[拼音]：Duopule daohang leida

[外文]：Doppler navigation radar

利用多普勒效應(yīng)測量飛機飛行速度的機載導(dǎo)航雷達，與機上航向設(shè)備、導(dǎo)航計算機等組成自主式航位推算多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)。多普勒效應(yīng)用于飛機導(dǎo)航的研究開始于1945年末。隨后，美國研制出第一個多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)AN/APN-66 。后來很多國家也相繼開展多普勒雷達的研制工作。50年代，研制和生產(chǎn)出多種類型和用途的多普勒導(dǎo)航雷達。60年代，多普勒導(dǎo)航雷達在理論、技術(shù)和應(yīng)用上趨于成熟。此后，主要工作是使設(shè)備減輕重量、小型化和多功能，提高可靠性和同其他設(shè)備組合使用。

工作原理

機上的多普勒導(dǎo)航雷達（圖1）向地面發(fā)射電磁波，因飛機與電磁波照射的地面之間存在相對運動，雷達接收到地面回波的頻率f_r與發(fā)射電磁波的頻率f_t相差一個多普勒頻率f_d

式中V為飛機的飛行速度，一般為空速和風(fēng)速的合成速度；γ為速度V與雷達波束軸線之間的夾角。

已知飛機的俯仰角θ、側(cè)滾角ζ時，在圖1的地平坐標(biāo)系中可把V分解成沿坐標(biāo)軸x、y、z的三個速度分量V_x、V_y、V_z。僅由上式不能解算出這三個速度分量。至少須有三個波束，測出三個獨立的多普勒頻率f_d1、f_d2、f_d3，才能解算出V_x、V_y、V_z。這樣，可分別求出飛機的地速w和偏流角α

因此，多普勒導(dǎo)航雷達實際上是機載的飛機速度傳感器或地速、偏流角傳感器。

設(shè)備組成

多普勒導(dǎo)航雷達由發(fā)射機、接收機、天線系統(tǒng)、頻率跟蹤器、偏流角和地速解算器、指示器等部分組成（圖2）。

（1）發(fā)射機：產(chǎn)生穩(wěn)定的射頻振蕩，工作于厘米波波段。

（2）接收機:接收和放大地面回波信號，分離出含有飛機相對地面運動信息的多普勒頻率。由于天線波束有一定寬度，多普勒頻率實際上是類似鐘形的多普勒頻譜。

（3）天線系統(tǒng)：產(chǎn)生多個針狀或扇形定向波束，向地面發(fā)射電磁波，接收地面回波。天線系統(tǒng)一般包括饋線、收發(fā)開關(guān)、波束開關(guān)和天線。常用的天線是縫隙波導(dǎo)陣天線（見縫隙天線）或喇叭透鏡天線（見喇叭天線、透鏡天線）。

（4）頻率跟蹤器：將接收機輸出的多普勒頻譜變換成便于測量的單頻，對準(zhǔn)并跟蹤多普勒頻譜的中心頻率。頻率跟蹤器中還設(shè)有信噪比測量電路和控制電路，以避免錯誤跟蹤和保證連續(xù)可靠的工作。

（5）偏流角和地速解算器：根據(jù)頻率跟蹤器輸出的多普勒頻率和陀螺系統(tǒng)輸出的俯仰、側(cè)滾數(shù)據(jù)、計算出偏流角和地速，送至導(dǎo)航計算機進行航位推算，同時輸送至指示器。

（6）指示器：指示飛機的地速和偏流角數(shù)據(jù)。

類型

多普勒導(dǎo)航雷達的載波調(diào)制方式可分為簡單連續(xù)波方式、窄脈沖調(diào)制方式、間斷連續(xù)波方式、正弦調(diào)頻連續(xù)波方式和偽隨機碼移頻鍵控方式。調(diào)制方式對多普勒導(dǎo)航雷達的性能有很大影響，如能否測量零速度、負(fù)速度、垂直速度，能否測高，以及雷達的最低工作高度和最高工作高度，適應(yīng)機動飛機的能力，雷達的體積和重量等。不同調(diào)制方式的多普勒導(dǎo)航雷達各有優(yōu)缺點。

多普勒導(dǎo)航雷達天線有兩種安裝方式。一種是將天線安裝在平臺上，平臺伺服系統(tǒng)使天線平面與地面保持平行。偏流角伺服系統(tǒng)使天線在平臺平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，對偏流角進行跟蹤，天線縱軸與平臺縱軸間的夾角即為偏流角。把來自天線前左（右）、后右（左）兩波束接收的回波相互差拍，得到多普勒頻率，它正比于地速。這種安裝方式用于窄脈沖調(diào)制多普勒導(dǎo)航雷達。另一種是將天線固聯(lián)在飛機機體上。這時發(fā)射機向接收機提供穩(wěn)定的相干本地振蕩，與天線接收的回波進行差拍，得到多普勒頻率。根據(jù)測出的多個多普勒頻率，結(jié)合飛機的俯仰、側(cè)滾數(shù)據(jù)，解算出地速和偏流角。這種安裝方式通常用于除窄脈沖調(diào)制方式以外的其他調(diào)制方式的多普勒導(dǎo)航雷達。這種雷達能測量零速、負(fù)速和垂直速度。為了求解飛機的三個速度分量，雷達天線至少產(chǎn)生三個波束，但當(dāng)已知飛機的攻角時，也可使用雙波束天線。雙波束采用V形配置。三個或三個以上的波束通常采用Y形或X形配置。窄脈沖調(diào)制雷達采用X形波束配置。

性能

多普勒導(dǎo)航雷達測速誤差約為0.2％，測偏流角誤差約為 ±0.5°。在海面工作時，測速誤差可增至4％，經(jīng)修正后仍可達1％。多普勒導(dǎo)航雷達是機上唯一能精測地速和偏流角的設(shè)備，有一定的抗干擾能力，適用于俯仰、翻滾幅度不大的飛行器。多普勒雷達設(shè)備主要應(yīng)用于轟炸機、運輸機、偵察機、無人駕駛飛機和直升飛機，在民航飛機上也可使用。

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標(biāo)簽：多普勒導(dǎo)航雷達

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文章名稱：《多普勒導(dǎo)航雷達》

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