秦琨+張兢晶

摘要：電子穩(wěn)定平臺(tái)可以為艦載相控陣搜索雷達(dá)提供消除船體搖擺的手段，本文首先闡述了其工作原理，然后介紹了實(shí)現(xiàn)搜索雷達(dá)天線(xiàn)電子穩(wěn)定平臺(tái)時(shí)需注重的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：艦載雷達(dá)；一維相掃雷達(dá)；穩(wěn)定平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN958.92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）11-0133-02

艦載搜索雷達(dá)主要功能是為全艦提供空情的警戒以及對(duì)目標(biāo)的搜索、建航和跟蹤等，針對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的現(xiàn)狀和提供高精度目標(biāo)指示的需求，采用一維相控陣掃描的三坐標(biāo)雷達(dá)已成為搜索雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)。艦載雷達(dá)面臨的一大設(shè)計(jì)難題就是要克服艦的搖擺對(duì)雷達(dá)測(cè)量精度、探測(cè)空域帶來(lái)的影響。應(yīng)用電子穩(wěn)定技術(shù)，可以取消原有笨重的天線(xiàn)穩(wěn)定平臺(tái)[1]，減輕天線(xiàn)重量，提高系統(tǒng)可靠性。

1 工作原理

艦載搜索雷達(dá)電子穩(wěn)定平臺(tái)并不是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，而是依靠相控陣?yán)走_(dá)資源調(diào)度器、伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理器、信號(hào)處理器等分系統(tǒng)協(xié)同工作來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的穩(wěn)定搜索。

伺服系統(tǒng)接收艦搖信息，根據(jù)艦搖信息和雷達(dá)天線(xiàn)方位值計(jì)算出不同仰角空域（大地坐標(biāo)）對(duì)應(yīng)的波束指向值（甲板坐標(biāo)）及方位補(bǔ)償值；資源調(diào)度器根據(jù)甲板坐標(biāo)俯仰值及波位安排形成天線(xiàn)波束，同時(shí)送往信號(hào)處理供其形成點(diǎn)跡坐標(biāo)使用；信號(hào)處理按不同波位的方位補(bǔ)償值建立雜波圖并形成目標(biāo)錄取點(diǎn)跡（甲板坐標(biāo)）；數(shù)據(jù)處理將收到的點(diǎn)跡變?yōu)榇蟮刈鴺?biāo)后再進(jìn)行航跡跟蹤處理。按照?qǐng)D1所示的方法，雷達(dá)可均勻覆蓋每一個(gè)俯仰搜索波位，并對(duì)監(jiān)視和搜索到的目標(biāo)保持連續(xù)跟蹤。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)通信

采用電子穩(wěn)定平臺(tái)，雷達(dá)伺服系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時(shí)采集艦參數(shù)，并將有關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸給相關(guān)的分系統(tǒng)，確保雷達(dá)正常工作。電子穩(wěn)定平臺(tái)的信息流轉(zhuǎn)，可以利用雷達(dá)內(nèi)部建立的數(shù)據(jù)傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)。如圖2所示。

雷達(dá)天線(xiàn)方位波束駐留時(shí)間內(nèi)，俯仰角從低到高掃描一次為一幀，通信周期即為一幀時(shí)間，電子穩(wěn)定平臺(tái)的信息在一幀內(nèi)應(yīng)完成一次交互。以方位波束寬度2.5°，天線(xiàn)2s一轉(zhuǎn)為例，一幀時(shí)間大致為12.5ms（考慮一定的方位重疊系數(shù)）。

2.2 雷達(dá)資源調(diào)度系統(tǒng)

一維相掃雷達(dá)的資源調(diào)度是雷達(dá)的管理與定時(shí)中心，雷達(dá)探測(cè)的俯仰空域、雷達(dá)重復(fù)周期、工作頻率等都由資源調(diào)度系統(tǒng)確定。采用電子穩(wěn)定平臺(tái)的雷達(dá)資源調(diào)度，在調(diào)度跟蹤波位時(shí)可以在艦體搖擺情況下適時(shí)、準(zhǔn)確地插入跟蹤波位，實(shí)現(xiàn)對(duì)相控陣資源的最大利用。

2.3 伺服系統(tǒng)

