我国首台天基微波散射计测量海面风场的应用研究

海洋技术

第28卷

1引言

自1978年NASA 发射了SASS 以来，微波散射计一直是获取全球海面风场的最重要的手段，20多年来，NASA （美国航空航天局）、

ESA （欧空局）、JAXA （日本航天署，其前身为NASDA ）先后发射了SASS （SEASAT-A ）、NSCAT （ADEOS-I ）、SEAWINDS （QUIKSCAT -1）、SCAT （ERS -1/2）、SEAWINDS （ADEOS-II ）、ASCAT （METOP ）等，获得了大量的宝贵的海面风场资料，很大程度上推进了海洋学、大气学、海洋预报、天气预报等诸多方面的研究工作及业务工作。

我国于上世纪90年代开始了天基微波遥感器的硬件研究和地面应用研究工作。此遥感器在国际上首创将三种主要的微波遥感器模式集于一体，即多模态微波遥感器，包括散射模（即微波散射计）、辐射模（即多频率双极化微波辐射计）和高度模（即微波高度计）。这一遥感器计划搭载于神舟四号无人飞船之上。

M 3RS 散射模工作频率为13.9GHz ，两根天线，一根为水平极化、另一根为垂直极化，两根天线间隔90°，作圆锥扫描运动。

2002年12月，M 3RS 随着神舟四号飞船发射升空，成为我国首台天基微波遥感器。2003年1月，包括散射模在内的M 3RS 各个模态开始工作，获得了我国首批天基微波遥感资料。

2微波散射计测量海面风场的算法

2．1

微波散射计测量海面风场的原理

1966年Moore 教授首先提出了星载散射计测量海面风场的概念。当时许多航空实验已确定了微波后向散射与海面

风速之间存在着相关关系。微波对海洋厘米级表面张力波和重力波的Bragg 共振散射理论的出现，为散射计测风奠定了理论基础。Bragg 共振散射可以用图1加以说明：

图1Bragg 散射原理示意图

图1中：λ为雷达发射波的波长；λB 为海洋表面波的波长；θ为雷达波的入射角。

由图1可见，两束雷达波的路程差Δ为：

Δ=2λB sin θ

（1）

当Δ=m λ(即雷达波长的整数倍)时，散射回波就同相位

相加，此时有：

m λ=2λB sin θ（2）当仅取一价量（m =1）时，得到

λ=2λB sin θ

（3）

这就是Bragg 一阶共振条件。

海面粗糙度主要是由风应力造成的。由于海面风是随机性质的海面波谱动力源，因而海面波谱分布也是随机的。也就是说，对应一种风力分布，就形成一种与之对应的海面波谱分布，因而在表面波谱中总会找到一个相应的波长,使其符合上述共振散射条件。

我国首台天基微波散射计测量海面风场的应用研究

孙强，孙瀛

（国家海洋局第三海洋研究所，福建厦门361005）

摘

要：介绍了微波散射计测量海面风场的原理和反演算法，并将此算法应用于我国首台天基微波散射计，获得了

我国自主资料的第一幅海面风场图。关键词：微波散射计；海面风场中图分类号：TP722.4

文献标识码：B

文章编号：1003-2029（2009）01-0070-05

第28卷第1期2009年3月海洋技术OCEAN TECHNOLOGY Vol.28，No.1Mar ，2009收稿日期：2008-12-15

还有一种叫双尺度模型，主要思想是Bragg共振模型并未涉及到毛细波被海洋上大波浪调制的情况，如果假设海面由许多小斑片组成，则雷达后向散射的功率密度为每个斑片后向散射功率在大波斜率分布上的平均值。这一模型既考虑了短波长毛细波的布拉格共振散射，也考虑了长重力波的贡献，显然从理论上讲更为合理，但这一模型中要求的波数-斜率谱，以及斜率联合概率密度函数不易求得，因此它的应用受到了限制。

从根本上说，散射计测风是通过海面波浪将风联系起来的，σ0只与海面波浪有关，因此也有人试图通过海面波浪谱将σ0与风联系起来，这也应当是我们关注的问题之一。

就当前以及以后比较长的一段时间内，由于理论模型的复杂性及模型中某些参数测量上的困难性，因而还难以达到实用阶段。当前各国实际采用的仍然是经验统计模型。由于风是一种矢量，因而被它吹起来的波浪也是有方向的。当雷达波束以与波浪方向不同的相对方位角照射到海面上时，得到的回波散射功率是不同的。

2．2地球物理模型

地球物理模型描述的是微波散射计所测得的归一化后向散射系数和雷达参数（频率、入射角、方位角、极化方式等）及地球物理参数（这里是海面的风速和风向）。用数学形式表达为：

σ0=M(ω,x,...;θ,p,f)(4)式中：σ0为归一化后向散射系数；ω为风速；x为相对风向（即风向与散射计波束方位角之间的夹角）；θ为散射计波束的入射角；p为散射计波束的极化方式；f为散射计的工作频率。

截止目前，国际上能自主获得散射计测风的地球物理模型的只有NASA和ESA两家，NASA和ESA为了获得实用的散射计测风的地球物理模型，做了大量的基础性工作。而我们并不具备象NASA和ESA那样的条件，因此最佳的办法就是借用国际上成熟的地球物理模型。NSCAT-2模型就是一个合适的模型，NSCAT散射计工作频率为13.995GHz，和M3RS散射模的13.9GHz十分接近，M3RS的入射角为47°，在NSCAT-2模型的入射角范围（16°~66°）内，NSCAT-2模型包括水平极化和垂直极化两种，M3RS散射模的极化方式也是水平极化和垂直极化两种，鉴于这些情况，因此我们选择NSCAT-2模型作为M3RS散射模的地球物理模型。2．3大气衰减算法

虽然微波穿透云层的能力比可见光、红外遥感要强，但是，大气并非对微波完全没有作用，微波在穿透大气层时依然会产生大气衰减，这一点在有云的情况下更加突出。散射计发出的电磁波透过大气后抵达海面，在海面散射后再次透过大气层方能回到散射计的天线，因此，散射计所接收到的信号实际上是电波在大气层中双程衰减后的信号，所以需要把衰减值弥补到接收到的信号上去才能消除大气层对电波的影响，如何获得衰减值就是大气衰减算法的关键。

大气衰减算法用数学形式表达为：

σ0COR=σoMEA+2τ（5）式中：σ0COR是补偿后的后向散射系数；σoMEA为散射计所测得的后向散射系数；τ为单程大气衰减量。

在Ku波段，微波信号主要受到大气中的氧气、水汽和云水三种成分的影响，计算大气衰减就是要把这三部分引起的衰减——

—计算清楚即可。其中，氧气的成分是固定，其引起的衰减量也是固定的，而水汽和云水含量变化较大，散射计本身无法获得这两个参数，一般情况下是使用同步或者准同步的微波辐射计来获得水汽和云水总量。我们假定在知道水汽和云水总量的情况下求解，只要τ求解出来，（5）式就可以得到求解。Wentz(2000)[1]中详细叙述了在知道水汽和云水总量的前提下求解τ的算法，由于篇幅很长，本文就不再赘述了。

2．4风矢量反演算法

由于模型函数不可能是完美的，测量也不可能是没有误差的，因此，风矢量反演算法仍然只是一种统计算法，从统计观点来看，是一个“后验”问题，它必须在有限观测值的基础上估计出统计分布的真实参数。在散射计风恢复的情况下，摆在面前的困难是“观测值”是含噪声的，统计分布的函数形式并不准确了解，观测值的数据集也是由少量的测量值构成的。

