1系统组成及特点
机载SAR/MTI雷达系统由机载SAR/MTI雷达、数据链及地面站3个部分组成。机载雷达完成多模式战场侦察监视功能，实时获取战场目标情报信息（包含固定目标图像情报和运动目标点迹、航迹情报），并通过数据链实时下传到地面站进行显示及分发。分为机舱外、机舱内2个部分。机舱外设备为机腹下的船形天线罩内的雷达天线，机舱内设备包括低功率射频单元、综合处理单元和实时处理分机等。天线采用二维有源相控阵天线，在方位向和俯仰向进行二维电扫，能够保证雷达成像的灵活性及对低空或地面运动目标的快速搜索能力，提高了雷达的探测效率。多功率射频单元包括1路SAR接收通道、4路MTI接收通道、晶振模块、功分网络模块、时钟本振插件、波形倍频插件、激励源插件、接收监控插件等。综合处理单元包括A/D采集和时序模块，其中A/D采集包括SAR通道采集和MTI通道采集。实时信号处理单元由硬件以及嵌入式软件组成，在硬件电路中包括DSP处理板、数字接口板等；嵌入式软件由成像处理、动目标检测等算法处理软件组成。在机舱内与地面站均设有指挥控制台，实现任务规划、指挥与控制通信、监视与图像传送等功能。在进行机载SAR/MTI雷达系统设计时，考虑如下三个方面技术特点。
（1）采用二维有源相控阵天线。
为满足战场监视的远距离、高分辨率、多模式侦察工作的需要，系统必须要有足够的功率口径积，同时为保证多模式战场监视所要求的宽视场覆盖，选择二维有源相控阵天线应该是目前最佳方案。宽带二维有源相控阵天线组成框图，由可扩充阵列模块（SAM）、波束形成网络、延迟放大组件、波控、电源、环控、俯仰伺服控制等构成。天线工作时由可扩充天线阵列模块（SAM）完成天线的收/发、放大、幅相加权等基本功能；功分器构成方位向子波束形成网络，实现子阵功能；延迟放大组件用来实现不同波位所需的时延控制和发射/接收信号放大；方位向全波束形成网络用于实现发射时的功率分配和接收时的双模工作方式，距离向（俯仰向）的信号的分配/合成在SAM中完成，所有这些工作过程都是在波控的控制下进行的。采用SAM思想实现二维有源相控阵天线组阵的好处是可灵活组阵，实现不同尺寸规模的二维有源相控阵天线，能适应多种载机平台。宽带二维有源相控阵天线还实现了在线校准和BIT检测的功能，为实际使用维护创造了便利的条件。
（2）实时多模信号处理技术。
SAR/MTI雷达系统中，实时处理分机完成实时动目标检测处理与SAR成像处理的功能，SAR/MTI系统的多模信号处理算法研究及其实时处理实现是研究的核心内容。本系统SAR成像模式有条带模式和聚束模式两种，成像距离远，距离走动与弯曲现象明显，成像处理可以采用重叠子孔径算法（OS－A），波数域（ω-k）算法等技术。OSA算法是先进行子孔径粗成像和误差补偿，然后对各个子孔径粗分辨图像进行相干处理，得到全孔径高分辨图像；ω-k算法可以精确成像，算法也简单，但是需要进行stolt插值，算法的效率受到一定的影响，不过随着硬件处理能力的增强，处理速度可以得到解决。此外，需要采用基于运动传感器的运动补偿和基于回波数据的运动补偿相结合的补偿方法，先采用前者获得粗估值，再采用后者进行精确估计，可以得到高分辨率SAR图像。动目标探测、跟踪及定位正是SAR/MTI雷达有别于其它成像雷达的特色之处，在SAR/MTI雷达技术研究中一直处于非常重要的地位。MTI信号处理采用多通道处理技术。多通道MTI具有较好的地杂波抑制能力，能更好的进行动目标检测，同时采用四个接收通道，可实现动目标的精确定位和测速。为了实现动目标检测的实时处理，多通道动目标检测处理主要关键技术包括通道均衡、杂波抑制、干涉仪定位等技术。通过通道均衡处理，提高杂波对消性能，从而提高目标检测性能。同时需要考虑计算量，以达到实时处理硬件的要求。
