光互聯(lián)技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用

習(xí)斌+伍懷琪

摘 要：雷達(dá)系統(tǒng)在軍方武器制造方面得到了廣泛應(yīng)用，新的作戰(zhàn)對(duì)象、環(huán)境和形式對(duì)雷達(dá)的發(fā)展方向提出了新要求，隨著數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程的加快，雷達(dá)系統(tǒng)也開(kāi)始在發(fā)展過(guò)程中加入了數(shù)字化技術(shù)，雷達(dá)系統(tǒng)的工作環(huán)境是多功能、復(fù)雜的電磁環(huán)境，并且在雷達(dá)系統(tǒng)的工作過(guò)程中還要運(yùn)用寬帶的成像能力和識(shí)別能力，導(dǎo)致出現(xiàn)了大量研發(fā)數(shù)據(jù)，使原始的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)入了高負(fù)荷工作階段。

關(guān)鍵詞：光互聯(lián)技術(shù)；現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)；應(yīng)用分析

當(dāng)代的雷達(dá)系統(tǒng)陣列處理和信息處理的數(shù)據(jù)量擴(kuò)大了將近幾十倍，使計(jì)算機(jī)的操作流程變得更加的繁瑣，雷達(dá)需要處理設(shè)計(jì)框架、進(jìn)行海量數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算節(jié)點(diǎn)并達(dá)到交換、還要具有重構(gòu)能力。本文主要介紹了光互聯(lián)技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用，解決雷達(dá)的海量數(shù)據(jù)傳輸速度和線路問(wèn)題，以及在信息節(jié)點(diǎn)交換和信號(hào)反饋等方面的應(yīng)用。

一、現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展

1.近年來(lái)，雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化改革，使其對(duì)信息的感知自由度和范圍得到了擴(kuò)展。雷達(dá)系統(tǒng)的傳感器陣列能夠通過(guò)數(shù)字化技術(shù)使探測(cè)、通訊、偵查等能力實(shí)現(xiàn)同時(shí)多孔徑、多波束進(jìn)行。雷達(dá)系統(tǒng)能夠通過(guò)靈活的適應(yīng)波束實(shí)現(xiàn)能量在空間時(shí)間和多頻率維度領(lǐng)域的擴(kuò)展和調(diào)度，提升了雷達(dá)的抗干擾能力和信息截獲能力。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)能夠?qū)δ繕?biāo)合成維像，在一維像和二維像中提取出目標(biāo)的頻譜、速度和長(zhǎng)度，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類和識(shí)別。信號(hào)寬頻帶和寬空域的范圍感知和接收處理技術(shù)是雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)展的主要需求， 頻帶擴(kuò)展和孔徑綜合是為了滿足雷達(dá)的多功能運(yùn)作。

2.復(fù)雜的電磁環(huán)境會(huì)產(chǎn)生對(duì)抗能力，要想解決對(duì)抗能力，要實(shí)現(xiàn)寬頻、多頻，增強(qiáng)使用靈活性，同時(shí)要對(duì)寬空域的覆蓋面積和具有較高精度的輻射源進(jìn)行測(cè)量，增加空間的自由度以達(dá)到提升空時(shí)耦合地雜波的抑制能力。這些問(wèn)題是造成當(dāng)代的雷達(dá)系統(tǒng)陣列處理和信息處理的數(shù)據(jù)量擴(kuò)大近幾十倍，使計(jì)算機(jī)的操作流程變得更加的繁瑣的主要原因，因此，相關(guān)人員要想辦法實(shí)現(xiàn)海量雷達(dá)信息數(shù)據(jù)的傳輸、準(zhǔn)確計(jì)算節(jié)點(diǎn)信息的交換和建造可重構(gòu)的處理框架。

3.在

二、光互聯(lián)技術(shù)在雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用

光互聯(lián)技術(shù)在雷達(dá)系統(tǒng)中應(yīng)用的主要目的是為了完成數(shù)據(jù)的線路傳輸、海量信息數(shù)據(jù)的交換、設(shè)計(jì)框架、計(jì)算節(jié)點(diǎn)、進(jìn)行重構(gòu)。解決板間和片間帶寬的低功耗、交換、互聯(lián)。實(shí)現(xiàn)超寬帶、大動(dòng)態(tài)、低噪聲，構(gòu)建可復(fù)構(gòu)的光纖傳輸通道。

1.雷達(dá)系統(tǒng)的多工能特點(diǎn)，要求接收機(jī)和天線要具備數(shù)字處理的多通道特性，孔徑分明，還要擁有多波束記得能力，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)帶寬的孔徑改變，使陣列的陣面具有三維動(dòng)態(tài)調(diào)整能力和多功能復(fù)合能力，有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的流通，實(shí)時(shí)的處理雷達(dá)任務(wù)，讓平臺(tái)資源實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)匹配。為了符合當(dāng)前環(huán)境的實(shí)現(xiàn)要求，要對(duì)架構(gòu)的高速傳輸大容量承載能力和信息數(shù)據(jù)交換能力進(jìn)行增強(qiáng)。IO密集型數(shù)字處理系統(tǒng)的架構(gòu)書(shū)籍節(jié)點(diǎn)不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)的流量大、數(shù)據(jù)的傳輸交互頻繁、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)既要滿足海量數(shù)據(jù)的同時(shí)計(jì)算，又要滿足高速數(shù)據(jù)的可重構(gòu)計(jì)算，這對(duì)系統(tǒng)工程化提出了更多挑戰(zhàn)。