对解的后验估计问题并不存在一种唯一的方法[2]。Chi and Li[3]对适合散射计问题的七种后验估计方法作了详细的模拟研究，得出的结论是最大似然估计方法是一种最佳的方法。Jenkins and Watts[1]，Freilich and Pawka[4]对最大似然估计方法作了研究，Pierson[5]（1984）首先提出了这一概念。MLE风恢复被NASA采用，现在又用与ERS-1散射计资料处理和作为SWS风恢复的基本处理方法。

似然函数的表达式为[6]：

（6）式中：J MLE是似然函数；ω为风速；Ф为风向；Z为散射计实测的归一化后向散射系数；M为模型函数值；k为某一面元上归一化后向散射系数的测量个数；

（7）Δk由两部分造成的，一部分是由仪器的噪声造成的误差Vεk，另一部分是由模型函数不准确造成的误差VεMk。

由（6）式给出的似然函数在风速ω和风向Ф空间中有若干个极值，每一个局地极大值都对应一个风速、风向解。对卫星散射计，一般存在2～4个解。一般来说，我们可以按极大值的大小将J MLE从大到小排列，最大的值对应的风矢量为第一解，以下类推。

2．5假风向排除算法

风矢量恢复往往能得到2～4个风矢量，

这些风矢量中显

孙强等：我国首台天基微波散射计测量海面风场的应用研究

第1期71

海洋技术第28卷

然只有一个是真实的，而其余则是假的。这些风矢量往往风速基本一致，但风向差别很大，因此，寻找真实的风矢量、剔除假的风矢量可以看作是排除假的风向。之所以会出现风向上的多解，主要是模型的逆风—顺风的不对称性非常微小，因此几乎在所有情况下，两个风速一样、风向差大约180°的风矢量的似然值是几乎一样的。在此情况下，只依靠σ0测量值来选择风矢量显然是不够的，必然的结果就是把这两个矢量都挑选出来。

历史上出现过多种假风向排除的算法，第一种方法是主观分析法[7]，它依靠操作者的能力来识别流线和其他的天气图案。然而主观分析法的执行是难以控制的，因此它不适应于在实际运用中处理长周期的连续风场。而且，这些技术都明显或不明显的假设风矢量的分量是在一个比风矢量面元要大的面积上相关的。在沿某些坐标轴方向发生快速变化时（例如锋面），在沿其他方向测量时，也草率地假设这些特点也是连续的，这样就很容易产生错误。

目前，用于业务运行的算法是矢量中数滤波算法，此算法由Shultz[8]在1990年和Shaffer[9]在1991年提出。下面我们将简单叙述Shaffer的算法。

由最大似然估计法求得的一组风矢量解中，根据似然值的大小排列这些解，并把他们依次定义为第一解、第二解，……。在仪器的硬件性能理想的情况下（例如NSCAT和SeaWinds），第一解在多数情况下是真解，但是，依然有40%左右的第一解是错误的，也就是说，如果我们草率地把第一解当作真解，错误率大约会在40%左右，这样的错误率对风场数据的使用者来说是绝对不能接受的。

矢量中数滤波排除假风向算法就是为了解决此问题而产生的。中数滤波是广泛应用于图象处理中的一种数字图象处理算法，这一算法的基础是，在逆风—顺风接近对称情况下，检测和修正风方向的问题与图像处理中消除噪声的问题是相类似的。在均匀风场中，有一个面元上的风矢量的方向与周围相邻面元上的风向相反时，是很容易被识别出来的。与此类似在一幅平滑的图像中，偶而的亮点或黑点也是很容易被检测出来并加以修正的。下面先简单叙述一下中数滤波的基本含义。

对于一个序列[X0,X1,...,X n-1]，若n是奇数，则中数值X*就是这个序列中的一个元素，即X*∈[X0,X1,...,X n-1]，它使得小于等于它的元素的数目与大于等于它的元素的数目相同。换名话说，如果将一个数字序列从小到大排列，中数就位于这个序列的中心上。如果n是偶数，那就有两个连续的数满足这个条件。也就是说，小于X*1的元素数目与大于X*2的元素数目相等。为了简化中数计算，一个偶数目元素的中数定义为平均值X*=(X*1+X*2)/2。

中数滤波用一个窗口里所有元素的中数取代处于中心位置上的那个数。只要这个窗口里的元素有一半以上未受到极端值的污染，中数滤波器就会用无噪声的相邻面元上的值来取代这一受到污染的值。

要把中数滤波方法运用到假风向排除中去，就要作适当的扩展，以便能处理圆数据（即方向数据）。Shaffer[9]发现，由矢量的范数和最小所得到的矢量是稳定的，这一点类似上面所叙述的标量的中数。

在散射计数据处理中，风恢复算法的输出，在刈幅内的每一个面元上，是由一组矢量组成的，每个网格点ij上存在多到4个的模糊解，用{A k i j}表示。

中数滤波是在全场的一个矩形区域上进行的，矩形区域的中心面元的坐标为（i,j），它具有N x,N y两维，N x为横轨维，N y为沿轨维。在一个窗内给出两维矢量场U，其加权矢量中数定义为：

（8）这里W mn是确定每个矢量对范数和所作贡献的一个权重，h q=(N q-1)/2。

其目的是选出一个模糊解A p ij，使它最接近（在范数情况下）矢量中数U*，它等于用下式来确定p：

（9）在整场中的每个面元(x,y)上依次使用滤波器，其输出U*用来构造一个新的解场。在整场用过滤波器之后，原来的初始场就用U*场来代替，且重复这一过程，直到再无进一步变化为止。或者进行了规定好的迭代次数后完成。

在做矢量中数滤波之前，先要对整场模糊矢量进行初始化，且初始化对算法的成功起着关键作用。此算法失败的大多数原因是初始化做得不好。用于初始化的一种明显的方法是按似然值的大小，将似然值最大的风矢量组合成初始化风场，这一方法的优点是，它不需要散射计数据之外的任何附加信息。然而，模型函数在逆风—顺风情况下的接近对称性，造成了两个大小几乎相同，方向相差180°的模糊解。模型函数和σ0的测量误差可能造成与这些解相对应的似然性的巅倒，且如果误差是空间相关的，就可能在刈幅的一个大范围内用了与“正确”方向相差180°的方向去作初始化。如果初始场的误差是系统性的，它将给出不正确的结果。Shaffer等[9]和Schultz[8]在模拟的基础上证明并量化了这一效应，俩人都注意到仪器技术水平应保证第一解中60%以上对应的是正确解时，以第一解作为初始化风场才能得到较好的结果，这一点对仪器的性能要求是较高的。

这样的方法对散射计的性能要求较高，因此，还有一种算法是以预报风场作为初始化风场，这种做法是目前NASA 和ESA的标准方法，它对散射计的性能要求大大降低，排除的准确性也能得到保证。

3

我国首台天基微波散射计所获得的第一

72

幅海面风场

2003年1月6日，M3RS散射模第一次开机测量，获得了第一轨海面上的归一化后向散射系数资料，我们使用经过中国科学院空间科学与应用研究中心及国家卫星海洋应用中心预处理的数据，用普通的PC机仅用时不到3min就反演出了我国自主的微波散射计所测得的第一幅海面风场图。

图2我国自主的微波散射计所测得的第一幅海面风场图

遗憾的是，由于故障，M3RS散射模的天线在旋转了19 min后即停止了旋转，就无法对某一海上面元作多个不同角度的观测，因此也失去了测量海面风场的能力。

此外，由于散射模在升空前未做绝对校准，因此，它所测得的归一化后向散射系数不是真实的绝对值，用这样的资料只能获得海面风速而无法定量获得海面风速。

我们没有获得散射计所观测的这一海区的同步的海面风资料，因此也无法进行对比。不过，从图上可以明显地看出这一海区是西北风，这也符合西北太平洋冬季的风向特点。

4结语

我们对微波散射计提取海面风场的应用做了非常认真的研究，在M3RS散射模升空之前，就用国外散射计资料做了预演工作，获得了较好的结果，正是因为这样，所以我们才能在第一时间就用我国自主的散射计数据反演出海面风场。

