浅析直升机机载毫米波防撞雷达技术

发表时间:2020/8/10   来源:《中国电业》2020年第8期   作者:林建武1 宋顶山1 孙伟2
[导读] 直升机在进行低空或者山谷间飞行时,极易与地面山体、建筑物、高压线等相撞。能规避地面障碍物的机载防撞雷达作用突现,本文就直升机机载毫米波防撞雷达技术进行简要分析。
        摘要:直升机在进行低空或者山谷间飞行时,极易与地面山体、建筑物、高压线等相撞。能规避地面障碍物的机载防撞雷达作用突现,本文就直升机机载毫米波防撞雷达技术进行简要分析。
关键词:直升机 ;防撞; 毫米波雷达
引言   
        直升机机载毫米波防撞雷达是指直升机上用于探测前方视界航线上飞行员难以观察到的电力线、天线等障碍物,以确保直升机超低空安全飞行的雷达。通常安装在直升机鼻椎下部,是一种前向二维扫描的主动成像雷达,可获得障碍物的视频图像,以及障碍物相对直升机的距离和方位角数据,并提示飞行员操纵直升机避开障碍物。
1.概述
        直升机机载毫米波防撞雷达主要用于主要用于探测载机前方一定空域内的地形、地物,并形成三维地形图像。当存在危及载机飞行安全的障碍物(地形、地物、建筑物和架空绞股电缆等)时,及时向载机提供防撞告警信息。


直升机飞行面临的危险
主要功能要求:
a)地形探测
具有探测载机飞行前方一定空域内地形、地物的能力,并输出地形、地物分布的三维图像信息。
b)障碍物探测与告警
具有探测载机飞行前方一定空域内障碍物的能力,并能向载机提供相应的防撞告警信息。
2.工作原理
        所谓的毫米波是无线电波中的一段,我们把波长为1——10毫米的电磁波称毫米波,它位于微波与远红外波相交叠的波长范围,因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。
        所谓的毫米波雷达,就是指工作频段在毫米波频段的雷达,测距原理跟一般雷达一样,也就是把无线电波(雷达波)发出去,然后接收回波,根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。毫米波雷达就是这个无线电波的频率是毫米波频段。
雷达体制:
        目前,工程上常用的雷达体制包括脉冲体制和连续波体制。
        脉冲体制对目标具有测距和测速的能力
       
   
       
        为了使发射连续波的雷达具有对目标的测距能力。在发射波形上需要采用能提取目标距离信息的发射波形。其中线性调频连续波(LFMCW)是比较常见的波形。
        毫米波防撞雷达采用单天线调频连续波技术体制。收发组件产生L波段的线性调频连续波信号,经混频放大后形成功率不小于200mW的Ka波段信号,经射频对消网络至天线向外辐射,天线接收的回波信号,经下混频、滤波、放大后,输出包含距离信息的差频信号,经A/D采样、FFT、门限判决后,由数据和图像处理单元对目标参数进行处理,形成三维图像信号,送至载机显示系统的显示。伺服单元控制天线对预定空域进行快速扫描。
雷达目标识别:
雷达目标识别主要依靠雷达回波携带的目标特征信息进行识别。
防撞雷达对架空绞股电缆线的识别,根据绞股电缆线的毫米波布拉格散射特性来进行。一方面电缆线的RCS比其它障碍物小许多,回波较弱,探测本身就比较困难;另一方面,电缆线的布拉格散射点不是连续的,在8mm频段,基本上只在垂直入射角的20之内有3个点。

雷达体制对比:







目前在用的防撞雷达有以下:
法国达索公司的 SAIGA  35GHz防撞雷达;
德国AEG-德律风根公司的59.1GHz防撞雷达;
美国NASA成功试飞一种8mm毫米波防撞雷达;
加拿大阿姆菲泰克公司的Oasys直升机毫米波防撞雷达;
欧直公司研制的Heliradar 8mm障碍物探测雷达;
俄罗斯 法扎特伦公司研制的劲弩-Ka直升机火控雷达
        目前的机载毫米波防撞雷达有优缺点,但是随着科技的不断发展进步,防撞雷达技术会越来越成熟,也会有新的雷达类型出现,为保证直升机的飞行安全提供更有利的技术支持。
        参考文献:
[1]向敬成、张明友,毫米波雷达及其应用,国防工业出版社,2005
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