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      民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用研究

      2018-07-24 09:46:50崔繼先
      關(guān)鍵詞:監(jiān)視系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈民用

      霍 偉,崔繼先,王 昶

      (中國(guó)電子科學(xué)研究院,北京 100041)

      0 引 言

      以預(yù)警機(jī)為代表的機(jī)載C2(command and control,指揮控制)平臺(tái)已成為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)中的核心裝備。該類平臺(tái)一般具備情報(bào)探測(cè)、信息處理、指揮控制、信息傳輸、電子對(duì)抗等多種功能,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)視、目標(biāo)跟蹤識(shí)別、指揮作戰(zhàn)等多種作戰(zhàn)任務(wù),同時(shí)在民用領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。其中,全面、快速、準(zhǔn)確的獲取任務(wù)區(qū)域內(nèi)的多維目標(biāo)信息是機(jī)載C2平臺(tái)完成多種各類任務(wù)的基礎(chǔ)。目前,以空中、海面目標(biāo)監(jiān)視為代表的民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)已很成熟,能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的目標(biāo)的監(jiān)視與識(shí)別。機(jī)載C2平臺(tái)系統(tǒng)需充分接入、應(yīng)用民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)所能提供的目標(biāo)信息,支持機(jī)載C2平臺(tái)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)/任務(wù)目標(biāo)的綜合探測(cè)和識(shí)別,增強(qiáng)任務(wù)區(qū)域內(nèi)綜合態(tài)勢(shì)感知能力。

      本文對(duì)主要的民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行分析,結(jié)合機(jī)載C2平臺(tái)的特點(diǎn)進(jìn)行民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)信息在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用研究,并對(duì)民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步探討。

      1 民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)分析

      機(jī)載C2平臺(tái)探測(cè)、識(shí)別的實(shí)體目標(biāo)按照空間位置可分為陸地目標(biāo)、海面目標(biāo)、空中目標(biāo)、空間目標(biāo)、水下目標(biāo)五類。對(duì)這五大類目標(biāo)中的民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)建立情況分析如下。

      陸地目標(biāo):陸地目標(biāo)包括固定目標(biāo)、移動(dòng)目標(biāo)兩類,陸地目標(biāo)范圍很廣,固定目標(biāo)、移動(dòng)目標(biāo)均未建立起成熟、完備的目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)。

      海面目標(biāo):海面目標(biāo)主要為各類民用船舶。其中,民用船舶已建立其完備的船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS-Automatic Identification System),可對(duì)近岸、公海上的民用船舶進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視、識(shí)別。

      空中目標(biāo):空中目標(biāo)主要為各類民用有人、無(wú)人飛機(jī)、浮空器等。其中,對(duì)于民航飛機(jī)已建立了廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B),能夠?qū)γ窈綑C(jī)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視、識(shí)別。

      空間目標(biāo):包括氣象、導(dǎo)航、遙感、偵察等各類衛(wèi)星,該類目標(biāo)在軌運(yùn)行,一般情況下位置固定,目前民用上尚無(wú)建立統(tǒng)一監(jiān)視系統(tǒng)的需求。

      水下目標(biāo):指水下航行器,主要為潛艇。目前民用上尚無(wú)建立統(tǒng)一監(jiān)視系統(tǒng)的需求。

      綜上,在民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)上,空中目標(biāo)、海面目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)已建立完畢、成熟運(yùn)行,陸地、空間、水下目標(biāo)尚無(wú)完備的民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)。本文重點(diǎn)對(duì)空中目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)、海面目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)(AIS)在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用進(jìn)行研究,并對(duì)其他目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用進(jìn)行有針對(duì)性的探討。

      2 應(yīng)用目的分析

      戰(zhàn)場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)包括合作目標(biāo)和非合作目標(biāo)兩類,合作目標(biāo)包括軍用合作目標(biāo)和民用合作目標(biāo)兩種,民用目標(biāo)的掌握是戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知的重要內(nèi)容之一,對(duì)民用目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)視、識(shí)別后,可降低軍用目標(biāo)和其他非合作目標(biāo)的監(jiān)視、識(shí)別難度。同時(shí),軍用空中C2平臺(tái)也越來(lái)越多的承擔(dān)著各類非軍事活動(dòng)任務(wù),民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)支持對(duì)任務(wù)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)情況的透徹掌握,支持各類非軍事活動(dòng)任務(wù)的完成。