尽管如此，依然存在若干问题，这也是下一步工作的重点：

首先，散射计的硬件依然有许多不完善之处，最主要的就是未作绝对校准工作。这一工作是必不可少的。

其次，散射计数据的预处理也是高质量反演的先决条件。此次数据预处理工作中未能考虑地球自转及地球表面曲率的影响，因此面元配对工作并不理想。

其三，虽然我们得到了整套的反演方法，但是其中依然存在很多问题，例如降雨的影响（这一点对于我国这样热带风暴灾害较多的国家而言尤其重要）等。

国家海洋局计划在未来几年内发射的海洋二号系列海洋动力环境卫星将携带我国首台业务化运行的微波散射计升空，届时，我们将有望获得高质量的、自主的海面风场资料，将大力推进我国的海洋学、大气学研究和海洋预报、天气预报等业务化工作

。

参考文献：

[1]Wentz F J and T Meissner.AMSR Ocean Algorithm(ATBD),Version2,RSS Tech Report121599A,Remote Sensing Systems,Santa Rosa,CA,

2000.

[2]Jenkins G M and D G Watts.Spectral Analysis and Its Applications.San Francisco,Holden-Day,525pp,1968.

[3]Chi C-Y and F K Li.A comparative study of several wind estimation algorithms for spaceborne scatterometers.IEEE Trans Geosci And Rem

Sens,26,115-121,1988.

[4]Freilich M H and S S Pawka.Statistics of Sxy estimates.Phys Oceanogr,1987,16(741-757).

[5]Pierson W J.A Monte-Carlo comparison of the recovery of winds near upwind and downwind from the SASS-I model function by means of the

sum of squares algorithm and a maximum likelihood estimateor.NASA Cont Rep3839,1984.

[6]Freilich MH,Seawinds Algorithm Theoretical Basis Document.NASA ATBD.

[7]Wurtele M G,P M Woiceshyn,S Peteherych,M Borowsky and W S Appleby.Wind direction alias removal studies of Seasat scatterometer-de－

rived wind fields.Geophys Res,87,3365-3377,1982.

[8]Shhultz H.A circular median filter approach of resolving directional ambiguities in wind fields retrieved from spaceborne scatterometer data.

Geophys Res,95,5291-5303,1990.

[9]Shaffer S J,R S Dunbar,S V Hsaio and D G Long.A median-filter-based ambiguity removal algorithm for NSCAT.IEEE Trans Grosci Rem..

Sens,29,167-173,1991.

第1期孙强：我国首台天基微波散射计测量海面风场的应用研究

（下转第77页）

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The Application Research on Detecting Oceanic Wind Field by the First

Chinese Scatterometer

SUN Qiang ，SUN Ying

(Third Institute of Oceanography,Xiamen Fujian 361005,China)

Abstract ：The principles and the algorithm of microwave scatterometer to detect oceanic wind field is https://www.wendangku.net/doc/8214938321.html,ing the algorithm,we processed the sigma0data which is obtained by the first Chinese scatterometer,acquiring the first oceanic wind field image.Key words:scatterometer;oceanic wind field

王淑娟等：基于X 波段雷达的表层流估计算法初步研究

第1期参考文献：

[1]Merrill I.Skolink 主编，王军，林强等译.雷达手册[M].北京：电子工业出版社，2003.

[2]Young I R,Rosenthal W,Ziemer F.A three dimensional analysis of marine radar images for the determination of ocean wave directionality and

surface currents [J ].Geophys Res ,1985,90(C1):1049-1059.

[3]Stewart R H,and J W Joy.HF radio measurements of surface currents[J].Deep Sea Res,1974,21:1039-1049.

[4]Christian M Senet,JO

咬rg Seemann,Friedwart Ziemer.The near-surface current velocity determined from image sequences of the sea surface [J].IEEE Transcations on Geoscience and Remote Sensing ,2001,39(3):492-505.

Basic Analysis on the Extraction of Near-Surface Current Velocity Based

on X-band Radar

WANG Shu-juan 1，WANG Feng 2，WANG Shang-qiang 1

(1.Naval Aeronautical Engineering Academy,Qingdao Branch,Qingdao Shandong 266041,China;2.Department of Physics,College of Information Science and Engineering,Ocean University of China,

Qingdao Shandong 266100,China)

Abstract ：Ocean wave spectrum and surface currents can be determined from a series of spatial wave images recorded by X-band marine radar.In the absence of surface current,the spectral energy resulted from the series of images will be localized on a shell defined by the dispersion relation of surface waves.The sum of the radar ’s velocity and the surface current will give the spectral energy a corresponding Doppler shift,from which the current velocity can be inferred using the least squares method.Key words:X-Band radar;Fourier transform;image spectrum;least-squares;ocean surface current

（上接第73页）

77

智能雷达光电探测监视系统单点基本方案..

智能雷达光电探测监视系统单点基本方案
一、 系统概述
根据监控需求： 岸基对海 3~10 公里范围内主要大小批量目标； 主动雷达光电探测和识别； 多目标闯入和离去自动报警智能职守； 系统接入指挥中心进行远程监控管理； 目标海图显示管理； 系统能够自动发现可疑目标、跟踪锁定侵入目标、根据设定条件进行驱散、 同时自动生成事件报告记录，可以实现事故发生后的事件追溯，协助事故调查。 1. 项目建设主要目的 ? 为监控区域安全提供综合性的早期预警信息； ? 通过综合化监测提高处置和应对紧急突发事件的指挥能力。 2. 基本需求分析： 需配置全自动、全量程具备远距离小目标智能雷达探测监视和光电识别系 统，系统具备多目标自动持续稳定跟踪、多种智能报警功能、支持雷达视频实 时存储、支持留查取证的雷达视频联动回放功能等；同时后期系统需具备根据 用户需求的功能完善二次开发能力。同时支持后续相关功能、扩点组网应用需 求。 根据需求和建设主要目的，选型国际同类技术先进水平，拥有相关技术自 主知识产权，具备二次技术深化开发的北京海兰信数据科技股份有限公司 （2001 年成立，2010 年国内创业板上市，股票代码：300065，致力于航海智 能化与海洋防务/信息化的国内唯一上市企业）的智能监视雷达光电系统。该系 统在国内外有众多海事相关成熟应用案例，熟悉国内海事、海监、海警、渔政

公务执法及救捞业务需求特点等。同时，该系统近期成功中标国内近年来相关 领域多套（20 套）雷达光电组网项目，充分说明该系统的技术领先及成熟应 用的市场广泛接受度。
3. 项目建成后的主要特点 ? 全天候、全覆盖、全自动的立体化监控。该系统具备对多传感器信息 融合的能力，确保对探测范围内雷达信息源、光电、AIS、GPS 等设备信号源 进行有机的融合和整合。 ? 系统具备了预警、报警、实时录取回放的综合功能。任何目标物进入 雷达视距时，系统即开始进行监测。目标物触碰警报规则后，指挥室获得报警 信号，同时联动设备综合光电锁定警报目标，以便驱离。整个过程系统实时记 录、方便随时调用回放。 ? 系统技术水平国内领先。该系统中创新地采用了国际先进的“先跟踪 后探测”算法技术对目标进行探测和跟踪，保证了在严苛条件下满足对目标地 探测与持续跟踪能力。 ? 该系统采用先进的设计思想，开放灵活的系统网络架构，能够根据需 求进行不同的组合和配置，系统可扩展性强。 ? 维护便捷，由于采用网络架构，获得用户授权后能连接到用户网络， 可以远程支援维修维护系统，从而提高维护效率，减少维护成本。 ? 可靠性高，充分适应不同的海洋环境。
二、 系统设备清单
序号 1
2
材料名称
规格型号
X 波段雷达，IP65（含安装支架） HLD800/900；8ft，25kw
小目标雷达数据处理器及显示 HLD-STTD-1000
终端软件
Radpro V1.6.0.0
数量 1套
1套

