機載雷達對海試飛典型問題及解決方法研究

趙楊 連強強

摘 要：該文主要以機載雷達對海試飛為背景，首先提出了雷達對海試飛一般會遇到的最典型的兩個問題，一個是雷達對海上目標探測時，如何從眾多目標中提取合作目標；另一個是由于合作目標船只RCS過小，影響雷達對目標探測時，采取什么方法進行補償。同時結合實際試飛情況，提出了幾種解決和緩解措施，并在實際應用中得到了比較好的效果。

關鍵詞：雷達對海試飛 合作目標 船只RCS

中圖分類號：TN959 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（b）-0037-02

對海探測能力，是考核現代機載雷達在海雜波背景下對目標探測的一個重要指標，主要是驗證機載雷達對海面船只的探測能力，包括探測距離、探測精度、跟蹤穩定性等指標。在對海試飛實施期間，合作目標船只和飛機均按指定航路和航線運動，雷達操作手首先操作雷達對海面船只進行搜索，找到合作目標后，操作雷達進入跟蹤模式，但一般情況，海面上的非合作目標非常多，雷達操作手需要在眾多目標中，快速挑出合作目標，并截獲，否則會錯過最佳截獲時間。但如何從眾多目標中提取合作目標，對雷達操作手有著很高的要求。

目前，機載雷達對海試飛，合作目標船只的RCS評估一直以來都是根據經驗值判斷，有時偏差很大，如何在目標船RCS沒有達到雷達需求的情況下，利用有限資源對船只RCS調整，也是雷達對海試飛面臨的一個主要問題。

1 提取合作目標

試飛過程中，由于海上漁船、通航的貨船及游輪很多，對目標辨認提出了較高要求。為方便合作目標辨認，試飛中采取了多種方案進行合作目標確認，每種方案各有優缺點，可根據具體情況單用或結合使用。

1.1 AIS系統

試飛前，在飛機上安裝了AIS（船舶自動識別系統）接收機和天線。該系統和雷達系統交聯，可將船只各類信息實時傳輸給雷達系統。

目前，我國海上民船（漁船、貨船、游輪等）均安裝了AIS系統，該系統通過VHF頻段，向鄰近船舶、岸基臺、機載臺廣播本船的船名、識別號、吃水量及其他船只相關信息，識別號唯一，類似航空器二次代碼，試飛時，雷達可根據合作目標識別號，快速在眾多海上目標中檢測出合作目標。

但試飛中發現，AIS系統作用距離較近，而現代機載雷達的探測距離很遠，AIS系統無法滿足在雷達發現目標前，將船只的識別號發送到飛機上的要求，便于雷達操作手提取合作目標，故AIS系統僅能在飛機與合作目標船只距離較近時，向雷達系統提供合作目標識別號，不能完全滿足試飛需求。

1.2 裝訂截獲框

預設進入點區域：由于目標船進入點經緯度已知，故提前預設一個方框，疊加到雷達顯示畫面上，為盡量準確找到目標船，該方框邊長盡量小，1～2km左右，合作目標船一般都會按照預先設計好的航線行駛，不會偏離預定航線很遠，故出現在截獲框內的船只，可以認為是合作目標，但由于捕魚期，海上漁船眾多，該方框內有時也會出現多個目標，結合船只配置的GPS設備精度誤差，以及雷達跟蹤誤差，該方案并不能滿足所有對海試飛需求，故對方案進行了調整。

1.3 裝訂航線

將目標船航線提前做好疊加到雷達顯示畫面上，通過進入點和目標船航線提取合作目標，有了截獲框的限制，再加上航線裝訂，按裝訂航線行駛的船只，是合作目標的概率非常大。該方法較截獲框裝訂更加精確，對于船只密集區域效果較好。