2.系統(tǒng)總線的要求主要是，要包含智能高寬帶的吞吐量、范圍內(nèi)的延遲、可伸縮性、可靠性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，電傳輸?shù)木嚯x和數(shù)據(jù)速率遇到了困境。（1）電信號(hào)需要中繼器的使用來(lái)保證信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，增加片上的傳輸延遲。（2）金屬線在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到信號(hào)干擾，因此必須要讓最小線寬和線距在一定的范圍內(nèi)，使板上和片上的布線密度得到提升，因此，怎樣有效的提高片上帶寬的密度成為了急需解決的問(wèn)題。（3）功耗問(wèn)題，雷達(dá)系統(tǒng)中的具有電阻性設(shè)備，能夠讓串聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)阻止信號(hào)傳輸出現(xiàn)信號(hào)衰減，互聯(lián)功耗的主要來(lái)源是高帶寬、長(zhǎng)距離以及額外中繼器。光纖介質(zhì)是雷達(dá)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)念~主要載體，光纖介質(zhì)不僅重量輕、而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用便捷、切換速度快、信號(hào)顯示透明、阻止電磁干擾。傳輸寬帶、交換端口數(shù)目、拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸距離等場(chǎng)合要通過(guò)多模、單模等多種方式進(jìn)行傳輸，承載不同的協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的功能應(yīng)用。

3.需實(shí)現(xiàn)的雷達(dá)系統(tǒng)功能包括：Rocket 10實(shí)現(xiàn)陣面海量數(shù)據(jù)傳輸，RapidlO、InfiniBand構(gòu)建信息交換處理系統(tǒng)，F(xiàn)C InfiniBand、ENet協(xié)議構(gòu)建電子系統(tǒng)。這些功能的實(shí)現(xiàn)能夠使雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定時(shí)上行線路、狀態(tài)下行鏈路海量數(shù)據(jù)傳輸、形成高密度的運(yùn)算環(huán)境，在協(xié)議空間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)存的映射，交換和響應(yīng)中斷。在構(gòu)建電子系統(tǒng)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互、協(xié)議轉(zhuǎn)換、中斷，保證數(shù)據(jù)的傳輸透明。

三、光交換技術(shù)在雷達(dá)系統(tǒng)中的發(fā)展

交換技術(shù)開(kāi)始成為雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)展的主要問(wèn)題，光開(kāi)關(guān)和光路交換已經(jīng)被應(yīng)用到了光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸中，相關(guān)人士正在對(duì)空分路由和波分路由協(xié)議層的交換技術(shù)進(jìn)行完善和創(chuàng)新。

1.光路交換技術(shù)。目前研發(fā)出的MEMs技術(shù)的微鏡陣列芯片，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)640*640路信號(hào)的交換，但交換的端口數(shù)目太多，遠(yuǎn)小于電路交換的規(guī)模和功耗。波分交換技術(shù)的使用實(shí)現(xiàn)了所有光路信號(hào)的交換，光路交換技術(shù)在對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行切換后，數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)傳輸通道會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的終端，這時(shí)就需要運(yùn)用CDR進(jìn)行重建，并且要保證重建的實(shí)踐大于MS級(jí)，目前的廣播業(yè)務(wù)還不能滿足需求，還需要快捷協(xié)議層的幫助。

2.全光路由交換技術(shù)。波分交換技術(shù)可以利用波長(zhǎng)來(lái)區(qū)分傳輸通道，并利用波長(zhǎng)創(chuàng)建出路由表，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)議設(shè)定，解析、導(dǎo)引數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)全光波長(zhǎng)的交換技術(shù)，這一工程的順利實(shí)施需要傳輸交換協(xié)議進(jìn)行推動(dòng)。

3.WDM技術(shù)的多通道傳輸。隨著雷達(dá)陣列的數(shù)字化發(fā)展，現(xiàn)已開(kāi)始向大寬帶，多功能的運(yùn)行理念進(jìn)行發(fā)展，傳輸鏈路的帶寬還存在著很大不足，如果通過(guò)電域的頻分復(fù)用或者時(shí)分復(fù)用進(jìn)行解決面臨著難度大、處理方式復(fù)雜、成本高等問(wèn)題。因此，要利用WDM技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的多通道傳輸，不僅能提高傳輸?shù)膸挘€能夠保證傳輸質(zhì)量和配置的靈活性，縮小鏈路的體積，減少鏈路的重量。WDM技術(shù)在光纖傳輸中還可以減少光纖的使用數(shù)量，將多通道的來(lái)源信號(hào)調(diào)制到不同的光載波上。

總結(jié)：光互聯(lián)技術(shù)的有超高寬帶、散熱量小、無(wú)電磁串?dāng)_、低能耗等應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。和傳統(tǒng)得電子載體相比，數(shù)據(jù)的處理速度和傳輸速度要提高將近3個(gè)數(shù)量級(jí)。電處理的集成度提高的同時(shí)，熱量和功耗也得到了不小的提升，對(duì)環(huán)境的要求也更加的嚴(yán)格，光互聯(lián)能夠保證在介質(zhì)的傳輸過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。并且光互聯(lián)技術(shù)能夠保證光的傳輸和轉(zhuǎn)換所需的能量變低。這些優(yōu)點(diǎn)讓光互聯(lián)技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)要求帶寬和速度的情況下，滿足信號(hào)處理機(jī)的理想運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：

習(xí)斌，男（1986.1--），湖北襄陽(yáng)人，助理工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)。

伍懷琪，男（1982.2——），四川資陽(yáng)人，工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)頻率綜合器。