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聚焦|国外武器装备隐身性能测试与评估系统

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式

【编者按】国外军事发达国家武器装备全面趋向隐身化,隐身性能指标成为了装备最重要的战技指标之一,主要针对目标特性信号的隐身测试评估是实现装备隐身性能的关键不可或缺的重要环节,因此,国外非常重视目标特性信号的测试技术研究,建成的大量规模不等、功能各异的测试内外场,都配备有先进的测试设备,其在目标特性设计、仿真、试验、评估及出厂检测、日常诊断、维修维护、作战效能评估等全研制使用流程中担负着重要的作用。本期专项报告重点介绍StarDynamics公司研制的BlueMax G6车载雷达测试系统,此系统为目前国际上先进的雷达目标特性测试系统之一,值得我们学习和借鉴。



1系统简介

BlueMax G6由Star Dynamics公司开发研制而成,操作方便,结构紧凑,功能强大,可固定在卡车或导轨上进行XY二维扫描,以满足室内、室外、动态、静态等多种测量要求,声称可以作为“RCS的测量标准”。BlueMax G6雷达测试系统及其固定车辆平台见图1、图2。StarDynamics公司建于1988年,成立30年来,专注于制造和销售用于RCS测试和多目标跟踪的雷达测试系统,测试系统广泛应用于航空、航天等多领域的武器系统研制测试工作。

图1 BlueMax G6雷达特性车载测试系统产品外观图

2系统主要组成

BlueMaxG6是一种高性能的宽带宽中频(IF)系统,脉冲重复频率(PRF)可达2MHz,具有多门选通、多接收通道和极高的灵敏度,适用于数据吞吐量大或采样率要求高的测试情况。

图2 BlueMax G6测试天线及数据处理系统


2.1射频(RF)系统

BlueMax G6使用通用的IF结构进行配置,以实现特定频率范围。在特定频率转换器/ HPA / LNA子系统中添加了新的频带。在IF和RF电路中,不同阶段有许多不同的环路模式,将信号发送到接收器,允许系统进行快速的故障隔离和方便的健康诊断操作。通过合成目标生成器可逐步进行系统级诊断,以区分系统问题和外部错误。


2.2信号采集系统

根据设定的采样率,可在多路采样回波数据。高速跟踪保持电路和A/D转换信号上升/下降沿时间低于2ns。16位A/D转换,单脉冲脉冲动态范围高于70dB,合成动态范围高于115dB。


2.3数字电路系统

计算机与系统硬件之间采用数字化接口,所有系统定时和控制信号、数据处理和数据存储都是数字电路,系统使用标准接口VME64总线结构。

图3 BlueMax G6 雷达系统原理图

3系统特点

BlueMaxG6雷达特性测试系统主要特点如下:

  • 自动校准

  • 实时成像

  • 通用诊断

  • 同步测量单/双静态

  • 可靠性极高

  • 适用于复杂环境

  • 快速全极化矩阵测量

  • 基于移动目标(地、空)的动态RCS测量


3.1雷达技术性能

BlueMaxG6是中频脉冲测试雷达,可用的RCS测试范围为0.1GHz~18GHz, 使用固态或TWTA发射机,先进的宽波段接收机,灵敏度达到85dBm,瞬时动态范围70 dB。系统频率范围可扩展到30MHz到95GHz。

发射机具有极化灵敏度,具有脉冲到脉冲极化切换功能。两个独立接收通道可同时执行共同和交叉极化测量,且每个通道可支持四个距离波门。

BlueMaxG6标准配置为19英寸机架,雷达采用最新的本振(LO)、射频(RF)、A/D和VME总线技术。定制化以满足客户特定需求。关键测试设备使用具有一定的灵活性,适合控制室使用,在数百米内性能不受与控制计算机距离影响。


3.2扩展及可定制性

多功能性和兼容性使BlueMax G6能够满足大多数定制需求,包括:

  • 与现有目标位置接口集成

  • 增加频率覆范围

  • 传输功率更高

  • 增加天线测试功能


扩展计算机/服务器,即可用BlueImage R/T软件实现实时图像显示和数据存储,使用KNOWBELL软件实现强大的后处理和成像功能,以及利用目标定位接口(TPI)软件实现运动控制。

BlueMaxG6可实现目标视频录制和几种类型的目标跟踪,距离和角跟踪选项包括运动测量系统(MMS)、分栅距离跟踪、光学(相机操作)跟踪和导航雷达跟踪。
系统在X-Y扫描仪上操作,安装在卡车或拖车上使其能够更好的被发挥和使用。


3.3用户界面

BlueMaxG6用户操作界面(UI)友好、功能强大,满足室内、外应用以及静态、动态测量要求。 UI可控制系统的设置、采集和数据查看,以下是一些UI功能的列表:

  • 多种波形、定时、PRF和相位码控制

  • 距离走动和PRF走动控制,用于延迟和杂波分析。

  • 发射和接收衰减、视频带宽选择、射频环流模式。

  • 采集过程中实时绘图。

  • 多种采集控制和校准-数据采集,实时和后处理校准。

  • 诊断包括IQ循环、自动环路测试、数字位、双校准、统计计算。

  • 手动控制轴位置,以设置、返回或移动系统轴。

  • 多种系统工具,包括系统预置、宏、日志记录和设置向导。


操作人员可以根据使用情况控制对话框的大小和位置,并保存预置以便下次设置和使用。


3.4操作与可重复性功能

BlueMax G6支持超过10种采集模式,包括ISAR、扫描、窄带、触发、多普勒频率和天线模式。每个采集方式可以根据波形、脉冲、运动和校准的设置而不同,包括:

  • 频率

  • 定时脉冲

  • 收发包

  • 距离波门

  • 接收通道

  • 极化

  • 目标校准

  • 背景降噪

  • 实时绘图


这些设置是设定为标准操作工艺模板的,通过存储为UI文件菜单中保存和重新调用的预设测试操作工艺模板,在初始化设置之后,只需单击几下鼠标即可加载和运行整个测试过程。


3.5内置诊断功能

为保证系统健康和最小故障时间,BlueMaxG6包含一套实时、定期诊断测试模块。

  • 数字位测试有助于对线路可更换单元(LRU)进行故障排除

  • 系统中每个RF组件都包含了自动闭环(脉冲接入)测试。

  • IQ循环测试提供了整体系统健康状况的指标。

  • 数据速率监控器显示吞吐量百分比、使用循环缓冲区的百分比和记录增量负载。

  • 设备机架内的系统状态监控器,在运行期间监控直流电压、单元温度、中频锁相振荡器和关键定时脉冲,并通过用户界面指示SSM前端的错误。

  • 用户界面可以显示数据饱和、退出、记录增量超速、VME总线错误和以太网错误。

  • 基准测量允许实时调整系统漂移。

  • 双重校准评估,校准测量的误差。


3.6标准功能

经过30年的发展和改进,BlueMax G6具备了以下成熟的标准功能:

  • 极高的RCS测量系统的数据吞吐量,最小数据采集时间。

  • 灵活、优化、具有可编程频率、相位、振幅、脉冲等。

  • 通过先进的数据质量监控提高数据可靠性。

  • 使用熟悉的Windows操作系统,尽可能使用广泛接受的标准,例如SCSI存储设备和VME总线架构,缩短操作人员培训时间。

  • 适应性广,能够根据响应的变化更新测量系统参数。例如,接收采样时间可以随着测试中的目标范围更改而改变。

  • 性价比高,并能够对系统进行模块化扩展,以满足测量扩展需求。

  • 包括美国在内的国际客户在航空、航天行业广泛使用。


Table 1 BlueMax G6 系统主要功能性能指标


测试功能

频率范围

频率范围在0.1~18GHz(可扩展30MHz~95GHz

接收通道

同时多通道

Tx/Rx极化

HH,VV,HV,VH

同时波形

32个同步,独立波形

RF性能

接收机噪声带宽

1~300MHz,步长为8MHz

接收机灵敏度

-85dBmBW=100MHz,单脉冲)

动态范围

70dB(单脉冲)

噪声因数

<4dB

分辨率

0.001dB, 0.01°

频率波形

顺序,自定义,跳跃,抖动

复杂波形

脉冲调制,脉冲压缩

移相器

6位,64个状态

隔离

高达120dB

线性关系

0.2dB/10dB 2°/10dB

发射功率

Up to +42 dBm,固态HPA

频率稳定性

5x10^9/day

本振源

行业标准频综

多脉冲

256

重频

256

相位编码

Lintek,圆形,双相,固定,自定义

数据采集

检测方法

IQ

A/D转换

16

存储rages

10Mb/s

输出数据格式

IQ

最大频率

128K

每秒采样率

大于2百万次

采集计算机

硬件

高端电脑

实时显示(2-D,3-D,极化,像素、瀑布图、全点图)

RCS vs. (AZ, EL, Time)

Phase vs.AZ, EL, Time)

RCS vs. Fine Downrange

RCS vs.频率

RCS vs.多普勒频率

RCS vs.多普勒速度

*其他

数据存储

SCSI存储(HD,光纤),以太网, SATA, FibreXtreme

诊断

数字及A/D统计

I/Q循环

双重校准

合成目标生成(可选)

多循环模式

实时去噪



本文资料来源:互联网。由于大量资料丛互联网多个渠道收集整理,加之作者水平有限,可能存在认识或理解不对之处,欢迎领域专家指点。

参考文献:

1、BlueMax G6 Instrumentation Radar System, Datasheet,STAR DYNAMICS.

2、陈秦,翁小龙,外军装备目标特性信号测试设备及其特性研究[A].表面技术.2013,42(6):92-96.

3、高超等,飞行器RCS近场测试技术研究进展与工程应用[A].航空学报.2016,37(3):749-760.


来源:隐身工程技术研究院

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