中国天基预警卫星发展情况

中国天基预警卫星发展情况 ［概况］预警卫星是用于监视和发现敌方来袭的战略导弹，并发出警报的侦察卫星，它能延长预警时间，便于及时组织战略防御和反击。中国的天基导弹预警卫星已经发展到了第二代了，光学预警星和红外预警星都已经上天组网了。导弹预警卫星不但要捕捉上升段远程导弹的尾焰红外特征，还要辩识弹头的物理属性，但是现在卫星部署数量还不够多。报道称过去10年来中国一直在秘密开发的监视别国导弹发射的卫星预警系统，由25颗卫星组成，这一系统是中国反弹道导弹系统的组成部分，也将作为抗衡美国国家导弹防御系统（NMD）的一个重要手段，预计中国计划在未来的10年内发射完成“红色导弹防御系统”的其他24颗卫星。导弹预警卫星是用于监视和发现敌方战略弹道导弹并发出警报的侦察卫星，通常被发射到地球静止卫星轨道，由数颗卫星组成预警网，利用卫星上的红外探测器探测导弹在飞出大气层后发动机尾焰的红外辐射，并配合使用电视摄像机跟踪导弹，及时准确判明导弹并发出警报，特点是反应灵敏，预警范围广，具有一定的抗毁能力，工作寿命长。如果这个报道真实的话，无疑是非常提气的！同时，实现天基红外预警可不光是只有地球同步轨道，远地点1600公里的大倾角低地轨道也是其一，并且可以跟踪中段和末段的“冷弹头”，其特征就是两个成队一组，以实现立体观察。那么符合这个特征的已经有没有？中国在轨星都过百了，可以去找找看嘛。只不过是说要实现全球观察，那就需要最少3条轨道21颗星，更优化一点的还可以4条轨道28颗星。 ［进展］2009年1月6日凌晨中国军方在西昌卫星发射基地用一枚长征*甲火箭，将一颗价值5.52亿美元的“长城一号”（英文代号：CC-1）导弹预警卫星送入太空，最终定位在距赤道32510公里的轨道上，用来侦察和监视其他国家导弹发射或核试验情况的。2012年11月20日的科技日报报道《博弈空天正当时空军预警学院深化改革加快转型发展纪实》，空军预警学院60华诞在际的情况。空军预警学院的历史是辉煌的：从防空学校和雷达学校到雷达兵学校、从雷达学院到预警学院。60年来，该院积淀了“与国家预警监视系统建设同频共振”。原中科院王成良博士在卫星载荷前沿领域颇有造诣，2010年底，将王成良特招入伍，他领衔的空天预警科研项目取得了明显成效，他本人被任命为天基红外预警研究室主任。空军党委投入7600万元建设空天预警信息大楼，组建空天预警实验室和某新型理论研究中心，一批先进实验室在转型建设中亮相。“某预警装备”等重要课题主要负责人都是38岁以下的青年教员。由院长蓝江桥带领编写出版的领域第一本专著《战略预警体系概论》获全军军事科学优秀成果一等奖。蜀中行于2013年1月11日发贴《新年巨泄：中国已经成为第三个掌握天基红外预警卫星的国家》。据说，太原25基地就有新一代的高精度上升段跟踪测量和太空监测预警系统，在全天候实况景像获取，目标姿态测量，目标特征识别，信息快速分析处理评估上实现了跨越式提升，并且经过了神十的实战检验！

知识题选解第4章微波网络基本

第4章微波网络基础 4.5 习题 【1】为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比较有哪些异同点？ 【2】表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。【3】二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？【4】求图4-17 所示电路的归一化转移矩阵。 图4-17 习题4图 Z θ (a) 其【解】同[例4-9］见教材PP95 求图4-9长度为θ的均匀传输线段的A和S。 图4-9 长度为θ的均匀传输线段 【解】： 从定义出发求参数，定义为： 此文档最近的更新时间为：2020-8-3 18:27:00

1112122 1212222 U A U A I I A U A I =-?? =-? 先确定A 矩阵。当端口(2)开路（即20I =）时，2T 面为电压波腹点，令2m U U =，则 ()1cos 2 j j m m U U e e U θθ θ-= +=，且此时端口(1)的输入阻抗为10cot in Z jZ θ=-。 由A 矩阵的定义得： 21112 cos I U A U θ== = ，2111212 200 /cos sin cot in m m I U Z U I A j U U jZ U Z θθ θ== = ==- 当端口(2)短路（即20U =）时，2T 面为电压波节点，令22,22 m m U U U U + -= =- ，则()1sin 2 j j m m U U e e jU θθ θ-= -=，且此时端口(1)的输入阻抗为10tan in Z jZ θ=。 由A 矩阵的定义得： 2 1120200sin sin m m U jU U A jZ I U Z θθ== ==- ，2 12220cos cos m m U I I A I I θθ====- 也可以利用网络性质求1222,A A 。 由网络的对称性得：2211cos A A θ== 再由网络可逆性得：21122120210 1cos 1sin sin /A A A jZ A j Z θθθ--=== 于是长度为θ的均匀传输线段的A 矩阵为 00cos sin sin /cos jZ j Z θ θθθ?? =? ??? A 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为01Z 和02Z ，则归一化A 矩阵为 0j θθ?? ? ?=? ?? ??? ? A 当01020Z Z Z ==时

浅析国内外天基预警系统的现状和发展趋势

浅析国内外天基预警系统的现状和发展趋势 【摘要】天基预警系统作为现代化战争中获取信息的重要手段，其重要地位已经越来越凸显出来。鉴于当前天基预警系统的重要战略地位，各国都在竞相开发此系统。本文重点介绍了国外天基预警系统的现状，简要阐述了其发展趋势，并对我国在天基预警系统的发展方向提出了自己的一些见解。 【关键词】天基预警系统预警卫星搜集探测捕捉 1 引言 天基预警系统，又称为空间预警系统，在国家防御战略中居于重要的地位，是导弹防御系统的最前端。20世纪90年代以来的局部战争表明，大气层外的空间已成为联合作战中获取对方军事信息的重要领域，天基预警系统对情报的监视和侦察则是作战系统的重要组成部分。天基预警系统的核心是预警卫星，主要用于对导弹的早期预警，预警卫星上装有红外探测器和电视摄像机等设备，根据导弹发射时的目标特征实施监视、跟踪和定位。天基预警系统对远程弹道导弹一般可以提供15-30 min预警时间；对近程导弹也能提供几分钟的防御准备时间。天基预警系统在导弹防御中起着关键的作用，预警系统能否及时、准确地发出预警信息，将决定着整个反导作战的成败。 2 当前国外天基预警系统的现状 当前世界上已经形成的比较完善的预警卫星系统的主要有美国的DSP （defense suppoprogram）和SBIRS（spacd-basinfrared system）系统以及俄罗斯的天基预警系统。美国是最早开始天基预警系统研究的国家，也是迄今为止与实战结合最紧密的国家，相对来说，俄罗斯预警卫星总体水平远不及美国，所以这里主要以介绍美国天基预警卫星为主，阐述一下美国天基预警系统现状。 美国现阶段的卫星预警系统主要分为两大部分，分别是DSP和SBIRS，下面来做详细的介绍。 2.1 国防支援计划（DSP） 美国国防支援计划卫星系统的第一颗卫星于1970年11月发射，目前的在轨卫星均属于第三代。该卫星预警系统星座是由5颗DSP卫星组成，其中的3颗为较新的工作卫星，2颗为较老的备用卫星。卫星在地球上空约为36000km高的小倾角同步轨道上运行。3颗卫星的定点位置分别位于印度洋、太平洋和巴西上空，分别监测中俄两国、美国东、西海岸等地的导弹发射情况，主要的任务是探测并实时报告针对美国本土及盟国的任何弹道或战术导弹的袭击，为其防御提供充足的预警时间。 2.2 天基红外系统（SBIRS）

