海用雷達(dá)升級改造的發(fā)展思路

賈宏進(jìn)，陳 軍，楊吟華，吳少鵬

(1.91136 部隊，河北 秦皇島 066001;2.中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所，南京 210003)

0 引言

針對新時期海上信息化對抗不斷升級的形勢，西方軍事技術(shù)先進(jìn)的國家立足長遠(yuǎn)，早已采取積極有效的對策。在舊型海用雷達(dá)的改造方面，為了使其更好地滿足現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需要和綜合信息獲取需求，更好地適應(yīng)日益復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境，特別是更有效地對抗“四大威脅”，避免舊型雷達(dá)過早地被新形勢淘汰，各國都越來越重視利用新技術(shù)對舊型海用雷達(dá)裝備進(jìn)行適應(yīng)性優(yōu)化升級改造工作，最大限度地發(fā)揮老裝備的作戰(zhàn)效能。借鑒先進(jìn)的裝備發(fā)展理念和成熟的經(jīng)驗，對舊型海用雷達(dá)裝備及時進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化升級改造、不斷提高其戰(zhàn)技性能，是裝備能力持續(xù)提升的重要途徑。

1 外軍艦載雷達(dá)裝備改造狀況

在軍事裝備研制、使用和發(fā)展的過程中，美、俄、英、法等軍事力量雄厚的國家根據(jù)形勢需要對裝備進(jìn)行有序的系列化發(fā)展及專項技術(shù)優(yōu)化升級改造，特別是對海用戰(zhàn)術(shù)常規(guī)類型的雷達(dá)進(jìn)行系列化改進(jìn)備。通常，一部雷達(dá)原型會派生出多種、具有系列化的改進(jìn)型號，以此達(dá)到高效費(fèi)比來滿足現(xiàn)代海戰(zhàn)環(huán)境的要求。

例如:美國艦載無源多功能相控陣?yán)走_(dá)SPY-1 先后圍繞大系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)僅兩個方面實(shí)施了多次改進(jìn)計劃，如低副瓣天線及抗干擾性能改進(jìn)，先進(jìn)的信號處理器與可重構(gòu)的多任務(wù)信號處理器改進(jìn)，可重構(gòu)的天線射頻一體化改進(jìn)計劃，能量管理再設(shè)計及發(fā)射機(jī)固態(tài)化改進(jìn)設(shè)計等，先后派生出A、B、C、D、F、K 等改進(jìn)型號。SPS-49(V）雷達(dá)裝備至今也已進(jìn)行了多達(dá)5 次以上的改造升級，也派生出SPS-49(V）1、2、3、4、5 等多種型號。再如SPS-48 也有A、B、C、D、E 等系列化型號。更有甚者，美國的AN/SPS-64 艦載對海搜索雷達(dá)派生出來的型號數(shù)量驚人，共有AN/SPS-64(V）1～AN/SPS-64(V）18 共18個型號;另外還有一個改進(jìn)型AN/SPS-121雷達(dá)，主要用于港口和近海船只的交通管理。

日本的對海搜索雷達(dá)OPS-28 共派生出A、B、C、D四個型號。

法國的艦載空海搜索雷達(dá)DRBV15 共派生出A、B、C、D 四個型號;DRBV51 也派生出A、B、C 三個型號。

另外，俄羅斯的Top plate 艦載搜索雷達(dá)現(xiàn)也有了A、B 型，其艦載主/被動超視距系統(tǒng)(蒙娜利特）亦發(fā)展了三代。俄羅斯海軍對其艦艇編隊內(nèi)超視距探測數(shù)據(jù)的共享可能有其獨(dú)特的開發(fā)。

以上這些雷達(dá)的優(yōu)化升級改造都不同程度地改善了裝備的精度、分辨力、抗無源雜波、抗有源干擾、適用性、目標(biāo)檢測與跟蹤能力等性能，有的甚至還提高了威力等戰(zhàn)術(shù)性能。

2 舊型海用雷達(dá)裝備改造的技術(shù)思路

2.1 系統(tǒng)性能和應(yīng)用能力的提高

海用雷達(dá)裝備性能的升級改造應(yīng)按照其承擔(dān)任務(wù)的變化和應(yīng)用能力的要求，有序開展裝備性能的優(yōu)化改造研究，并應(yīng)具有一定的前瞻性。