      機(jī)載C2平臺(tái)承擔(dān)著態(tài)勢(shì)感知、目標(biāo)識(shí)別、指揮協(xié)同等任務(wù),空中目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)、海面目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)(AIS)信息接入后,可支持在機(jī)載C2平臺(tái)上述任務(wù)的完成,主要應(yīng)用包括六大類,如表1所示。

      表1 接入空、海目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)支持完成的任務(wù)

      3 空中目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用

      3.1 系統(tǒng)定位及原理

      民用空中目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以民航機(jī)為主的空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)視。廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)基于GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和空-空、地-空數(shù)據(jù)鏈通信的航空器運(yùn)行監(jiān)視技術(shù)建立,經(jīng)國(guó)際航空組織的大力推進(jìn),目前已經(jīng)被各航空公司廣泛采用。

      ADS-B系統(tǒng)主要實(shí)施空對(duì)空監(jiān)視,裝備了ADS-B的飛機(jī)可通過(guò)數(shù)據(jù)鏈廣播其自身的精確位置和其它數(shù)據(jù),提供的信息包括速度、高度及飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等。ADS-B接收機(jī)與外部空中交通管理系統(tǒng)、其它飛機(jī)的機(jī)載ADS-B結(jié)合起來(lái),支持空地精確、實(shí)時(shí)的沖突信息的形成[1]。

      ADS-B消息數(shù)據(jù)格式采用脈沖位置調(diào)制(PPM)編碼,消息傳輸波形如下:

      圖1 ADS-B消息傳輸波形

      3.2 在機(jī)載C2平臺(tái)上的集成

      ADS-B系統(tǒng)是一個(gè)集通信與監(jiān)視于一體的信息系統(tǒng),由信息源、信息傳輸通道和信息處理與顯示三部分組成。ADS-B的信息以ADS-B報(bào)文形式,通過(guò)空-空、空-地?cái)?shù)據(jù)鏈廣播式傳播。

      信息傳輸通道是ADS-B技術(shù)重要的組成部分,目前支持ADS-B實(shí)現(xiàn)的主要數(shù)據(jù)鏈包括甚高頻數(shù)據(jù)鏈模式4(VDLMode4)、萬(wàn)能電臺(tái)數(shù)據(jù)鏈(UAT)、1090 MHz S模式擴(kuò)展電文數(shù)據(jù)鏈(1090 ES)三種,主要參數(shù)如表2所示。

      表2 三種支持ADS-B實(shí)現(xiàn)的主要數(shù)據(jù)鏈

      機(jī)載C2平臺(tái)上設(shè)備眾多,以預(yù)警機(jī)為例,典型系統(tǒng)由機(jī)載航電、雷達(dá)、敵我識(shí)別、二次雷達(dá)、紅外、電子對(duì)抗、通信、指揮控制、綜合顯示等組成,盡力減輕系統(tǒng)重量為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容之一,ADS-B功能在機(jī)載C2平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)應(yīng)盡量與機(jī)載C2平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)備相結(jié)合。基于VDLMode4的ADS-B系統(tǒng)可結(jié)合原機(jī)載C2平臺(tái)自身的VHF頻段數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行設(shè)計(jì),基于UAT的ADS-B系統(tǒng)可基于覆蓋其工作頻段的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)來(lái)綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),基于1090ES數(shù)據(jù)鏈的ADS-B系統(tǒng)工作頻點(diǎn)與二次雷達(dá)相同,可基于機(jī)載二次雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

      在具體設(shè)計(jì)中需對(duì)機(jī)載C2平臺(tái)的射頻收發(fā)、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理、綜合顯示相關(guān)系統(tǒng)/設(shè)備進(jìn)行綜合考慮。射頻天線及射頻傳輸設(shè)備可與機(jī)載平臺(tái)其他系統(tǒng)同頻段、同極化的天線進(jìn)行共用;信號(hào)接收處理設(shè)備一般采用單獨(dú)設(shè)備/模塊進(jìn)行集成;ADS-B信息的接收控制由機(jī)載C2平臺(tái)的傳輸管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制管理;信息的處理應(yīng)用與機(jī)載C2平臺(tái)的信息綜合處理與顯示系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