雷达系统在现代汽车上的应用

雷达系统在现代汽车上的应用 陈建宏 （福建交通职业技术学院，福州３５０００７） 摘要为提高汽车的舒适性和安全性，现代汽车厂家应用先进的测距技术，给汽车安装了各类的雷达系统，使汽车安全性大大提高，减少事故的发生，确保行车安全。 关键词汽车安全性测距技术防撞雷达 为保障汽车驾驶时的舒适性和安全性，世界各国对汽车防撞技术的研究和发展投入了大量的人力、物力和财力。据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30％，路面相关事故的50％，迎面撞车事故的60％，所以现代汽车安装各类雷达系统以保障行车安全。这一技术的关键是车辆测距技术。汽车凭借一定的装备测量前方障碍物的距离，迅速反馈给汽车，以在危急的情况下，通过报警或自动进行某项预设定操作如紧急制动等，来避免由于驾驶员疲劳、疏忽、误判断所造成的交通事故。目前运用在汽车上的测距方法主要有超声波短距离测距，毫米波雷达长距离测距，激光测距，摄像系统测距等几种方法。 1 超声波距离测距 它利用超声探测原理，在司机倒车时，能正确的从数码显示器上了解汽车尾部与障碍物之间的距离。当测距显示小于报警距离时，还能准确报警，及时提醒司机刹车。 超声波一般指频率在20kHz以上的机械波，具有穿透性较强、衰减小、反射能力强等特点。超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号处理装置三部分组成。工作时，超声波发射器不断发出一系列连续的脉冲，并给测量逻辑电路提供一个短脉冲。超声波接收器则在接收到遇障碍物反射回来的反射波后，也向测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离。超声波测距原理简单，成本低、制作方便，但其在高速行驶的汽车上的应用有一定局限性，这是因为超声波的传输速度受天气影响较大，不同的天气条件下传播速度不一样；另一方面是对于远距离的障碍物，由于反射波过于微弱，使得灵敏度下降。故超声波测距一般应用在短距离测距，最佳距离为4～5米，一般应用在汽车倒车防撞系统上。

智能雷达光电探测监视系统单点基本方案

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智能雷达光电探测监视系统单点基本方案
一、 系统概述
根据监控需求： 岸基对海 3~10 公里范围内主要大小批量目标； 主动雷达光电探测和识别； 多目标闯入和离去自动报警智能职守； 系统接入指挥中心进行远程监控管理； 目标海图显示管理； 系统能够自动发现可疑目标、跟踪锁定侵入目标、根据设定条件进行驱 散、同时自动生成事件报告记录，可以实现事故发生后的事件追溯，协助事故 调查。 1. 项目建设主要目的 ? 为监控区域安全提供综合性的早期预警信息； ? 通过综合化监测提高处置和应对紧急突发事件的指挥能力。 2. 基本需求分析： 需配置全自动、全量程具备远距离小目标智能雷达探测监视和光电识别 系统，系统具备多目标自动持续稳定跟踪、多种智能报警功能、支持雷达视 频实时存储、支持留查取证的雷达视频联动回放功能等；同时后期系统需具
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备根据用户需求的功能完善二次开发能力。同时支持后续相关功能、扩点组 网应用需求。
根据需求和建设主要目的，选型国际同类技术先进水平，拥有相关技术 自主知识产权，具备二次技术深化开发的北京海兰信数据科技股份有限公司 （2001 年成立，2010 年国内创业板上市，股票代码：300065，致力于航海 智能化与海洋防务/信息化的国内唯一上市企业）的智能监视雷达光电系统。 该系统在国内外有众多海事相关成熟应用案例，熟悉国内海事、海监、海 警、渔政公务执法及救捞业务需求特点等。同时，该系统近期成功中标国内 近年来相关领域多套（20 套）雷达光电组网项目，充分说明该系统的技术领 先及成熟应用的市场广泛接受度。
3. 项目建成后的主要特点 ? 全天候、全覆盖、全自动的立体化监控。该系统具备对多传感器信息 融合的能力，确保对探测范围内雷达信息源、光电、AIS、GPS 等设备信号源 进行有机的融合和整合。 ? 系统具备了预警、报警、实时录取回放的综合功能。任何目标物进入 雷达视距时，系统即开始进行监测。目标物触碰警报规则后，指挥室获得报 警信号，同时联动设备综合光电锁定警报目标，以便驱离。整个过程系统实 时记录、方便随时调用回放。
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习题选解_第4章 微波网络基础概要

第4章 微波网络基础 4.5 习题 【1】 为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比较 有哪些异同点？ 【2】 表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。 【3】 二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？ 【4】 求图4-17 所示电路的归一化转移矩阵。 图4-17 习题4图 其【解】同[例4-9］见教材PP95 求图4-9长度为θ的均匀传输线段的A 和S 。 图4-9 长度为θ的均匀传输线段 【解】： 从定义出发求参数，定义为： 1112122 1212222 U A U A I I A U A I =-?? =-? 先确定A 矩阵。当端口(2)开路（即20I =）时，2T 面为电压波腹点，令2m U U =，则 ()1cos 2 j j m m U U e e U θθ θ-= +=，且此时端口(1)的输入阻抗为10cot in Z jZ θ=-。 由A 矩阵的定义得： 21112 cos I U A U θ== = ，2111212 200 /cos sin cot in m m I U Z U I A j U U jZ U Z θθ θ== = ==- 此文档最近的更新时间为：2019-6-30 23:29:00

当端口(2)短路（即20U =）时，2T 面为电压波节点，令22,22 m m U U U U + -= =- ，则()1sin 2 j j m m U U e e jU θθ θ-= -=，且此时端口(1)的输入阻抗为10tan in Z jZ θ=。 由A 矩阵的定义得： 2 1120200sin sin m m U jU U A jZ I U Z θθ== ==- ，2 12220cos cos m m U I I A I I θθ====- 也可以利用网络性质求1222,A A 。 由网络的对称性得：2211cos A A θ== 再由网络可逆性得：21122120210 1cos 1sin sin /A A A jZ A j Z θθθ--=== 于是长度为θ的均匀传输线段的A 矩阵为 00cos sin sin /cos jZ j Z θ θθθ?? =? ??? A 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为01Z 和02Z ，则归一化A 矩阵为 0j θθ?? ? ?=? ?? ??? ? A 当01020Z Z Z ==时 cos sin sin cos j j θθθθ?? =? ??? A 【6】（返回）求图4-19所示π型网络的转移矩阵。 2 2 1 I V 图4-19 习题6图 【解】（返回） 计算的方法有两种： 方法一：根据定义式计算； 方法二：如下，分解的思想。 思路：分解成如图所示的单元件单元电路，之后利用级联网络转移矩阵。

智慧监狱雷达预警周界报警系统方案

语音雷达预警机周界报警系统 设 计 方 案 北京XX科技有限公司

目录 一、设计依据.................................................................................................................... ３ 二、规划设计.................................................................................................................... ５ 三、项目介绍.................................................................................................................... ７ 四、系统结构及功能特点 (8) 五、设备选型 (11) 六、系统接线示意图（见附件）............................................................................ ３４ 七、系统预算报价表（见附件）............................................................................ ３４ 八、系统集成方案...................................................................................................... ３４ 九、售后服务及质量保证体系 ................................................................................ ３６