2.2 軟件化升級改造及其能力的形成

在舊型雷達(dá)裝備的技術(shù)升級改造中應(yīng)著重關(guān)注軟件能力的提升，如果能夠僅通過軟件的升級就能提升雷達(dá)系統(tǒng)的性能，那是最經(jīng)濟(jì)、最佳的途徑。另外，可通過更換老的信號處理器(如新的信號處理器可應(yīng)用超大規(guī)模DSP、FPGA和CPLD 等芯片）和計算機(jī)硬件(如使用速度更快的軍用加固機(jī)）及其軟件的方法來提升和改善機(jī)器性能，主要是雷達(dá)系統(tǒng)的信號處理速度和數(shù)據(jù)處理速度及其容量，注重應(yīng)用先進(jìn)的信號處理和數(shù)據(jù)處理濾波技術(shù)，以進(jìn)一步提高雷達(dá)回波信號的信噪比、動目標(biāo)處理性能以及目標(biāo)的跟蹤能力，降低雷達(dá)終端的目標(biāo)檢測及處理難度。更換高速計算機(jī)可使雷達(dá)跟蹤目標(biāo)的容量和能力大大提高，同時也可延長裝備壽命10年以上。

2.3 成熟的模塊及技術(shù)

在舊型雷達(dá)裝備的技術(shù)優(yōu)化升級改造中，盡量采用成熟的模塊及技術(shù)，按照模塊化、系列化和通用化的要求進(jìn)行，這樣不僅可縮短研制周期，同時也縮短改造周期、降低改造的成本，提高費(fèi)效比。例如:結(jié)合舊型艦艇在船廠的小修或中修，通過更換模塊、組合、單元及分機(jī)的方式，可方便、快捷地對雷達(dá)裝備進(jìn)行優(yōu)化改造，這樣也不會影響使用部隊的任務(wù)執(zhí)行。

2.4 技術(shù)能力的進(jìn)一步擴(kuò)展(持續(xù)性）

舊型海用雷達(dá)裝備的技術(shù)優(yōu)化升級改造要注重系列化，改造工作并不是一次性的。要使雷達(dá)裝備的整體性能始終保持其先進(jìn)性和可適用性，能夠始終適應(yīng)作戰(zhàn)形勢的變化、環(huán)境條件的變化及部隊需求的變化，就應(yīng)該在雷達(dá)裝備優(yōu)化改造的同時留有對裝備性能、功能進(jìn)一步擴(kuò)展的能力。例如:裝備物理空間、硬件資源、對外接口等能力的預(yù)留。

2.5 裝備任務(wù)可靠性和使用性能的提升

裝備的任務(wù)可靠性直接關(guān)系到裝備的可用性能，因此優(yōu)化升級改造工作應(yīng)高度關(guān)注裝備的任務(wù)可靠性設(shè)計。另外，裝備的使用性能的優(yōu)化改造，應(yīng)使裝備操作更為簡捷、方便，使裝備真正做到好用、頂用。

3 升級改造的主要技術(shù)內(nèi)容

針對常規(guī)雷達(dá)裝備進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化和升級改造，需關(guān)注以下幾個方面:

3.1 綜合抗干擾性能的增強(qiáng)

為了更有效地對付各種有源干擾，更好地探測目標(biāo)，需要對舊型海用雷達(dá)在抗干擾技術(shù)體制上增加更多的措施，以進(jìn)一步提升其抗干擾能力?？垢蓴_改造工作應(yīng)盡可能地消除雷達(dá)畫面中各種消極、積極干擾雜波，使雷達(dá)回波更加清晰、“干凈”，同時還應(yīng)增加敵方偵察和識別判斷的難度。采用以下技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)改造:

(a）低副瓣天線;

(b）副瓣消隱和副瓣抑制技術(shù);

(c）自適應(yīng)頻率、周期、脈寬組合捷變技術(shù);

(d）自適應(yīng)雜波圖技術(shù);

(e）同頻干擾抑制技術(shù);

(f）復(fù)雜波形捷變技術(shù);