      圖2 ADS-B系統(tǒng)在機(jī)載C2平臺(tái)上的典型實(shí)現(xiàn)

      ADS-B系統(tǒng)在機(jī)載C2平臺(tái)上的典型實(shí)現(xiàn)原理如下,陰影部分表示需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)或優(yōu)化改進(jìn)。

      3.3 信息處理與應(yīng)用方式

      3.3.1 信息選擇

      飛機(jī)裝備ADS-B系統(tǒng)后,可向外廣播以下幾類監(jiān)視信息[2]:

      (1)標(biāo)識(shí)號(hào)

      (2)狀態(tài)矢量

      (3)狀態(tài)和趨勢(shì)信息

      (4)分類號(hào)

      (5)其他種類信息

      上述每類信息包含多個(gè)組成要素,機(jī)載C2平臺(tái)通過(guò)加裝ADS-B接收系統(tǒng)可獲得目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)、識(shí)別等信息。為有針對(duì)性的支持機(jī)載C2平臺(tái)目標(biāo)探測(cè)、信息識(shí)別等任務(wù),需要對(duì)接收的ADS-B信息進(jìn)行有針對(duì)性的選擇。

      機(jī)載C2平臺(tái)對(duì)于ADS-B信息的使用,用于空中目標(biāo)監(jiān)視時(shí),ADS-B系統(tǒng)提供的狀態(tài)矢量、狀態(tài)和趨勢(shì)信息中包含的民用目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息發(fā)揮重要作用;用于目標(biāo)識(shí)別時(shí),ADS-B系統(tǒng)提供的識(shí)別號(hào)、分類號(hào)信息中包含的民航機(jī)類型、大小等信息發(fā)揮作用。

      實(shí)際使用中,將可用的ADS-B信息進(jìn)行關(guān)聯(lián),形成ADS-B目標(biāo)航跡,主要包含信息如表3。

      表3 ADS-B信息表

      3.3.2 信息處理

      機(jī)載C2平臺(tái)ADS-B信息處理包括ADS-B信息解析、信息關(guān)聯(lián)、信息存儲(chǔ)與檢索、信息顯示、多信息源相關(guān)處理等環(huán)節(jié),具體如圖3所示。

      圖3 機(jī)載C2平臺(tái)ADS-B信息處理流程

      ADS-B信息接收與解析:以機(jī)載相控陣接收為例。由機(jī)載天線陣接收的多通道信號(hào)首先到達(dá)ADS-B波束合成,經(jīng)過(guò)波束形成網(wǎng)絡(luò)加權(quán),形成多路不同指向的波束數(shù)據(jù)信息。再進(jìn)入ADS-B譯碼單元進(jìn)行S模式譯碼處理。ADS-B譯碼單元執(zhí)行譯碼操作,開(kāi)始進(jìn)行校驗(yàn),然后經(jīng)過(guò)譯碼單元后進(jìn)入ADS-B處理模塊實(shí)現(xiàn)ADS-B報(bào)文匯總,上報(bào)ADS-B信息處理系統(tǒng)。

      ADS-B信息關(guān)聯(lián):對(duì)同一目標(biāo)的ADS-B狀態(tài)矢量、狀態(tài)和趨勢(shì)、識(shí)別號(hào)、分類號(hào)等信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)合并。

      ADS-B信息查詢檢索:對(duì)接收的所有ADS-B信息進(jìn)行列表顯示,可設(shè)定條件如被監(jiān)視飛機(jī)類型、速度、大小等進(jìn)行查詢檢索。

      ADS-B信息顯示:信息處理系統(tǒng)在態(tài)勢(shì)圖上進(jìn)行ADS-B點(diǎn)顯示,多個(gè)ADS-B報(bào)送點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián),形成目標(biāo)ADS-B航跡。

      多信息源綜合處理:機(jī)載C2平臺(tái)裝備的ADS-B信息接收系統(tǒng)一般與機(jī)載一次雷達(dá)、二次雷達(dá)信息進(jìn)行綜合處理,形成綜合航跡。三種信息源信息互補(bǔ),各信息源特點(diǎn)如表4。