由于資源調(diào)度有一定時(shí)間的提前量，與調(diào)度計(jì)算相關(guān)的艦參數(shù)都采用預(yù)測(cè)值，故預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性非常重要。伺服對(duì)艦搖參數(shù)的預(yù)測(cè)步驟為：（1）采集測(cè)量值，（2）剔除野值，（3）Kalman濾波，（4）外推。外推計(jì)算時(shí)按需求情況進(jìn)行變時(shí)間周期外推。圖3給出了伺服系統(tǒng)對(duì)艦搖參數(shù)的預(yù)測(cè)精度，圖中顯示，五級(jí)海情條件下，對(duì)縱搖參數(shù)預(yù)測(cè)精度優(yōu)于0.1°，對(duì)橫搖預(yù)測(cè)精度優(yōu)于0.15°。在這樣的精度條件下，不會(huì)影響雷達(dá)搜索空域的覆蓋（因?yàn)槔走_(dá)俯仰角波位安排都有一定程度的交疊），也不會(huì)造成跟蹤波束指向錯(cuò)誤（因?yàn)槔走_(dá)天線(xiàn)波束寬度可完全覆蓋因艦搖參數(shù)引起的波束指向誤差）。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用電子穩(wěn)定平臺(tái)后，雷達(dá)測(cè)量的原始點(diǎn)跡為甲板坐標(biāo)，而數(shù)據(jù)處理進(jìn)行航跡跟蹤時(shí)采用大地坐標(biāo)，而大地坐標(biāo)的方位與甲板坐標(biāo)的方位有比較大的差值。這意味著在點(diǎn)跡凝聚完成后，將點(diǎn)跡甲板坐標(biāo)變換到大地坐標(biāo)時(shí)，點(diǎn)跡所處的扇區(qū)可能發(fā)生變化，既可能提前，也可能延后。而穩(wěn)定航跡的航跡、點(diǎn)跡相關(guān)處理必須在其處理范圍內(nèi)所有有效點(diǎn)跡都搜集完成的情況下才能進(jìn)行，故要等待若干扇區(qū)，等待所有延后的點(diǎn)跡都輸入后才能進(jìn)行穩(wěn)定航跡處理。其滑窗-流水處理見(jiàn)圖4。

圖4中的滑窗-流水處理是一種“雙扇區(qū)”處理方式，對(duì)點(diǎn)跡的處理可以按天線(xiàn)實(shí)際掃過(guò)的扇區(qū)處理，但對(duì)航跡的跟蹤處理則在大地坐標(biāo)系下的虛擬扇區(qū)中進(jìn)行，圖中K為甲板坐標(biāo)變?yōu)榇蟮刈鴺?biāo)后點(diǎn)跡變化的扇區(qū)數(shù)。

在進(jìn)行坐標(biāo)變換時(shí)，為確保點(diǎn)跡精度，數(shù)據(jù)處理對(duì)接收到的艦搖參數(shù)要進(jìn)行內(nèi)插處理，使坐標(biāo)變換時(shí)使用的艦搖參數(shù)與得到目標(biāo)點(diǎn)跡的時(shí)刻吻合，可最大程度地減小坐標(biāo)變換誤差。

3 結(jié)語(yǔ)

某型三坐標(biāo)雷達(dá)采用了電子穩(wěn)定技術(shù)，在艦艇上經(jīng)過(guò)多次目標(biāo)跟飛試驗(yàn)，目標(biāo)跟蹤能力及跟蹤精度都取得了良好的效果。本文介紹的技術(shù)對(duì)于某些要求行進(jìn)中工作使用的車(chē)載雷達(dá)也有一定借鑒意義。由于艦船的搖擺，采用固定陣面形式的艦載雷達(dá)的有效覆蓋空域要比艦船不搖擺時(shí)小，為了避免出現(xiàn)空域盲區(qū)，艦載雷達(dá)的掃描范圍要比大地坐標(biāo)系下雷達(dá)的覆蓋空域大。

參考文獻(xiàn)

[1]王昭.某天線(xiàn)穩(wěn)定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電子機(jī)械工程，2012，28（4）：25-28.

Abstract：Electronic stability platform can provide a means for eliminating the ship swing of Shipborne Phased Array Radar Search， this paper expounds the working principle， and then introduces the design points need to focus on implementation of search radar antenna stable platform of electronic.

Key Words：Shipborne radar； one-dimensional phase scanning radar； stabilized platformendprint