《微波技术与天线》傅文斌_习题答案_第4章

38 第4章 无源微波器件 4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？ 答 微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的 2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。互易网络的概念使转移参量的 1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。 4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。 解 定义A 参量的线性关系为 () () ?? ?-+=-+=221221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为 ?? ?+=+=2 2212122 121111I Z I Z U I Z I Z U ?? ?? ??????-=???? ??=c d c c bc ad c a Z Z Z Z 1 2221 1211 Z 4.3从I S S =* T 出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。 解 由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。三口网络的散射矩阵简化为 ???? ? ?????=1123 13 231112 131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =* T ，即

. 专业.专注 . ?????? ????=????????????????????100010001*11*23 * 13 *23 *11* 12 * 13 * 12* 11 1123 13 2311121312 11 S S S S S S S S S S S S S S S S S S 得 12 13 212211=++S S S 0* 2313*1112*1211=++S S S S S S 0*1113*2312*1311=++S S S S S S 0*1123*2311*1312=++S S S S S S 4.4二口网络的级联如图所示。写出参考面T 1、T 2之间的组合网络的A 参量。（参考面T 1处即组合网络的端口1，参考面T 2处即组合网络的端口2） 解 []? ? ? ? ??=1j 011B A []? ?? ? ????=θθθθcos sin 1 j sin j cos 0 02 Z Z A Z []?? ? ???=1j 013B A [][][][]321A A A A = ?? ???? ??? ??? ? ? +-+=1j 0 1cos sin sin 1j j sin j cos 000B BZ Z B Z θθθ θ θ ???? ? ?????-???? ?? +-+-=θθθθθθθθsin cos cos sin sin 11j sin j sin cos 00000BZ BZ B Z B Z BZ （l βθ=） 4.5微波电路如图所示。已知四口网络

预警探测系统

世界预警探测领域2019年发展回顾与2020 年展望 2019年，美国的“特赖登”（MQ-4C）无人侦察机被伊朗击落，沙特的石油设施被远程奔袭的无人机携带炸弹而攻击，引发了各国对其预警探测体系能力的重新评估。美国发布了《导弹防御评估报告》对其反导作战体系进行实战评估，俄罗斯进一步加快了覆盖全境的新型预警体系的建设。面对高超声速武器、无人蜂群、弹道导弹、无人潜航器等新兴威胁和高威胁目标，世界军事强国争相开展新技术研究，装备新系统，发展协同探测能力，以满足新型作战样式和能力的需求。 01 一、2019年发展回顾 1、美国发布新版《导弹防御评估报告》，深刻影响预警探测体系建设 2019年1月17日，美国防部发布《导弹防御评估报告》，这是继2010年首次发布《弹道导弹防御评估报告》以来的美军第二份导弹防 御能力建设评估报告，围绕未来威胁环境、使命任务、能力图像、政 策战略、系统能力、项目管理与试验、国际合作等进行了较为详细的 阐述，指导美军开展相关导弹防御项目，应对流氓国家和竞争力量针 对美国、盟友和伙伴的弹道导弹、巡航导弹、高超武器威胁。

与旧版相比，新版报告在预警探测的潜在威胁对象、探测能力图像、重点关注领域、新概念新技术等方面存在诸多不同，包括：首次增加中、俄为潜在威胁对象；增加反临反巡体系、助推段预警拦截体系、天基预警-拦截-毁伤评估体系；提出提升主被动威慑能力、全弹道跟踪能力、体系识别能力、洲际导弹拦截能力。新版报告折射出美军在反导预警探测领域对潜在威胁和作战需求牵引的重新定义，以及相应的解决思路与实施方案。 2、美国下一代“过顶持续红外”系统完成初步设计评审

智能雷达光电探测监视系统单点基本方案

智能雷达光电探测监视系统单点基本方案 一、系统概述 根据监控需求： 岸基对海3~10公里围主要大小批量目标； 主动雷达光电探测和识别； 多目标闯入和离去自动报警智能职守； 系统接入指挥中心进行远程监控管理； 目标海图显示管理； 系统能够自动发现可疑目标、跟踪锁定侵入目标、根据设定条件进行驱散、同时自动生成事件报告记录，可以实现事故发生后的事件追溯，协助事故调查。 1. 项目建设主要目的 ?为监控区域安全提供综合性的早期预警信息； ?通过综合化监测提高处置和应对紧急突发事件的指挥能力。 2. 基本需求分析： 需配置全自动、全量程具备远距离小目标智能雷达探测监视和光电识别系统，系统具备多目标自动持续稳定跟踪、多种智能报警功能、支持雷达视频实时存储、支持留查取证的雷达视频联动回放功能等；同时后期系统需具备根据用户需求的功能完善二次开发能力。同时支持后续相关功能、扩点组网应用需求。 根据需求和建设主要目的，选型国际同类技术先进水平，拥有相关技术自主知识产权，具备二次技术深化开发的海兰信数据科技股份（2001年成立，2010年国创业板上市，股票代码：300065，致力于航海智能化与海洋防务/信息化的国唯一上市企业）的智能监视雷达光电系统。该系统在国外有众多海事相关成熟应用案例，熟悉国海事、海监、海警、渔政公务执法及救捞业务需

求特点等。同时，该系统近期成功中标国近年来相关领域多套（20套）雷达光电组网项目，充分说明该系统的技术领先及成熟应用的市场广泛接受度。 3. 项目建成后的主要特点 ?全天候、全覆盖、全自动的立体化监控。该系统具备对多传感器信息融合的能力，确保对探测围雷达信息源、光电、AIS、GPS等设备信号源进行有机的融合和整合。 ?系统具备了预警、报警、实时录取回放的综合功能。任何目标物进入雷达视距时，系统即开始进行监测。目标物触碰警报规则后，指挥室获得报警信号，同时联动设备综合光电锁定警报目标，以便驱离。整个过程系统实时记录、方便随时调用回放。 ?系统技术水平国领先。该系统中创新地采用了国际先进的“先跟踪后探测”算法技术对目标进行探测和跟踪，保证了在严苛条件下满足对目标地探测与持续跟踪能力。 ?该系统采用先进的设计思想，开放灵活的系统网络架构，能够根据需求进行不同的组合和配置，系统可扩展性强。 ?维护便捷，由于采用网络架构，获得用户授权后能连接到用户网络，可以远程支援维修维护系统，从而提高维护效率，减少维护成本。 ?可靠性高，充分适应不同的海洋环境。 二、系统设备清单

《微波技术与天线》傅文斌-习题标准答案-第4章

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第4章

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38 第4章 无源微波器件 4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？ 答 微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。互易网络的概念使转移参量的1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。 4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。 解 定义A 参量的线性关系为 () ()?? ?-+=-+=221 221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为 ?? ?+=+=2 2212122 121111I Z I Z U I Z I Z U ?? ?? ??????-=???? ??=c d c c bc ad c a Z Z Z Z 1 2221 1211 Z 4.3从I S S =* T 出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。 解 由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。三口网络的散射矩阵简化为 ???? ? ?????=1123 13 231112 131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =* T ，即 ???? ??????=????????? ???????????100010001*11*23 * 13*23*11* 12 * 13 * 12* 11 1123 13 2311121312 11 S S S S S S S S S S S S S S S S S S