      表4 信息源特點(diǎn)分析

      3.3.3 信息應(yīng)用

      (1)支持形成綜合態(tài)勢(shì)

      ADS-B系統(tǒng)報(bào)送的航跡信息作為機(jī)載C2平臺(tái)多傳感器信息源中的一種,與其他信息源的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合,形成綜合航跡,并結(jié)合任務(wù)區(qū)域環(huán)境形成綜合態(tài)勢(shì)。單獨(dú)ADS-B系統(tǒng)掌握的航跡作為單源航跡出現(xiàn),彌補(bǔ)一次雷達(dá)、二次雷達(dá)等傳感器探測(cè)盲區(qū),完備任務(wù)區(qū)域綜合態(tài)勢(shì)圖。

      (2)支持目標(biāo)綜合識(shí)別

      機(jī)載C2平臺(tái)獲取ADS-B信息后,如該信息與雷達(dá)等其他傳感器探測(cè)航跡相關(guān)成功后,將為目標(biāo)提供詳細(xì)的識(shí)別信息。首先,該目標(biāo)將被標(biāo)記為民用目標(biāo),這在實(shí)際作戰(zhàn)目標(biāo)屬性判別上十分有用。其次,將為目標(biāo)提供詳細(xì)的識(shí)別信息,判斷目標(biāo)的類型(滑翔機(jī)、超輕型、無(wú)人飛行器等),確定飛行器的大小(輕型、小型、大型、高漩渦式大型等)。

      (3)空中航跡顯示過(guò)濾

      可根據(jù)ADS-B信息屬性進(jìn)行系統(tǒng)航跡篩選顯示,如不顯示與ADS-B航跡相關(guān)的目標(biāo)、不顯示小于一定速度的目標(biāo)等,這對(duì)機(jī)載C2平臺(tái)執(zhí)行各類任務(wù)意義重大。

      3.4 需考慮的重點(diǎn)問(wèn)題

      (1)資源分配

      對(duì)在機(jī)載C2平臺(tái)通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)VDLMode4和UAT的ADS-B系統(tǒng),需考慮原通信功能與ADS-B功能的復(fù)用問(wèn)題,涉及到收發(fā)資源的調(diào)度、系統(tǒng)復(fù)用時(shí)各設(shè)備間的協(xié)調(diào)一致性、射頻傳輸設(shè)備的復(fù)用問(wèn)題。對(duì)于在機(jī)載C2平臺(tái)二次雷達(dá)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)基于1090ES的ADS-B系統(tǒng),需考慮掃描式二次雷達(dá)系統(tǒng)與ADS-B信息接收的波束協(xié)同控制問(wèn)題。

      (2)多系統(tǒng)間干擾

      機(jī)載C2平臺(tái)上多加裝大功率的主動(dòng)探測(cè)傳感器、遠(yuǎn)距離的通信設(shè)備,如雷達(dá)、塔康、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈等,在這些大功率設(shè)備工作時(shí)不可避免的會(huì)對(duì)機(jī)載ADS-B系統(tǒng)產(chǎn)生影響,可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法正常接收,需在機(jī)載C2平臺(tái)全機(jī)電磁兼容和系統(tǒng)資源調(diào)度分配、信息處理上進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)考慮。

      4 海面目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用

      4.1 系統(tǒng)定位及原理

      船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)簡(jiǎn)稱AIS(Automatic Identification System),其主要功能是將船舶的標(biāo)識(shí)信息、位置信息、運(yùn)動(dòng)參數(shù)等與船舶航行安全有關(guān)的數(shù)據(jù),通過(guò)VHF數(shù)據(jù)鏈路廣播給周圍的船舶,并可接收與處理來(lái)自其他船舶和岸基AIS發(fā)出的數(shù)據(jù),以實(shí)現(xiàn)對(duì)本海區(qū)船舶的識(shí)別和監(jiān)視。AIS屬于數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng),是一種無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