(g）干擾誘導(dǎo)技術(shù);

(h）干擾識別技術(shù);

(i）低截獲探測技術(shù);

(j）對舊型雷達(dá)裝備的多種抗干擾措施進(jìn)行優(yōu)化組合，并設(shè)置抗干擾快捷鍵;

(k）多平臺、多部雷達(dá)協(xié)同抗干擾技術(shù)。

3.2 雷達(dá)信號接收與處理能力的提高

采用更先進(jìn)的數(shù)字中頻產(chǎn)生與接收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信號設(shè)計更加靈活多變，如信號脈寬隨機(jī)變化，信號脈內(nèi)調(diào)制(如頻率、相位）更加復(fù)雜，可以實(shí)現(xiàn)脈內(nèi)和脈間信號頻率及波形捷變，數(shù)字中頻接收的數(shù)字鑒相、數(shù)字正交和數(shù)字濾波，有利于雷達(dá)動目標(biāo)處理性能的進(jìn)一步提高。

采用大規(guī)?？删幊碳尚酒?FPGA、DSP、POWERPC 等）設(shè)計模塊化、全數(shù)字通用信號處理器，增加軟件比重，實(shí)現(xiàn)更加先進(jìn)的雜波處理算法，提高信號處理的性能，同時也便于以后雷達(dá)信號處理系統(tǒng)進(jìn)一步升級換代。

3.3 模擬訓(xùn)練功能的增加或完善

舊型海用雷達(dá)裝備須設(shè)置或完善模擬訓(xùn)練功能:

(a）可模擬海戰(zhàn)場中多種態(tài)勢的目標(biāo)回波，供雷達(dá)錄取、檢測、建航與跟蹤;

(b）可模擬地物雜波、云雨雜波及海雜波等無源雜波;

(c）可模擬有源窄帶、寬帶噪聲干擾和欺騙干擾;

(d）可模擬同頻異步干擾;

(e）可將模擬的目標(biāo)回波與平時記錄的海上演練的雷達(dá)視頻疊加，以提高訓(xùn)練的真實(shí)度。

3.4 雷達(dá)目標(biāo)識別能力的提高

為了提高雷達(dá)的探測與識別能力，需要進(jìn)一步增加或完善舊型海用雷達(dá)信號帶寬、提高其距離分辨率。主要可以開展以下改進(jìn)工作:

(1）增加或完善雷達(dá)寬帶信號探測能力，提升雷達(dá)目標(biāo)距離分辨力，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的一維高分辨成像;

(2）增加雷達(dá)電磁特征分析處理能力，從舊型雷達(dá)目標(biāo)回波頻譜和波形上的各種參數(shù)變化中進(jìn)行精細(xì)處理，分析目標(biāo)大小及反射面積，并進(jìn)行分類特征提取;同時基于寬帶高分辨目標(biāo)成像像的分析和處理，結(jié)合目標(biāo)運(yùn)動姿態(tài)，對目標(biāo)進(jìn)行像的尺寸、功率譜、外形等特征分類提取。

3.5 氣象探測能力的增加

可增加專用的氣象工作模式，當(dāng)雷達(dá)不要求進(jìn)行警戒、搜索等方式時，雷達(dá)可以工作于該模式，以獲得當(dāng)前空域的氣象信息參數(shù)。

海用雷達(dá)在加裝氣象通道后，可以新增以下功能:

(a）實(shí)時提供艦船周圍的實(shí)時氣象參數(shù);

(b）能夠測定云層、氣流的方位、距離兩維參數(shù);

(c）能夠提供氣象目標(biāo)原始回波的強(qiáng)度;

(d）能夠提供氣象目標(biāo)徑向多普勒速度。

3.6 記錄、回放、分析與評判能力的增加或完善

為了更好地記錄平時訓(xùn)練及海上演練的現(xiàn)場，同時也更好地對雷達(dá)操作手進(jìn)行評價，現(xiàn)代雷達(dá)裝備必須具有記錄、回放、分析與評判功能。

(1）能夠記錄雷達(dá)的中頻信號、視頻信號，以便事后回放、分析;

(2）能夠記錄過程的雷達(dá)界面視頻、戰(zhàn)位音頻，并記錄雷達(dá)操作的步驟;

