雷達(dá)在檢測到目標(biāo)后，通常會在雷達(dá)的覆蓋范圍內(nèi)繼續(xù)“檢測”目標(biāo)，使用檢測的信息來獲得目標(biāo)更準(zhǔn)確的位置并能夠預(yù)測目標(biāo)位置，所有這些功能被稱為跟蹤。在脈沖雷達(dá)跟蹤模式下，當(dāng)雷達(dá)鎖定目標(biāo)時，跟蹤并自動維護(hù)關(guān)于目標(biāo)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)：距離，方位角和俯仰角。

距離跟蹤

距離跟蹤通常使用稱為距離門的技術(shù)完成，該技術(shù)在距離增加或減少時自動跟蹤目標(biāo)。距離門的概念如下所示：

雷達(dá)回波將包含噪聲和目標(biāo)回波，距離門技術(shù)使用兩個門，一個“Early Gate”和一個“Late Gate”。“Early Gate”位于目標(biāo)回波的前沿附近，并從目標(biāo)回波的早期部分檢測并捕獲能量。 相反，“Late Gate”位于目標(biāo)回波的后沿附近，檢測并捕獲目標(biāo)回波后沿的能量。比較來自“Early Gate”和“Late Gate”的檢測信號，并將結(jié)果用于定位跟蹤門，使其與目標(biāo)回波一致。

角度跟蹤

在雷達(dá)跟蹤模式中，雷達(dá)跟蹤目標(biāo)的方位角和俯仰角。這里主要介紹單脈沖跟蹤技術(shù)。單脈沖是大多數(shù)現(xiàn)代雷達(dá)的首選跟蹤方法，不僅因為它非常準(zhǔn)確，而且它很難被欺騙。

“單脈沖”意味著可以基于單個脈沖而不是波束序列或完整的圓錐形掃描來確定，因而跟蹤速率更高更準(zhǔn)確。另一個優(yōu)點(diǎn)是基于同時接收所有四個通道中的目標(biāo)回波，可以忽略回波在時間上的變化。

上圖顯示了單脈沖的跟蹤原理，它使用兩到四個同時的波束，其中波束以俯仰角和并排的方式堆疊在一起。單脈沖跟蹤技術(shù)可以使用相位或振幅比較來實(shí)現(xiàn)跟蹤任務(wù)。

比幅單脈沖

根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)中的定義，比幅單脈沖雷達(dá)的目標(biāo)與天線軸的角度偏差由測量同一目標(biāo)在兩個接收方向圖上的幅度比較得到。方向圖可以是處在天線軸兩邊的一對波束，也可以是相對于軸是奇對稱的差通道波束和偶對稱的和通道。下圖中的四個通道可以組成方位和俯仰方向的和差方向圖。

對于比幅單脈沖，所有四個波束都偏離天線視軸一點(diǎn)（通常使得它們在波束的半功率波束寬度處重疊）。 將平面內(nèi)兩個波束接收到的回波信號進(jìn)行比較，就可取得目標(biāo)在這個平面上的角誤差信號，然后將此誤差電壓放大變換后加到驅(qū)動電動機(jī)控制天線向減小誤差的方向運(yùn)動。因為兩個波束同時接收到回波，故單脈沖測角獲得目標(biāo)角誤差信息的時間可以很短，理論上只要分析一個回波脈沖就可以確定角誤差。

振幅和差式單脈沖雷達(dá)取得角誤差信號的基本方法是將這兩個波束同時收到的信號進(jìn)行和差處理，分別得到和信號和差信號。若目標(biāo)處在天線軸向方向（等信號軸），誤差角為零，則兩波束收到的回波信號幅度相同，差信號等于零。

目標(biāo)偏離等信號軸而有一誤差角時，差信號輸出振幅與誤差角成正比，而其符號（相位）則由偏離的方向決定。和信號除用作目標(biāo)檢測和距離跟蹤外，還用作角誤差信號的相位基準(zhǔn)。

比相單脈沖

對于比相單脈沖，系統(tǒng)使用2個單獨(dú)的天線（也可以是4個天線）照射空間中的遠(yuǎn)區(qū)目標(biāo)，不像在比幅單脈沖系統(tǒng)中的波束斜視，在比相單脈沖系統(tǒng)中波束保持平行。

因為波束是平行的，所以如果目標(biāo)位于中心，雷達(dá)回波將同時到達(dá)兩個天線并且具有相同的相位。另一方面，如果目標(biāo)與視軸成一定角度，則雷達(dá)回波將比另一個天線延遲一定的相位。

一般來說，比相單脈沖的主要優(yōu)點(diǎn)是精度要高得多，而比幅單脈沖具有更好的信噪比。由于單脈沖跟蹤技術(shù)需要2或4個獨(dú)立的雷達(dá)波束，因此可以執(zhí)行單脈沖跟蹤的雷達(dá)系統(tǒng)需要有多個天線（或使用AESA系統(tǒng)）。因此，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。?

雖然通過單脈沖跟蹤是非常精確的，但有且只有一個目標(biāo)被跟蹤時才能實(shí)現(xiàn)完全性能。當(dāng)雷達(dá)分辨單元內(nèi)存在多個目標(biāo)或存在多路徑反射時，單脈沖跟蹤精度將會受到嚴(yán)重影響。 ?

審核編輯：黃飛

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