      AIS通信屬于時(shí)分多址系統(tǒng),它包括兩個(gè)信道(信道A: CH87和信道B: CH88)。每個(gè)信道以1min作為一個(gè)超幀,一個(gè)超幀包含了2250個(gè)時(shí)隙,每個(gè)時(shí)隙內(nèi)含256BIT(占時(shí)約26.67ms),整個(gè)超幀的結(jié)構(gòu)如圖1所示。任一通信臺(tái)站都可以按照一定的時(shí)隙選擇算法選用一個(gè)或者數(shù)個(gè)時(shí)隙發(fā)送報(bào)文,而接收臺(tái)站則需要進(jìn)行時(shí)隙同步之后,按照網(wǎng)絡(luò)時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。

      圖4 AIS幀結(jié)構(gòu)

      4.2 在機(jī)載C2平臺(tái)上的集成

      為實(shí)現(xiàn)對(duì)AIS信息的接收與處理,機(jī)載AIS的基本功能需求包括AIS信息接收、AIS信息處理、AIS信息顯示,對(duì)應(yīng)的設(shè)備包括接收天線與濾波、信號(hào)接收與處理機(jī)、控制管理機(jī)等。典型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下。

      圖5 機(jī)載船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)組成框圖

      在機(jī)載C2平臺(tái)通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)AIS信息的接收可基于系統(tǒng)中已有的VHF頻段通信數(shù)據(jù)鏈,通過(guò)共用接收天線,加裝AIS信號(hào)處理設(shè)備、改進(jìn)控制管理與顯示設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

      4.3 信息處理與應(yīng)用方式

      4.3.1 信息選擇

      AIS發(fā)送的信息由靜態(tài)信息、動(dòng)態(tài)信息、航次相關(guān)信息以及安全相關(guān)短電文四種。

      ·靜態(tài)信息包括:海上移動(dòng)業(yè)務(wù)識(shí)別碼MMSI、呼號(hào)和船名、IMO序號(hào)、船長(zhǎng)和船寬、船舶類型等。

      ·動(dòng)態(tài)信息包括:船位、世界協(xié)調(diào)時(shí)UTC、對(duì)地航向、對(duì)地航速、船首向、航行狀態(tài)(需要時(shí)由人工輸入,包括主機(jī)動(dòng)力航行、錨泊、失控、操作能力受限、系泊、吃水受限、擱淺等),回旋速率等。

      ·航次相關(guān)信息包括:船舶吃水、危險(xiǎn)貨物、目的港和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間ETA、航線計(jì)劃、船上人員(擴(kuò)展文電)等。

      ·安全相關(guān)短消息:與安全有關(guān),采用固定或自動(dòng)格式的文本電文,應(yīng)盡可能短。

      AIS系統(tǒng)發(fā)送的信息眾多,機(jī)載C2平臺(tái)利用AIS系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)控的船舶數(shù)量可能很龐大,總需要處理的信息量就很多。為了減輕機(jī)載C2平臺(tái)后端信息處理的網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)處理壓力,可對(duì)接收的AIS信息進(jìn)行選擇。

      機(jī)載C2平臺(tái)對(duì)于AIS信息的使用,用于海面目標(biāo)監(jiān)視時(shí),AIS系統(tǒng)提供的動(dòng)態(tài)信息中包含的船舶運(yùn)動(dòng)信息發(fā)揮重要作用;用于目標(biāo)識(shí)別時(shí),AIS系統(tǒng)提供的靜態(tài)信息中包含的船舶類型、大小等信息發(fā)揮作用。對(duì)安全相關(guān)短消息進(jìn)行解析,可掌握船舶的安全情況,用于搜索救援。

      實(shí)際使用中,將動(dòng)、靜態(tài)信息關(guān)聯(lián),形成AIS綜合航跡,主要包含信息如下:

      表5 AIS航跡主要信息內(nèi)容

      4.3.2 信息處理

      機(jī)載C2平臺(tái)AIS信息處理包括AIS信息解析、信息關(guān)聯(lián)、信息存儲(chǔ)與檢索、信息顯示、與其他信息源相關(guān)等環(huán)節(jié),具體如圖6所示。

      圖6 AIS信息處理流程圖

      AIS信息接收與解析:AIS接收系統(tǒng)對(duì)接收的AIS信號(hào)進(jìn)行濾波、解調(diào),按照《船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)特性》解析船舶發(fā)送的報(bào)文,上報(bào)AIS信息處理系統(tǒng)。

