海用雷達升級改造的發展思路

賈宏進，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，西方軍事技術先進的國家立足長遠，早已采取積極有效的對策。在舊型海用雷達的改造方面，為了使其更好地滿足現代化戰爭的需要和綜合信息獲取需求，更好地適應日益復雜的戰場環境，特別是更有效地對抗“四大威脅”，避免舊型雷達過早地被新形勢淘汰，各國都越來越重視利用新技術對舊型海用雷達裝備進行適應性優化升級改造工作，最大限度地發揮老裝備的作戰效能。借鑒先進的裝備發展理念和成熟的經驗，對舊型海用雷達裝備及時進行技術優化升級改造、不斷提高其戰技性能，是裝備能力持續提升的重要途徑。

1 外軍艦載雷達裝備改造狀況

在軍事裝備研制、使用和發展的過程中，美、俄、英、法等軍事力量雄厚的國家根據形勢需要對裝備進行有序的系列化發展及專項技術優化升級改造，特別是對海用戰術常規類型的雷達進行系列化改進備。通常，一部雷達原型會派生出多種、具有系列化的改進型號，以此達到高效費比來滿足現代海戰環境的要求。

例如:美國艦載無源多功能相控陣雷達SPY-1 先后圍繞大系統及關鍵技術僅兩個方面實施了多次改進計劃，如低副瓣天線及抗干擾性能改進，先進的信號處理器與可重構的多任務信號處理器改進，可重構的天線射頻一體化改進計劃，能量管理再設計及發射機固態化改進設計等，先后派生出A、B、C、D、F、K 等改進型號。SPS-49(V）雷達裝備至今也已進行了多達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 艦載對海搜索雷達派生出來的型號數量驚人，共有AN/SPS-64(V）1～AN/SPS-64(V）18 共18個型號;另外還有一個改進型AN/SPS-121雷達，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 艦載搜索雷達現也有了A、B 型，其艦載主/被動超視距系統(蒙娜利特）亦發展了三代。俄羅斯海軍對其艦艇編隊內超視距探測數據的共享可能有其獨特的開發。

以上這些雷達的優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、目標檢測與跟蹤能力等性能，有的甚至還提高了威力等戰術性能。

2 舊型海用雷達裝備改造的技術思路

2.1 系統性能和應用能力的提高

海用雷達裝備性能的升級改造應按照其承擔任務的變化和應用能力的要求，有序開展裝備性能的優化改造研究，并應具有一定的前瞻性。

2.2 軟件化升級改造及其能力的形成

在舊型雷達裝備的技術升級改造中應著重關注軟件能力的提升，如果能夠僅通過軟件的升級就能提升雷達系統的性能，那是最經濟、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用超大規模DSP、FPGA和CPLD 等芯片）和計算機硬件(如使用速度更快的軍用加固機）及其軟件的方法來提升和改善機器性能，主要是雷達系統的信號處理速度和數據處理速度及其容量，注重應用先進的信號處理和數據處理濾波技術，以進一步提高雷達回波信號的信噪比、動目標處理性能以及目標的跟蹤能力，降低雷達終端的目標檢測及處理難度。更換高速計算機可使雷達跟蹤目標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

在舊型雷達裝備的技術優化升級改造中，盡量采用成熟的模塊及技術，按照模塊化、系列化和通用化的要求進行，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，提高費效比。例如:結合舊型艦艇在船廠的小修或中修，通過更換模塊、組合、單元及分機的方式，可方便、快捷地對雷達裝備進行優化改造，這樣也不會影響使用部隊的任務執行。

2.4 技術能力的進一步擴展(持續性）

舊型海用雷達裝備的技術優化升級改造要注重系列化，改造工作并不是一次性的。要使雷達裝備的整體性能始終保持其先進性和可適用性，能夠始終適應作戰形勢的變化、環境條件的變化及部隊需求的變化，就應該在雷達裝備優化改造的同時留有對裝備性能、功能進一步擴展的能力。例如:裝備物理空間、硬件資源、對外接口等能力的預留。

2.5 裝備任務可靠性和使用性能的提升

裝備的任務可靠性直接關系到裝備的可用性能，因此優化升級改造工作應高度關注裝備的任務可靠性設計。另外，裝備的使用性能的優化改造，應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內容

針對常規雷達裝備進行技術優化和升級改造，需關注以下幾個方面:

3.1 綜合抗干擾性能的增強

為了更有效地對付各種有源干擾，更好地探測目標，需要對舊型海用雷達在抗干擾技術體制上增加更多的措施，以進一步提升其抗干擾能力。抗干擾改造工作應盡可能地消除雷達畫面中各種消極、積極干擾雜波，使雷達回波更加清晰、“干凈”，同時還應增加敵方偵察和識別判斷的難度。采用以下技術進行重點改造:

(a）低副瓣天線;

(b）副瓣消隱和副瓣抑制技術;

(c）自適應頻率、周期、脈寬組合捷變技術;

(d）自適應雜波圖技術;

(e）同頻干擾抑制技術;

(f）復雜波形捷變技術;

(g）干擾誘導技術;

(h）干擾識別技術;

(i）低截獲探測技術;

(j）對舊型雷達裝備的多種抗干擾措施進行優化組合，并設置抗干擾快捷鍵;