预警探测系统

预警探测系统 广东省建筑科技学院 预警探测系统是通过一系列传感、遥控探测手段,发现、定位和识别对我方军事安全构成威胁的陆、海、空、天目标,确认其具体威胁对象，监视其当前行动路线，预测其未来运动方向,发出警报信号,为我方抗击或打击敌方目标提供相应情报和反应时间保证的系统。在未来的高科技局部战争中,预警探测系统首当其冲、首当其用，是我军掌握战争主动权、避免被动挨打的重要手段和必备前提,是国家防御体系的重要组成部分,是防备突然袭击的第一道防线.预警探测系统的基本任务是在尽可能远的警戒距离，及时准确地探测到来袭目标，判断真伪、测定有关参数和处理情报信息，并将其迅速报知军事情报指挥机构或传递给打击兵器，为国家决策机构和高级军事指挥部门提供决策支持的准确情报或为打击兵 器提供准确的操控参数。 2、检索目的 1）、了解预警探测系统在国家防御体系中的应用 2）、了解预警探测系统体系结构 3）、根据检索资料的搜集整理，结合实际，统观全局最后给出了几种预警探测装备的合理战术运用方法 4）、增长检索经验，了解检索的一些重要方法（尤其是网络检索）和技巧 三、检索手段 选择检索工具或者检索系统： 百度搜索 中国期刊全文数据库 维普中文科技期刊数据库 1

关键词：预警探测；预警雷达；现代防御技术 四、检索步骤 1、百度搜索预警探测 2、中国期刊全文数据库 “进入总库平台”→“简单检索”→关键词“预警探测系统”→检索结果页面 “进入总库平台”→“专业检索”→关键词“预警探测系统”→检索结果页面 “进入总库平台”→“引文检索”→关键词“预警雷达”→检索结果页面 “进入总库平台”→“引文检索”→关键词“现代防御技术”→检索结果页面 3、维普中文科技期刊数据库 “文章搜索”→“题目/关键词预警探测”→检索结果页面 “文章搜索”→“题目/关键词预警雷达”→检索结果页面 “文章搜索”→“题目/关键词现在防御技术”→检索结果页面 五、检索结果 经过检索，获得相关文献200多篇，其中具有代表性的8篇，如下： 1、预警探测系统及其雷达技术研究综述 作者：梁剑 文献出处：中国期刊全文数据库 关键词：预警探测系统；预警雷达；体系结构 摘要：叙述了应用于战略预警的陆、海、空、天各类探测系统的结构组成、工作 特点及主要功能,全面总结了在各类体制中相应的雷达实现的关键技术,指出在未来预警探测系统方向发展中,预警雷达及其技术将起到重要作用。 2、对几种预警探测方式问题研究 作者：韩茂江；张玉册 文献出处：中国期刊全文数据库、维普中文科技期刊数据库 关键词：综合预警探测；战术运用；超视距 摘要：随着高科技武器装备在战争中的使用,预警探测问题也越来越重要,如何更好地运用预警探测装备已经成为预警探测能力的“瓶颈”。结合实际,对几种装备的预警探测问题进行了分析,研究了舰载直升机、雷达哨舰及侦察机等预警探测 设备的战术运用,最后给出了这几种预警探测装备的合理战术运用方法。

微波网络教案—李恩

绪论 授课时数：1学时 一、教学内容及要求 分析微波网络的研究方法； 介绍微波网络概述、应用及发展前景； 讲解本课程重点及学习方法。 二、教学重点与难点 本课程要求掌握的先修课程中涉及的相关知识点，本课程涉及的主要重点内容，学习本课程的要求，及微波网络的工程应用。 三、作业 无 四、本章参考资料 《电磁场与电磁波》、《微波技术基础》、《微波网络》。 五、教学后记 上课后，待补充。 第一章微波网络基础 授课时数：6学时 一、教学内容及要求 回顾交变电磁场与导波理论，介绍导波系统的电路概念，讲解场路转换的等效基础和方法（2学时），要求了解； 回顾传输线理论及应用，讲解几种典型的三端口网络（接头）的性质及特性的分析过程和方法（2学时），要求掌握。 讲解微波网络中的几个基本定理：坡印亭能量定理、互易定理、福斯特电抗定理及对偶电路定理（2学时），要求掌握； 二、教学重点与难点 场路转换的等效基础和方法；等效电压和等效电流，模式电压和模式电流；网络的复数功率，互易网络的性质和条件，无耗网络导抗函数的性质，对偶网路满足的条件和转换关系。 三、作业

教材P32：1-2； 课堂讨论：利用等效电流和等效电压及传输功率，讨论波导的阻抗。 四、本章参考资料 《电磁场与电磁波》、《微波技术基础》，《Microwave Engineering》。 五、教学后记 上课后，待补充。 第二章微波网络特性参量 授课时数：6学时 一、教学内容及要求 讲解微波网络固有特性参量［Z］,［Y］,［A］,［S］,［T］的定义、性质、相互间关系及求解方法（3学时），要求掌握； 讲解微波网络的工作特性参量的［A］和［S］表示法（3学时），要求熟练掌握。 二、教学重点与难点 微波网络固有特性电路参量：［Z］、［Y］、［A］和波参量：［S］、［T］，区分［A］和［T］及其在二端口网络级联中的应用；固有特性电路参量间的相互关系和转换；网络参量［S］的性质。工作特性参量主要包含对象，及相应的［A］和［S］表示法。 三、作业 教材P61：2-4、2-6。 四、本章参考资料 《微波技术基础》，《Microwave Engineering》，《微波网络》。 五、教学后记 上课后，待补充。 第三章微波网络解析分析法 授课时数：10学时 一、教学内容及要求 讲解二端口和四端口网络的矩阵代数分析法（4学时），要求熟练掌握； 讲解对称网络的本征矢量分析法（2学时），要求了解； 讲解面对称网络的奇偶模分析法（4学时），要求掌握。

世界先进预警探测系统研究及几点思考

世界先进预警探测系统研究及几点思考 摘要：在当今的高科技条件下的世界局部战争,预警探测系统起着越来越重要的作用， 它是掌握战争主动权、避免被动挨打的重要手段和必备前提,是国家防御体系的重要组成部分,是防备突然袭击的第一道防线。因此，针对预警探测系统，有必要看看世界军事强国的一些先进得科学技术或系统体系。下面就主要谈谈世界军事强国的先进得预警探测方面的先进技术以及对引发的一点思考。 关键词：预警探测美国俄罗斯预警机思考 一、美国预警探测系统 美国是当今世界的第一大军事强国，依托其强大的科技力量，构筑了目前世界上最庞大、最先进、预警程序最复杂的预警探测系统，探测网络遍及全球，美国的预警系统不仅用于跟踪、支援卫星，而且还用于监视导弹发射及太空垃圾，是目前世界上最庞大、最先进、预警程序最复杂的系统。它主要由地基预警探测系统、天基预警探测系统、空中预警系统三个方面组成。 1、地基预警探测系统 美国战略预警体系中的地基预警系统由远程预警系统、近程预警系统、联合监视系统构成。 1）远程预警系统：是从远程预警线发展而来的，包括超视距后向散射雷达系统和北方预警系统，主要用于防御从北极方向来袭的战略轰炸机、低高空巡航导弹及其它远距离空中目标。对超声速飞机可提供1～1.5小时预警时间，而常规雷达一般则只能提供约10分钟的预警时间。 2）近程预警系统：在美、加交界线加方境内沿北纬49度线配置，横贯加拿大东西海岸，共设有24个雷达站。能够对由加拿大上空进入美国本土的来袭飞机提供20分钟预警时间。该系统能够准确地测定敌机的方位、距离、高度，有效配合各军种实施防空拦截任务。 3）联合监视系统：联合监视系统由美国空军和美国联邦航空局共同管理，是一个军民两用系统，是作为保卫美国和加拿大领空的航空警戒监视系统而设计的，该系统兼负防空、民航空中交通管制的双重任务。平时可用于民航空中管制、对空监视、防空预警与跟踪，战时可监视本土防区的空情，探测、跟踪和识别来袭的敌机和巡航导弹，并与空中预警系统配合指挥引导防空武器拦截。 2、空中预警系统 美国空中预警系统由空军E-3系列空中预警机、海军E-2系列舰载预警机组成，既能探测.识别和跟踪空中目标，又能指挥引导地面防空武器和空中战斗机实施拦截，从而兼具预警与指挥控制双重职能。美国以E-3预警指挥控制机在空中24小时巡逻的方式，在其东、西海岸各设置了一道空中预警线，能够同时跟踪1200千米范围内的600个目标，并能从上百个目标中分辨出最具威胁的目标实施跟踪监视，同时还可作为空中指挥平台引导近百架飞机进行空中拦截，指挥陆、海、空三军协同作战。该系统具有机动能力强、情报传输速度快、侦察监视范围广等特点，尤其适合于对低空目标的探测预警。 3、天基预警探测系统 面对21世纪的弹道导弹威胁，美国空军一直在研制新一代导弹预警卫星系统。从20世