      AIS信息校驗(yàn):AIS裝機(jī)升空后,大量AIS信息可能導(dǎo)致AIS報(bào)文信息解碼錯(cuò)誤,AIS接收機(jī)對(duì)接收到的AIS信息進(jìn)行校驗(yàn),只上報(bào)解碼正確信息,保證上報(bào)的AIS信息的正確性。

      動(dòng)靜態(tài)信息關(guān)聯(lián):對(duì)同一目標(biāo)的AIS動(dòng)、靜態(tài)信息通過(guò)用戶識(shí)別碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)合并。

      AIS信息查詢檢索:對(duì)接收的所有AIS點(diǎn)信息進(jìn)行列表顯示,可設(shè)定條件如船舶類型識(shí)別碼、區(qū)域、船舶類型、船舶尺寸等進(jìn)行查詢檢索。

      AIS信息顯示:信息處理系統(tǒng)在態(tài)勢(shì)圖上進(jìn)行AIS點(diǎn)顯示,多個(gè)AIS報(bào)送點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián),形成目標(biāo)AIS航跡。

      AIS信息上報(bào)控制:AIS信息作為民船信息,數(shù)據(jù)量大,在報(bào)送機(jī)載C2平臺(tái)系統(tǒng)后端的綜合處理時(shí),可綜合考慮民用船舶運(yùn)動(dòng)情況、AIS報(bào)文的發(fā)送速度進(jìn)行報(bào)送周期控制,避免出現(xiàn)大周期信息頻繁上報(bào),增加后端處理壓力的情況。AIS各類報(bào)文報(bào)送頻度如表6[3]。

      表6 AIS報(bào)文頻度

      4.3.3 信息應(yīng)用

      (1)支持形成綜合態(tài)勢(shì)

      AIS系統(tǒng)報(bào)送的航跡信息作為機(jī)載C2平臺(tái)多傳感器信息源中的一種,需要與其他信息源的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合,形成綜合航跡,并結(jié)合任務(wù)區(qū)域環(huán)境形成綜合態(tài)勢(shì)。典型的為與機(jī)載雷達(dá)航跡的綜合處理。機(jī)載雷達(dá)未發(fā)現(xiàn)的AIS目標(biāo)單獨(dú)作為航跡出現(xiàn),彌補(bǔ)雷達(dá)探測(cè)盲區(qū),完備任務(wù)區(qū)域綜合態(tài)勢(shì)圖。

      (2)支持目標(biāo)綜合識(shí)別

      機(jī)載C2平臺(tái)獲取AIS信息后,如該信息與雷達(dá)等其他傳感器探測(cè)航跡相關(guān)成功后,將為目標(biāo)提供詳細(xì)的識(shí)別信息。首先,該目標(biāo)將被標(biāo)記為民用目標(biāo),這在實(shí)際作戰(zhàn)目標(biāo)屬性判別上十分有用。其次,將為目標(biāo)提供詳細(xì)的識(shí)別信息,判斷目標(biāo)船的類型(搜救船、執(zhí)法船、引航船)等,確定船舶的大小、噸位等。

      (3)海面航跡顯示過(guò)濾

      海面目標(biāo),尤其是近海目標(biāo)眾多,機(jī)載C2平臺(tái)探測(cè)到的目標(biāo)將充滿整個(gè)屏幕,操作員無(wú)法進(jìn)行操作及應(yīng)用。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),可根據(jù)AIS信息屬性進(jìn)行篩選顯示,如不顯示與AIS相關(guān)的目標(biāo)、不顯示小于一定噸位的目標(biāo)等,這對(duì)機(jī)載C2平臺(tái)執(zhí)行各類任務(wù)意義重大。

      4.4 需考慮的重點(diǎn)問(wèn)題

      (1)資源分配

      在系統(tǒng)重量、裝機(jī)資源緊張情況下,AIS信息接收與機(jī)載VHF數(shù)據(jù)鏈可共用接收天線,此時(shí)需考慮AIS信息接收與正常數(shù)據(jù)通信兩者之間的沖突問(wèn)題。在具體實(shí)現(xiàn)上可通過(guò)設(shè)計(jì)信息傳輸調(diào)度管理功能,通過(guò)調(diào)度機(jī)載多條數(shù)據(jù)鏈的信息傳輸資源,實(shí)現(xiàn)對(duì)AIS信息接收的合理資源分配。