(k）多平臺、多部雷達協同抗干擾技術。

3.2 雷達信號接收與處理能力的提高

采用更先進的數字中頻產生與接收技術，實現信號設計更加靈活多變，如信號脈寬隨機變化，信號脈內調制(如頻率、相位）更加復雜，可以實現脈內和脈間信號頻率及波形捷變，數字中頻接收的數字鑒相、數字正交和數字濾波，有利于雷達動目標處理性能的進一步提高。

采用大規模可編程集成芯片(FPGA、DSP、POWERPC 等）設計模塊化、全數字通用信號處理器，增加軟件比重，實現更加先進的雜波處理算法，提高信號處理的性能，同時也便于以后雷達信號處理系統進一步升級換代。

3.3 模擬訓練功能的增加或完善

舊型海用雷達裝備須設置或完善模擬訓練功能:

(a）可模擬海戰場中多種態勢的目標回波，供雷達錄取、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）可將模擬的目標回波與平時記錄的海上演練的雷達視頻疊加，以提高訓練的真實度。

3.4 雷達目標識別能力的提高

為了提高雷達的探測與識別能力，需要進一步增加或完善舊型海用雷達信號帶寬、提高其距離分辨率。主要可以開展以下改進工作:

(1）增加或完善雷達寬帶信號探測能力，提升雷達目標距離分辨力，實現對目標的一維高分辨成像;

(2）增加雷達電磁特征分析處理能力，從舊型雷達目標回波頻譜和波形上的各種參數變化中進行精細處理，分析目標大小及反射面積，并進行分類特征提取;同時基于寬帶高分辨目標成像像的分析和處理，結合目標運動姿態，對目標進行像的尺寸、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，當雷達不要求進行警戒、搜索等方式時，雷達可以工作于該模式，以獲得當前空域的氣象信息參數。

海用雷達在加裝氣象通道后，可以新增以下功能:

(a）實時提供艦船周圍的實時氣象參數;

(b）能夠測定云層、氣流的方位、距離兩維參數;

(c）能夠提供氣象目標原始回波的強度;

(d）能夠提供氣象目標徑向多普勒速度。

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練及海上演練的現場，同時也更好地對雷達操作手進行評價，現代雷達裝備必須具有記錄、回放、分析與評判功能。

(1）能夠記錄雷達的中頻信號、視頻信號，以便事后回放、分析;

(2）能夠記錄過程的雷達界面視頻、戰位音頻，并記錄雷達操作的步驟;

(3）可對雷達操作使用情況進行評判;

(4）具有雷達系統故障信息記錄、分析功能。

3.7 目標航跡處理能力的提高

隨著元器件工藝水平的不斷提高，計算機的處理能力在不斷加強，這也為提高雷達系統的目標處理能力提供了契機。加強舊型雷達裝備在現代海戰中復雜的主動電子干擾、被動干擾背景下的目標檢測與穩定跟蹤能力，特別是在復雜的電子干擾背景和強的海雜波背景中對超低空小目標的檢測、穩定跟蹤的能力，尤其是在超低空情況下由于海面反射形成干涉效應引起雷達波瓣分裂出現盲區問題的解決。采用全新的數據處理方式，如新的航跡相關算法和跟蹤濾波技術，以保證雷達裝備真正做到全程全方位自動起始與穩定跟蹤，以實現雷達全天候復雜條件下的最佳應用性能。

3.8 發射機可靠性能的改進

舊型雷達裝備發射機大多數采用的是電真空管，由于真空管發射機工作電流大、工作電壓高(萬伏以上），分立元器件多，導致裝備故障率較高。采用固態發射技術取代電真空管技術，可以有效提高舊型海用雷達裝備的任務可靠性能。

3.9 雷達接口能力的擴展

加強舊型雷達裝備與各種外部設備之間的接口能力，主要有:

(1）增加與機外測試設備(ATE）的接口

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

(2）增加雷達裝備中頻/視頻信息、故障信息的輸出接口，供記錄設備記錄或對外提供雷達信息，并可便于目標數據融合和目標識別。

(3）增加各種網絡接口及視頻總線接口，可適應各種外部設備，同時也便于遠程傳輸和傳感器的信息交互。

(4）增加與船舶識別系統(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監視系統(ADS-B）的接口，實時獲取空中飛機的信息。

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

3.10 終端顯示功能的增強

可嵌入電子海圖，同時也可顯示交互式電子技術手冊的內容。

4 結束語

本文基于對舊型海用雷達裝備技術優化升級，分析了可用于舊型海用雷達裝備升級改造的一般共性技術，通過優化升級改造可提高舊型海用雷達裝備的技術先進性和使用性能。

針對現代雷達技術發展迅猛以及新的體制、新的技術促使雷達探測性能不斷提高的快速發展態勢，如何更好地利用先進、成熟的雷達軟、硬件技術，使裝備不斷提高戰術與技術性能，持續保持高效的使用能力，是裝備持續發展的一種重要途徑和技術措施。

［1］徐產興.發展我國海用雷達的若干建議//南京七二四所建所30 周年學術交流論文集，2000.12.

［2］曲翠萍，等.海軍雷達及雷達技術的發展需求//中國雷達技術論壇論文集，2006.11.

［3］周萬幸.國外雷達系統升級改造的趨勢及研究［J］.現代雷達，2008(5）.

［4］周希辰，等.現代海上作戰條件下信息感知綜合獲取技術和裝備的發展趨勢//南京七二四所2007年科技論壇論文集，2007.