(3）可對雷達(dá)操作使用情況進(jìn)行評判;

(4）具有雷達(dá)系統(tǒng)故障信息記錄、分析功能。

3.7 目標(biāo)航跡處理能力的提高

隨著元器件工藝水平的不斷提高，計算機(jī)的處理能力在不斷加強(qiáng)，這也為提高雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)處理能力提供了契機(jī)。加強(qiáng)舊型雷達(dá)裝備在現(xiàn)代海戰(zhàn)中復(fù)雜的主動電子干擾、被動干擾背景下的目標(biāo)檢測與穩(wěn)定跟蹤能力，特別是在復(fù)雜的電子干擾背景和強(qiáng)的海雜波背景中對超低空小目標(biāo)的檢測、穩(wěn)定跟蹤的能力，尤其是在超低空情況下由于海面反射形成干涉效應(yīng)引起雷達(dá)波瓣分裂出現(xiàn)盲區(qū)問題的解決。采用全新的數(shù)據(jù)處理方式，如新的航跡相關(guān)算法和跟蹤濾波技術(shù)，以保證雷達(dá)裝備真正做到全程全方位自動起始與穩(wěn)定跟蹤，以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)全天候復(fù)雜條件下的最佳應(yīng)用性能。

3.8 發(fā)射機(jī)可靠性能的改進(jìn)

舊型雷達(dá)裝備發(fā)射機(jī)大多數(shù)采用的是電真空管，由于真空管發(fā)射機(jī)工作電流大、工作電壓高(萬伏以上），分立元器件多，導(dǎo)致裝備故障率較高。采用固態(tài)發(fā)射技術(shù)取代電真空管技術(shù)，可以有效提高舊型海用雷達(dá)裝備的任務(wù)可靠性能。

3.9 雷達(dá)接口能力的擴(kuò)展

加強(qiáng)舊型雷達(dá)裝備與各種外部設(shè)備之間的接口能力，主要有:

(1）增加與機(jī)外測試設(shè)備(ATE）的接口

增加舊型雷達(dá)裝備各分機(jī)及整機(jī)與外部ATE的測試接口，以便ATE 能夠及時對雷達(dá)裝備在線監(jiān)測與離線測試，以實(shí)時診斷裝備故障，提高雷達(dá)裝備的保障性和完好性，加強(qiáng)裝備的維護(hù)保障能力，確保雷達(dá)裝備使用效能。

(2）增加雷達(dá)裝備中頻/視頻信息、故障信息的輸出接口，供記錄設(shè)備記錄或?qū)ν馓峁├走_(dá)信息，并可便于目標(biāo)數(shù)據(jù)融合和目標(biāo)識別。

(3）增加各種網(wǎng)絡(luò)接口及視頻總線接口，可適應(yīng)各種外部設(shè)備，同時也便于遠(yuǎn)程傳輸和傳感器的信息交互。

(4）增加與船舶識別系統(tǒng)(AIS）的接口，以提高對周圍船舶的識別能力。

(5）增加與廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B）的接口，實(shí)時獲取空中飛機(jī)的信息。

(6）增加與交互式電子技術(shù)手冊(IETM）、雷達(dá)專家系統(tǒng)的接口，有助于及時診斷、排除故障。

3.10 終端顯示功能的增強(qiáng)

可嵌入電子海圖，同時也可顯示交互式電子技術(shù)手冊的內(nèi)容。

4 結(jié)束語

本文基于對舊型海用雷達(dá)裝備技術(shù)優(yōu)化升級，分析了可用于舊型海用雷達(dá)裝備升級改造的一般共性技術(shù)，通過優(yōu)化升級改造可提高舊型海用雷達(dá)裝備的技術(shù)先進(jìn)性和使用性能。

針對現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)發(fā)展迅猛以及新的體制、新的技術(shù)促使雷達(dá)探測性能不斷提高的快速發(fā)展態(tài)勢，如何更好地利用先進(jìn)、成熟的雷達(dá)軟、硬件技術(shù)，使裝備不斷提高戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)性能，持續(xù)保持高效的使用能力，是裝備持續(xù)發(fā)展的一種重要途徑和技術(shù)措施。

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