习题选解_第4章微波网络基础

An U 1 U 2 COS S/Z im I 2 0 U 2 I 2 U 2 U m cos . sin jZ °COt U m J Z 0 第4章微波网络基础 4.5习题 【1】 为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比较 有哪些异同点？ 【2】 表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。 【3】 二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？ 【4】 求图4-17所示电路的归一化转移矩阵。 【解】： 从定义出发求参数，定义为: 先确定A 矩阵。当端口 （2）开路（即I 2 0 ）时，T 2面为电压波腹点，令 U 2 U U 1 寸e e J U m COS ，且此时端口（1）的输入阻抗为Z n1 jZ o COt 由A 矩阵的定义得： 此文档最近的更新时间为：2020-6-1 01:23:00 (d) 其【解】同［例4-9 ］见教材 的均匀传输线段的A 和S 。 U i A 11U 2 A 121 A 21U 2 A 221 U m ，则 PP95求图4-9长度为 图4-9长度为的均匀传输线段

当端口⑵短路（即U 2 0）时，T 2面为电压波节点，令U 2 -m ,U 2 -m ，贝U 2 2 U U , 寸e e J jU m sin ，且此时端口 ⑴的输入阻抗为Z in1 jZ 0tan 。 由A 矩阵的定义得： 也可以利用网络性质求 A 2, A2。 由网络的对称性得： A2 A 11 COS 再由网络可逆性得： A 2 AA 乞」-COS 一1 jZ o sin Ai jsin /Z o 于是长度为 的均匀传输线段的 A 矩阵为 cos jZ 0 sin jsin /乙 cos 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为 Z 01和Z 02，则归一化A 矩阵为 图4-19习题6图 【解】（返回） 计算的方法有两种： 方法一：根据定义式计算； 方法二：如下，分解的思想。 思路：分解成如图所示的单元件单元电路，之后利用级联网络转移矩阵。 U 2 0 jU m Sin U m Z o jZ o Sin ,A 22 11 12 U 2 0 I m COS I m COS Z02 cos cos Z 0时 ° cos j sin A J j sin cos 【6】（返回）求图 4-19所示n 型网络的转移矩阵。 CV2 Z 01Z 02 j 令 当Z 01

习题选解_第4章微波网络基础

第4章微波网络基础 此文档最近的更新时间为：2019-6-3019:49:00 第4章微波网络基础 4.5习题 【1】为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比较有哪些异同点？ 【2】表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。 【3】二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？ 【4】求图4-17所示电路的归一化转移矩阵。 图4-17习题4图 Z (a) 其【解】同[例4-9］见教材PP95求图4-9长度为的均匀传输线段的A和S。 图4-9长度为的均匀传输线段 【解】： 从定义出发求参数，定义为： UAUAI 1112122 IAUAI 1212222 先确定A矩阵。当端口(2)开路（即I 20）时，T2面为电压波腹点，令U2U m，则 U mjj U1eeUcos，且此时端口(1)的输入阻抗为Z in1jZ0cot。 m 2 由A矩阵的定义得： A 11 U 1 U cos ， IU/ZUcossin 11in1m Aj 21

20 I 2 UUjZcotUZ 20200 m I 2 1

第4章微波网络基础 UU mm 当端口(2)短路（即U20）时，T2面为电压波节点，令2,2 UU，则 22 U mjj U1eejUsin，且此时端口(1)的输入阻抗为Z in1jZ0tan。 m 2 由A矩阵的定义得： UjUsin 1m AjZ 120 IUZ 200 m U 2 sin ，A 22 I I cos m m 1 II 20 U 2 cos 也可以利用网络性质求A 12,A22。 由网络的对称性得：A 22A11cos 再由网络可逆性得： 2 AA1cos1 1122 AjZ 120 Ajsin/Z 210 s in 于是长度为的均匀传输线段的A矩阵为 A cosjZsin 0 jsin/Z cos 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为Z和Z 02，则归一化A矩阵为 01 A j ZZsin 020 cosj ZZZ 01 0102 ZZsinZ 010201 ZZ 002 cos 当Z ZZ时 01020 A c osjsin jsincos 【6】（返回）求图4-19所示π型网络的转移矩阵。

微波技术基础复习重点

第一章引论 微波是指频率从300MHz到3000GHz范围内的电磁波，相应的波长从1m到0.1mm。包括分米波（300MHz到3000MHz）、厘米波（3G到30G）、毫米波（30G 到300G）和亚毫米波（300G到3000G）。 微波这段电磁谱具有以下重要特点：似光性和似声性、穿透性、信息性和非电离性。 微波的传统应用是雷达和通信。这是作为信息载体的应用。 微波具有频率高、频带宽和信息量大等特点。 强功率—微波加热弱功率—各种电量和非电量的测量 导行系统：用以约束或者引导电磁波能量定向传输的结构 导行系统的种类可以按传输的导行波划分为： (1)TEM(transversal Electromagnetic,横电磁波)或准TEM传输线 (2)封闭金属波导(矩形或圆形，甚至椭圆或加脊波导) (3)表面波波导(或称开波导) 导行波：沿导行系统定向传输的电磁波，简称导波 微带、带状线，同轴线传输的导行波的电磁能量约束或限制在导体之间沿轴向传播。是横电磁波(TEM)或准TEM波即电场或磁场沿即传播方向具有纵向电磁场分量。 开波导将电磁能量约束在波导结构的周围(波导内和波导表面附近)沿轴向传播，其导波为表面波。 导模(guided mode ):即导波的模式，又称为传输模或正规模，是能够沿导行系统独立存在的场型。特点： (1)在导行系统横截面上的电磁场呈驻波分布，且是完全确定的，与频率以 及导行系统上横截面的位置无关。 (2)模是离散的，当工作频率一定时，每个导模具有唯一的传播常数。 (3)导模之间相互正交，互不耦合。 (4)具有截止频率，截止频率和截止波长因导行系统和模式而异。 无纵向磁场的导波(即只有横向截面有磁场分量)，称为横磁(TM)波或E波。 无纵向电场的导波(即只有横向截面有电场分量)，称为横电(TE)波或H波。 TEM波的电场和磁场均分布在与导波传播方向垂直的横截面内。 第二章传输线理论 传输线是以TEM模为导模的方式传递电磁能量或信号的导行系统，其特点是横向尺寸远小于其电磁波的工作波长。 集总参数电路和分布参数电路的分界线：几何尺寸L/工作波长>1/20。 这些量沿传输线分布，其影响在传输线的每一点，因此称为分布参数。 传播常熟是描述导行系统传播过程中的衰减和相位变化的参数。 传输线上的电压和电流是由从源到负载的入射波和反射波的电压以及电流叠加，在传输线上呈行驻波混合分布。 特性阻抗：传输线上入射波的电压和入射波电流之比，或反射波电压和反射波电流之比的负值，定义为传输线的特性阻抗。 传输线上的电压和电流决定的传输线阻抗是分布参数阻抗。