      (2)AIS信息沖突

      機(jī)載AIS接收機(jī)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)若同時(shí)接收到來(lái)自海面多個(gè)船只的AIS信號(hào)時(shí),可能會(huì)發(fā)生信號(hào)間的干擾(沖突),導(dǎo)致無(wú)法正確接收信號(hào)。在系統(tǒng)信息獲取策略上需予以考慮,在獲取時(shí)間、資源分配和目標(biāo)監(jiān)視能力之間取得平衡。如通過(guò)增長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間提高目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率:機(jī)載AIS設(shè)備的信號(hào)覆蓋半徑300 km情況下,觀測(cè)10min,對(duì)于海面的800艘船,有80%的可能性發(fā)現(xiàn)其中至少642艘,有90%的可能性發(fā)現(xiàn)至少625艘[4]。在資源允許的條件下,可考慮采用具有方向性的AIS天線,可結(jié)合機(jī)載具備機(jī)械調(diào)整方向覆蓋范圍的傳感器系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),如紅外光電探測(cè)系統(tǒng)等。

      5 深入研究重點(diǎn)

      (1)適應(yīng)新形勢(shì)與新技術(shù)發(fā)展,全面挖掘信息源,擴(kuò)大信息接入范圍

      上文重點(diǎn)討論了空中、海面民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)在機(jī)載C2上的應(yīng)用。機(jī)載C2平臺(tái)任務(wù)定位不斷擴(kuò)展和變化,各領(lǐng)域民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)不斷發(fā)展完備,且物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展并在各個(gè)領(lǐng)域普及應(yīng)用,未來(lái)機(jī)載C2平臺(tái)系統(tǒng)需要更廣泛的接入民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)系統(tǒng),考慮與展望如下:

      ①機(jī)載C2平臺(tái)參與的任務(wù)包括反潛、反導(dǎo)作戰(zhàn),機(jī)載C2平臺(tái)系統(tǒng)需要隨時(shí)關(guān)注、考慮接入水下、空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)信息。

      ②對(duì)于陸地目標(biāo),由于地雜波的影響,機(jī)載傳感器探測(cè)能力下降嚴(yán)重,高速公里、鐵路上的目標(biāo)速度快,與巡航導(dǎo)彈目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性相近,軍、民用目標(biāo)區(qū)分困難??煽紤]在機(jī)載C2平臺(tái)上接入列車運(yùn)行信息(時(shí)刻表),支持目標(biāo)的探測(cè)與識(shí)別。同時(shí),未來(lái)車聯(lián)網(wǎng)將逐漸普及,陸地車輛目標(biāo)將得到實(shí)時(shí)監(jiān)視,為機(jī)載C2平臺(tái)掌握陸地目標(biāo)信息成為可能。

      ③當(dāng)前,各類應(yīng)用的無(wú)人機(jī)發(fā)展迅速,各國(guó)已出臺(tái)無(wú)人機(jī)區(qū)域飛行管理制度,成熟的無(wú)人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將很快建成。機(jī)載C2平臺(tái)上應(yīng)考慮接入此類信息,這對(duì)于其執(zhí)行重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)活動(dòng)安保任務(wù)意義重大。

      ④對(duì)于區(qū)域目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng),如亞馬遜監(jiān)視系統(tǒng)、智慧城市系統(tǒng),已建立了完備的探測(cè)、偵察、通信、處理等系統(tǒng),機(jī)載C2平臺(tái)在此類區(qū)域執(zhí)行任務(wù),應(yīng)充分接入此類區(qū)域的監(jiān)視系統(tǒng),并成為體系的一員貢獻(xiàn)信息,合作共贏。

      ⑤隨著賽博戰(zhàn)的實(shí)戰(zhàn)化,機(jī)載C2平臺(tái)需要考慮賽博空間目標(biāo)監(jiān)視信息的接入與應(yīng)用,以支持其作為空中核心節(jié)點(diǎn)執(zhí)行各類任務(wù)。

