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        海上信息戰(zhàn)的艦載雷達技術未來發(fā)展

        2020-11-25 04:38:10羅宇軒
        電子技術與軟件工程 2020年18期
        關鍵詞:信息戰(zhàn)波束雷達

        羅宇軒

        (中國船舶重工集團有限公司第八研究院 江蘇省揚州市 225000)

        1 緒論

        在高技術戰(zhàn)爭的未來發(fā)展中,信息戰(zhàn)是一大主流作戰(zhàn)形式,高技術戰(zhàn)爭的特點與本質通過信息戰(zhàn)而充分表現(xiàn)出來,在未來中,信息戰(zhàn)能引發(fā)一場新的軍事革命,進而能夠在極大程度上影響各個國家軍隊的各個方面,包括戰(zhàn)爭樣式、部隊編成、作戰(zhàn)思想等。信息是信息戰(zhàn)中的主要戰(zhàn)斗力量,信息戰(zhàn)的核心就是爭奪信息的優(yōu)勢。針對海上信息戰(zhàn),它將會成為未來海戰(zhàn)的一大重要作戰(zhàn)模式,所以在海上信息戰(zhàn)的未來發(fā)展中,艦載雷達技術一定要與時俱進,通過不斷完善,以更好地適應海上信息戰(zhàn)。基于此,本文對海上信息戰(zhàn)的艦載雷達技術未來發(fā)展進行深入研究,具有重要意義。

        2 相關理論基礎概述

        2.1 海上信息戰(zhàn)的涵義

        從層次角度來說,信息戰(zhàn)大致可以劃分為兩大類型,即戰(zhàn)場信息戰(zhàn)與戰(zhàn)略信息戰(zhàn)。實際上,海上信息戰(zhàn)屬于戰(zhàn)場信息戰(zhàn),海上信息戰(zhàn)的一大重要優(yōu)勢,就是對海上編隊信息進行奪取的能力,包括信息對抗能力、信息運用能力、信息處理能力、信息傳輸能力與信息獲取能力?;诖?,本文認為,海上信息戰(zhàn)就是指在海戰(zhàn)場中,將全軍信息網絡作為重要依托,對艦艇編隊的C4IS 系統(tǒng)進行綜合應用,保證編隊信息系統(tǒng)的完整性,通過物理摧毀、信息欺騙、電子攻擊敵水而艦艇編隊的信息系統(tǒng),以實現(xiàn)對海上信息優(yōu)勢進行奪取的目的。

        2.2 艦載雷達在海上信息戰(zhàn)中應具備的特性

        2.2.1 精準化與遠程化

        在信息戰(zhàn)中,精確武器戰(zhàn)是一種表現(xiàn)形式,通過運用精確武器戰(zhàn),小型部隊逐漸盛行,過去選用的大規(guī)模部隊作戰(zhàn)模式逐漸被淘汰,通過利用巡航導彈、智能導彈等,能夠實現(xiàn)對軍事裝備的遠程摧毀。充分發(fā)揮出艦載武器的戰(zhàn)斗威力是艦載雷達的關鍵使命任務,所以艦載雷達在防御與進攻方面一定要達到足夠的精準化與遠程化。則在航母編隊中,應對預警機雷達、超視距雷達進行安裝,同時與星載雷達進行協(xié)同合作,以實現(xiàn)遠程探測與超遠程探測。另外,為確保精確武器打擊的高精度,需要對艦載雷達的探測精度建提高。

        2.2.2 實時性與敏捷性

        敏捷原則是信息戰(zhàn)的一大重要原則,即保證敵方一直處于被動挨打的狀態(tài),友方、己方的運行速度最快、決策周期最短。基于此,為保證信息戰(zhàn)的實時性,艦載雷達一定要做到快速反應,能夠及時更新數(shù)據信息。

        2.2.3 一體化

        電子站與艦載雷達應做到一體化。例如,電子干擾雷達系統(tǒng)與電子偵察系統(tǒng)是互相獨立,通過利用中央處理機遇總線,能夠將其整合成為一個整體,進而可以將艦艇軟硬一體化防御系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮出來;通過有效結合雷達與電子雷偵察系統(tǒng),使其成為一個整體,能夠有效控制武器、識別目標、探測目標、監(jiān)視環(huán)境等。

        2.2.4 效能化與對抗化

        以上相關研究成果為后續(xù)的基層統(tǒng)戰(zhàn)工作研究提供了重要參考,但也存在拓展和深化空間。其主要問題是:有的研究與基層統(tǒng)戰(zhàn)工作實際情況存在距離,主要觀點和研究結論不接地氣;有的研究不能處理好頂層設計與具體政策的關系,要么停留在比較宏觀的論述上,要么停留在比較微觀的案例調查分析上。

        海上信息戰(zhàn)大致可以劃分為兩大類型,分別為海上信息防御、海上信息進攻。第一,海上信息防御,主要包括計算機病毒反摧毀、計算機病毒反對抗、光電反對抗、雷達反對抗、通信反對抗等,這就要求艦載雷達必須要具有很強的對抗能力。第二,海上信息進攻,主要包括計算機病毒對抗、水聲對抗、光電對抗、雷達對抗、通信對抗等。