1.4 臨時調整目標船航線

如果目標船只到達試驗設計的指定海域后，仍有大量的漁船在附近，船只可根據現場情況，繼續行駛至船只相對稀少的區域，到位后，通過對空電臺或船只配置的高頻電臺，向載機或岸基通報船只經緯度，雷達操作員根據船只最新通報的經緯度，臨時裝訂航線或截獲框，便于合作目標提取。

2 目標船RCS調整

目前，船只RCS評估主要靠經驗公式計算，和雷達頻段和船只排水量有很大關系，且經驗公式是在特定條件下給出的，不一定適用所有情況。且排水量相同的兩艘船，由于上層結構不同，對雷達的反射面積也有很大差別。

試飛中，由于目標船只較小，故在船只上安裝了角反射器，增大船只反射面積，便于雷達捕獲。此次試飛共攜帶10個邊長33cm的三角形角反射器，雷達配試需要兩艘目標船，每艘船各安裝5個角反射器。安裝在船甲板及船四周，理論上，單個角反射器反射面積和角反射器邊長幾雷達波長有關。

此次使用的角反射器邊長為33cm，雷達波長約為3cm，計算得到：RCS=55m2。5個角反共計約275m2，船排水量約1000t，根據理論公式，船本身的RCS約為1000m2。二者之和，理論上應超過1000m2。

但通過對前期試飛數據分析，安裝角反射器的兩艘船RCS仍較小，不到1000m2，對雷達發現目標造成了影響，事后分析原因，主要有以下幾個方面：

（1）船的RCS由船的排水量估算，僅為經驗估計值，存在誤差。

（2）飛行時，若風平浪靜，船行駛平穩，角反射器的張口能夠按事先預想對向載機方向，但若碰上風浪較大的天氣條件，船行駛過程中，上下顛簸，角反射器無法對準載機方向，基本屬于失效狀態。

（3）角反射器安裝位置過低，船行駛過程中，由于船體遮擋，使雷達無法發現角反射器。

通過分析問題，采取了以下幾條解決措施：

（1）兩艘船分別為主船和輔船，雷達以看主船為主，將輔船上的角反射器卸下，安裝在主船上，增大主船的RCS值。

（2）調整主船輔船的相對位置關系，主船原與載機正迎頭，輔船在主船側面約20km，將主船、輔船位置調整，使雙船均與航線形成一定夾角進入，因為船正迎頭方向RCS最小，側向進入，使雷達能夠看到船體側面，等效于增大了船只的RCS值。

（3）將角反射器安裝位置抬高，盡量避免行駛過程中因為船體的遮擋現象。

（4）考慮風浪對船只造成的顛簸，調整個別角反射器張口朝向，增加在風浪條件下，角反射器張口能夠朝向載機方向的概率。

3 結語

該文分析了機載雷達對海試飛經常會遇到的兩個典型問題，一個是合作目標提取，一個是目標船RCS調整。第一個問題能夠快速地將合作目標從一群非合作目標中提取出來，提高了試飛效率，爭取了寶貴的雷達跟蹤時間；第二個問題是遇到合作目標船實際RCS值小于理論分析值時，通過加裝角反射器，調整角反射器角度以及對船只航線的微調，人為增大合作目標船RCS，便于雷達發現合作目標。

通過以上解決措施，在機載雷達對海試飛中，得到了良好的效果，可以為其他同類產品對海試飛提供一定的參考和借鑒。

參考文獻

[1] 辛玉林，許人燦.低分辨雷達目標識別方法研究[J].現代電子技術，2005，28（9）：17-19.

[2] 張宇紅.目標特性雷達數據處理及RCS解算過程[J].現代雷達，2004，26（6）：29-32.

[3] 董志榮.論航跡起始方法[J].情報指揮控制系統與仿真技術，1999（2）：1-6.

[4] 陳聰，高火濤.高頻地波雷達海面船只RCS預估[J].電波科學學報，2009，24（4）：675-681.

[5] 王榮成，趙曉楠.海洋目標的雷達截面積預測[J].中國船只研究，2006，1（2）：75-78.