1.1 研究背景及意义
现代战争是以信息技术为先导、以远程精确打击为核心,综合利用智能探测、精确制导、战场侦察与监视、通信与指挥自动化等先进技术的高科技战争[1]。其中精确制导武器现已逐渐成为信息化局部战争中物理杀伤的主要手段,并能够在战争中发挥重要作用[2]。毫米波近炸引信是利用目标信息和环境信息,在预定条件下引爆或引燃战斗部装药的控制装置或系统[3]。为满足现代战争中精确制导武器系统的作战要求,引信还需根据目标特性、弹目交会条件和战斗部特点,自主辨识各控制条件[4],从而实现对目标的精准打击。
近年来,随着毫米波探测技术的不断发展,尤其是在收发天线设计、信号处理算法以及毫米波器件等方面的重大突破[5],毫米波探测器逐步具备了小型化、宽频带、窄波束、对目标形状敏感、能全天候工作等优势[6],已广泛应用于现代新型毫米波近炸引信(Millimeter-Wave Proximity Fuze),在载弹飞行过程中实现对目标区域的实时监测与信息获取。如今,针对弹载毫米波探测器的高分辨探测技术一直是制约其发展的重要因素[7],因此对弹载探测器前视高分辨探测技术的研究,可为弹载平台探测器信号处理策略优化提供参考,推动毫米波近炸引信的进一步发展。
梳理整个毫米波探测器的发展历程,其前端天线收发方式遵循着“一发一收→一发多收→多发多收→多发一收”的发展轨迹,目的是在更短的工作时间内实现更高精度的目标区域探测。表面上看“一发多收”与“多发一收”完全等价,并且在波束域上也意味着相同的相位中心分布,但“多发一收”的工作模式能够提供更加丰富的探测波形,从而在目标区域合成更复杂的电磁波辐照模式,为单一探测过程获取更多的目标信息提供了可能,这也是实现弹载探测器前视高分辨探测的理论基础。
20世纪60年代,美国就开展了基于弹载相控阵雷达的高空拦截弹技术的研究,随着国内相关技术的发展,对于弹载相控阵探测技术的研究也已成为热点问题,但是在国内现有的毫米波近炸引信上仍未搭载相控阵探测器。相比于传统探测器,相控阵探测器具有灵活的多波束指向能力以及驻留时间、可控的波束空间、发射功率分配、时间资源分配等优势,且相控阵探测器能够多目标进行搜索、对同一目标区域内的多目标进行精确探测,能够为载弹提供前视方向的距离与角度信息,指导载弹在最佳距离范围内起爆,从而完成预设作战任务且发挥弹药的最大效能。