（3）实时数据处理技术。
在实现MTI信号处理之后，需要进行实时数据处理，实现对地面动目标的检测、定位与连续跟踪，形成航迹并叠加在实时SAR图像或电子地图上，并提取出目标特征信息，形成完整的战场态势图，以供进一步的情报分析决策评估。地面动目标所处环境复杂，有严重的地杂波、杂波对消剩余引起虚警的饱和信号、干扰等因素，这些因素使得真实动目标检测、跟踪与定位具有很大技术难度。动目标的跟踪需要针对不同扫描帧的动目标点迹数据进行目标关联、分类，形成目标运动的航迹，并对目标运动的航迹进行平滑滤波，进一步可以预测目标在下一扫描帧的位置或状态。目标关联算法常用最大似然法的假设检验方法，平滑滤波及预测常用卡尔曼滤波算法。在目标检测后的输出数据里，会出现同一目标的数据存在于多个的距离～方位（或距离～多普勒）单元里，需要采用加权平均的方法凝聚成一个单元的数据，减少后续目标关联跟踪处理的计算量。
2功能模式设计及试验结果
SAR/MTI雷达系统设计时，充分考虑对地综合监视特点，以及雷达成像与运动目标检测同时工作需求，进行雷达体制选择与系统工作模式设计。考虑目标包括地面各种运动目标、静止目标和固定目标场景，需要从各种目标环境中检测、识别目标，设计工作模式包括广域GMTI模式、同时SAR/GMTI模式、条带SAR模式、聚束SAR模式、滑动聚束SAR模式及AMTI模式等。雷达体制选择和处理方式与面临的杂波环境密切相关，不同的工作模式针对的目标类型不同，需根据不同模式所处的杂波环境对雷达体制和处理方式进行选择分析。
（1）广域GMTI模式。
广域GMTI属SAR/MTI雷达最主要的功能模式，要求对地面慢速运动目标进行广域监视，实现检测并生成点迹、航迹。广域GMTI模式实时获取的地面动目标航迹显示画面，背景为电子地图。对地面动目标的最小可检测径向速度（MDV）优于10公里/小时。
（2）同时SAR/GMTI模式。
同时SAR/GMTI是SAR/MTI雷达近些年发展的一个热点，同时SAR/GMTI模式下雷达显示画面，实现在SAR成像同时完成动目标检测、定位功能，实时生成目标批号、距离、方位、经度、纬度和速度等情报信息。
（3）条带SAR模式。
条带SAR模式分辨率有0.5米、1米和3米，均为实时成像。0.5米分辨率条带SAR实时图像，实时输出的图像均已经过地理编码，易于进行图像拼接及与数字地图的叠加显示等处理，得到图像产品及典型目标的位置信息。
（4）聚束SAR模式。
聚束SAR模式分辨率0.3m，也实现了实时处理。
（5）滑动聚束SAR模式。
除了定点聚束模式，系统还实现了滑动聚束SAR（聚束SAR模式与条带SAR模式的混合模式）。滑动聚束模式的好处是可以扩大成像面积（方位向宽度增加）且分辨率不会降低，劣势在于成像孔径和时间上要长（与相同成像距离的定点聚束相比）。
（6）AMTI模式。
SAR/MTI雷达实现AMTI功能是目前国际上的一个技术发展方向。本系统也实现了AMTI功能。为AMTI模式空中飞行目标探测结果，在机载雷达几分钟的巡航过程中，一共发现了6批目标，其中最远的目标距雷达286公里（图中距离刻度单位5公里，方位刻度单位10°）。
3结束语
SAR/MTI雷达是信息化战争条件下的最重要的传感器之一，装备有SAR/MTI雷达的侦察机与预警机、电子战飞机合称为机载情报系统的“铁三角”，夺取战场制地权、制空权、制信息权。文章对基于二维有源相控阵体制SAR/MTI雷达系统设计进行了研究，并给出了试验结果，在一定范围内能够为有人机、无人机、临近空间飞行器等多种平台上的战场监视雷达研制提供依据。
作者：张倩 江凯 张卫华 单位：中国电子科技集团公司第三十八研究所