度为vt，由图2.27，得

联立方程，解得

进而得到

式中　vt——卫星在轨迹确定后的速度，是一个已知数；

　　　h——卫星高度，是一个已知数；

　　　t0——由t1～t2或t2～t3等的间隔时间；

　　　β1、β2——仰角，可以实时测得；

　　　α1、α2——方位角，可以实时测得。

因此，Rj是在t2时刻、t3时刻等都可以确定的一个数。根据不同时刻的Rji，侦察站就可以把卫星对侦察站的轨迹绘出来。

如果星载SAR 采用变轨、变速时，测量将产生较大的误差。不过它的变轨、变速一般是在较短的时间发生，不会经常采用变轨、变速措施的，否则它的成像也不好。所以，侦察站对星载SAR 在稳定工作过程中测得的航迹还是较准确的。

（11）可测定和显示星载SAR 的参数，如载频、脉冲宽度、脉冲重复频率、信号频谱、脉内调制特征、方位角、仰角和被动跟踪距离等，将其存入数据库。

（12）可以与干扰系统的“信息栅格网”连接，提供系统所需的侦察参数。

（13）搜索侦察系统，具有从搜索发现目标后自动转入被动跟踪的能力。

（14）具有运载和供电的设备。