      機(jī)載C2平臺(tái)接入潛在的各類目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)可監(jiān)控、識(shí)別的目標(biāo)如表7所示。

      (2)關(guān)注民用信息監(jiān)視系統(tǒng)接入后的信息對(duì)抗與反對(duì)抗

      各類民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)為了便于推廣使用,系統(tǒng)構(gòu)成、標(biāo)準(zhǔn)、信息格式等公開(kāi),系統(tǒng)偽節(jié)點(diǎn)的加入相對(duì)容易。接入民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)信息的機(jī)載C2平臺(tái)執(zhí)行軍事、安保任務(wù)時(shí),要對(duì)信息的真實(shí)性(目標(biāo)的類型、位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等)進(jìn)行多種方式的確認(rèn)核實(shí),避免被信息欺騙。如空中目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)接入要警惕被偽裝的有人、無(wú)人飛行器,海面目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)(AIS)接入時(shí)要考慮偽裝成民船的水面目標(biāo)等,其他目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)的接入時(shí)也要考慮同樣的問(wèn)題。

      表7 各類目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)可監(jiān)控、識(shí)別的目標(biāo)

      (3)以任務(wù)特征為主要考慮,確定具體的接入方式

      各類民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)均為成體系建設(shè),能夠自成體系獨(dú)立運(yùn)行,機(jī)載C2平臺(tái)在接入民用目標(biāo)時(shí),主要有兩種方式,需要根據(jù)機(jī)載C2平臺(tái)接入民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)的目的和使用方式進(jìn)行選擇。兩種接入方式如下:

      ①作為民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)成員,加裝相應(yīng)的信息收發(fā)設(shè)備,接入相關(guān)信息,上文討論的ADS-B、AIS系統(tǒng)接入機(jī)載C2平臺(tái)均屬于這種方式。這種方式的好處是能夠相對(duì)獨(dú)立的接入民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)信息,便于在不同任務(wù)區(qū)域執(zhí)行任務(wù),缺點(diǎn)是由于機(jī)載平臺(tái)上的使用特點(diǎn),有些目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)的信息接收會(huì)產(chǎn)生損失。

      ②機(jī)載C2平臺(tái)利用已有或加裝數(shù)傳系統(tǒng),與民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)主站進(jìn)行信息通信,接入相關(guān)信息。這種方式的好處是獲取的目標(biāo)信息全面,且對(duì)于機(jī)載平臺(tái)的要求低。缺點(diǎn)是在接入系統(tǒng)建設(shè)時(shí)需要對(duì)合作臺(tái)站提出要求,增加或改造數(shù)傳鏈路;同時(shí)在使用時(shí)會(huì)受合作臺(tái)站的限制,通信范圍外的區(qū)域無(wú)法接入信息,一定程度上使用受限。

      6 結(jié) 語(yǔ)

      隨著各個(gè)領(lǐng)域軍民融合的快速發(fā)展,軍、民信息

      系統(tǒng)正在相互利用,走向深度的融合。在機(jī)載C2平臺(tái)上接入民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)后,可有效的豐富探測(cè)手段,支持任務(wù)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的完備掌握,支持機(jī)載C2平臺(tái)態(tài)勢(shì)感知、目標(biāo)識(shí)別、管理控制、搜索救援、情報(bào)支持等任務(wù)的完成。本文對(duì)空中目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)、海面目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)(AIS)在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用進(jìn)行了具體研究,包括目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)定位分析、系統(tǒng)集成方式、信息處理與應(yīng)用方式、需要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題等,為民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用提供參考。文章還對(duì)新形勢(shì)與新技術(shù)發(fā)展下的目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)及其在機(jī)載C2平臺(tái)上的應(yīng)用進(jìn)行了展望和分析,對(duì)民用信息監(jiān)視系統(tǒng)接入的方式、接入后的信息對(duì)抗與反對(duì)抗等進(jìn)行了探討。

      萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨,機(jī)載C2平臺(tái)類裝備研制應(yīng)以裝備定位與執(zhí)行任務(wù)為主要考慮,有效的接入已成熟的民用目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng),緊密跟蹤在建、未來(lái)的新型目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng),以勝任其空中核心節(jié)點(diǎn)地位。

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