无人机载合成孔径雷达系统技术与应用（二）
针对海上应用，美国海军在MP-RTIP的基础上升级改造形成了Multi-Function Active Sensor(MFAS)雷达系统[6]。MFAS雷达系统仍然采用2维相扫机制，能够在一次飞行中覆盖7×106 km2，从使用角度考虑有对海、对地两种模式，具备SAR、逆SAR(ISAR)、海面搜索功能。2014年以后开始陆续增加海上运动目标检测(MMTI)、气象、敌我识别功能。MFAS雷达系统于2011年底在GulfstreamⅡ飞机上进行了飞行试验，2012年交付美国海军使用，装载平台为“全球鹰”的衍生机型MQ-4C Triton。
2.2 中高空无人机载SAR系统
“捕食者”无人机是最有代表性的中高空无人机平台，由美国通用原子公司组织研制开发，其SAR系统技术指标如表 2所示。自1997年至今经历了A型、B型、C型3代产品衍变，飞行速度由222 km/h提升到444 km/h、飞行高度由7 km提高到15 km[7]。
| 表 2 “捕食者”无人机装载的SAR 系统技术指标Tab.2 SAR specifications of Predator UAV |
“捕食者A”搭载的SAR系统是由诺格公司研制的TeSAR，如图 3所示。TeSAR工作在Ku波段，采用单轴电扫阵列天线，方位向电子控制扫描，双轴机械转动平台控制方位与横滚向转动，方位向转动范围为±135°、横滚向转动范围为-15°～-75°。TeSAR于1996年生产，1998年交付使用并进行了轻量化改进。轻量化的TeSAR即TUAVR(Tactical Unmanned Aerial VehicleRadar)系统，没有装备“捕食者A”，而是装载在Shadow200战术无人机上。
| 图 3 TeSAR实物图Fig.3 TeSAR photograph |
“捕食者B”搭载的SAR系统是由通用原子公司与Sanida实验室联合开发的Lynx系统[8]，如图 4所示。Lynx系统也工作在Ku波段，采用抛物面与3轴稳定平台、集中发射工作体制，最高分辨率为0.1 m，重量小于56 kg。1998年Lynx试验飞行成功，1999年安装在I-GNAT无人机上首飞，2001年开始配套装备“捕食者B”无人机。
| 图 4 Lynx实物图Fig.4 Lynx photograph |
“捕食者C”搭载的LynxⅡ是Lynx的升级型[9]，如图 5所示。与Lynx相比体积与重量上有了较大的改进，重量降低至36 kg以内、最大作用距离增大至80 km,LynxⅡ具有相关变化检测(CCD)功能。2008年LynxⅡ开始装备部队，2010年LynxⅡ增加了ISAR功能，装载于美国海军 MQ-8B型Fire Scout战术无人机，完成了广海域搜索(MWAS)飞行试验，并备选英国的Watchkeeper计划。
| 图 5 LynxⅡ实物图Fig.5 LynxⅡphotograph |
此外，通用原子公司与Sanida实验室在Lynx系列雷达基础上，完成了双波束Lynx改进。在Lynx基础上实现了两个不同相位中心的波束，采用空时自适应处理方法在主波束杂波背景中对运动目标进行检测，能够精确跟踪慢速运动目标、提高定位精度[10]。
Starlite无人机载SAR系统也是由诺格公司研制，如图 6所示。充分借鉴了已装备美军的TeSAR,TUAVR相关技术，进一步增强了战场态势获取等情报侦察能力，包括全天候、广域、固定目标成像以及运动目标检测等功能。Starlite总重量小于28 kg，工作在Ku波段，最高分辨率为0.1 m、作用距离10～40 km，具有条带，聚束，GMTI,MMTI等多种工作模式[11]。Starlite于2012年9月装备美国通用原子公司“灰鹰”中高空无人机平台并交付美国陆军使用。
| 图 6 Starlite实物图Fig.6 Starlite photograph |
除以上几种典型的中高空无人机载SAR系统以外，美国还针对海上应用研制了SeaVue多功能监视雷达[12]，如图 7所示。SeaVue由雷声公司制造，是一个模块化的多功能雷达，工作在X波段，最大发射信号带宽为400 MHz，采用抛物面天线、集中发射机制，可实现360°扫描，具有ISAR/SAR/DBS/MTI/MMTI等多种工作模式，主要用于海面监视、搜索、海上舰船成像等。SeaVue还可搭载在ATR-42等中高空飞机上，美国、日本、意大利、澳大利亚等国家都进行了采购。
| 图 7 SeaVue实物图Fig.7 SeaVue photograph |
2.3 战术型无人机载SAR系统
TUAVR战术型无人机载SAR系统是TeSAR的升级型，由诺格公司研制，是专为美国陆军Shadow200战术监视和目标截获无人机设计的SAR雷达。TUAVR技术指标如表 3所示。TUAVR重量低于30 kg、耗电小于500 W，发射机采用新型的微波功率模块，方位向扫描范围扩大到360°。TUAVR于1998年开始研制，2001年3月在无人机上试飞成功，同年装备部队。
| 表 3 TUAVR技术指标Tab.3 TUAVR specifications |
在EL/M-2055系列无人机载SAR/GMTI雷达的基础上，2011年以色列研制成功了EL/M-2054轻型战术型无人机载SAR系统[13]，如图 8所示。具有聚束模式/条带成像/GMTI等多种工作模式，最大作用距离可达10 km、总重量12 kg，功耗小于250 W。EL/M-2054的天线在方位向进行能够360°旋转，SAR条带模式下对地成像效率为360 km2/h,GMTI模式下采用双波束增强技术，天线扫描范围可设定，监视面积可达25 km2。
| 图 8 EL/M-2054实物图Fig.8 EL/M-2054 photograph |
RDR-1700B是一套由Telephonics公司研制的集搜索、监视、目标跟踪、成像与气象等多功能的海上雷达系统，如图 9所示。该雷达工作在X波段，采用固态放大器，能够完成0.3 m的SAR/ISAR成像、对地/海广域搜索与监视、运动目标检测、指示与跟踪[14]。“火力侦察兵”是由诺格公司研制的一种战术型无人直升机，能够在陆地和海面舰只上垂直起降。为适应该飞行平台，Telephonics公司对RDR-1700B进行了改进，增加了自动识别处理，能够对商船或军船进行识别。改进后的RDR-1700B重量降低至30 kg左右、功耗低于1000 W,2014年6月在美国海军的组织下，在“火力侦察兵”上进行了海上飞行试验，并批量装备海军。
| 图 9 RDR-1700B实物图Fig.9 RDR-1700B photograph |
在美国空军资助下，美国Sandia实验室于2005年成功研制了可装载小型战术型无人机平台的MiniSAR系统[15]，如图 10所示。MiniSAR工作在Ku波段、工作在条带或聚束模式，最高分辨率为0.1 m、作用距离10～23 km、总重量低于12.2 kg。MiniSAR系统计划2006年10月份，MiniSAR系统搭载在洛·马公司的小型“天空幽灵”(SkySpirit)战术无人机系统上成功进行了演示。
| 图 10 MiniSAR实物图Fig.10 MiniSAR photograph |