        3 海上信息戰(zhàn)的艦載雷達技術未來發(fā)展方向分析

        3.1 艦載雷達組網技術

        艦載雷達組網技術能夠產生極強的雷達組網效能,艦載雷達組網技術具有多種優(yōu)勢特點,如對能量分集、空間分集、頻率分集進行充分運用等。針對各種不同功能的艦載雷達,如果將其進行有效組網,構建一個一體化探測網,做到低空、中空、高空的互相補充與近距離、中距離、遠距離的互相補充,便可以實現(xiàn)資源共享與功能互補的目的,能夠有效提升艦載雷達的抗低空突防能力與抗干擾能力,有效提高艦載雷達的置信度與可靠性,有效縮短反應時間,有效提前預警時間,有效擴大威力空域,有效提高軟摧毀能力與抗硬摧毀能力,有效提高C4ISR 系統(tǒng)的有效性,有助于艦載雷達系統(tǒng)四抗能力的顯著提高,進而能夠對未來海上信息戰(zhàn)提出的要求進行有效滿足。

        針對艦載雷達組網技術,在未來時間中應對以下重要內容進行深入研究,即:

        (1)為有效處理艦載雷達組網過程中的信號,應對超級信號處理機、顯示系統(tǒng)、自動化數(shù)據處理進行深入研究;

        (2)對不同環(huán)境與狀態(tài)下的各類目標的反射特性數(shù)據庫的構建、組網理論進行深入研究;

        (3)不同雷達具有不同的S/N,在合成信號過程中,一定要對時空同步問題進行著重解決;

        (4)在各種雷達上,相同目標在其上反應出來的S/N 是不同的,故應對加權因子分別進行實時調整;

        (5)變換坐標,對站位進行精準標定;

        (6)對時間標準進行統(tǒng)一;

        (7)校準多種不同的誤差;

        (8)對能量最佳分配技術、頻率綜合控制技術、自適應極化技術進行深入研究等。

        3.2 實現(xiàn)與其它艦載電子設備的一體化

        為構建完善的海上信息戰(zhàn)條件下未來軟、硬一體化防御體系,滿足未來海上信息戰(zhàn)對艦載雷達的要求,應有效結合艦載雷達與其它艦載電子設備,實現(xiàn)一體化目的,有助于精度的提升,有助于反應時間的顯著縮短。

        3.2.1 艦載雷達與電子戰(zhàn)、火控系統(tǒng)一體化

        通過實現(xiàn)艦載雷達與火控系統(tǒng)、電子戰(zhàn)的一體化,能夠促使多種傳感器之間進行信息的實時交換,能夠將導彈、火炮獨自控制局面進行打破,能夠做到不同傳感器性能的互相補充,可以充分利用冗余信息,可以實現(xiàn)制導系統(tǒng)功能的互相補充,提高對信息資源的利用率,有助于艦載雷達防御系統(tǒng)反應速度的提高,有助于艦載防空武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效果的增強。

        3.2.2 艦載雷達與指揮系統(tǒng)的一體化

        通過實現(xiàn)指控系統(tǒng)與艦載雷達的一體化,能夠做到工作模式控制、信息處理的一體化。

        (1)工作模式控制的一體化,主要工作控制模式包括:其一,合理選擇信息處理模式,如威脅判斷算法、動目標檢測、目標軌跡算法、恒虛警門限的布設等;其二,合理控制目標跟蹤的配合,例如,針對一些目標,當指控分系統(tǒng)決定對其進行跟蹤時,在這種情況下,應對雷達分系統(tǒng)進行有效控制,以跟蹤掃描這些目標;其三,合理選擇雷達掃描模式。

        (2)信息處理的一體化,當雷達接收到回波之后,接下來會開展多種處理工作,在艦載雷達與指控系統(tǒng)一體化中,信息處理單元統(tǒng)一完成部分重要的信息處理功能,包括威脅判斷功能、類型識別功能、目標屬性功能、航跡處理功能、點跡提取功能、恒虛警門限檢測功能等,這樣可以滿足控制系統(tǒng)提出的要求,還可以滿足雷達終端提出的要求。

        3.2.3 艦載雷達與電子戰(zhàn)的一體化

        通過實現(xiàn)艦載雷達與電子戰(zhàn)的一體化,能夠將電子站與艦載雷達各自的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來,能夠實現(xiàn)二者缺陷的互相補充,有助于艦載雷達作戰(zhàn)威力的增強。雷達可以對目標進行主動探測,能夠對目標的空間位置進行精準測定,能夠對目標進行自動跟蹤,不過當雷達開機啟動時,會遭受到反輻射導彈的攻擊與電子的嚴重干擾,在這種情況下,如果艦載雷達可以有效結合電子站,進行協(xié)同合作,便能夠發(fā)現(xiàn)更遠距離的目標,另外還可以對整個電磁環(huán)境進行隱蔽監(jiān)視、威脅,能夠促使雷達在最佳時刻進行快速發(fā)射,即便雷達遭受外界電子的干擾,雷達依然可以探測與跟蹤到目標。與雷達相比,電子偵察對目標的識別能力更強,通過有效結合電子站與艦載雷達,能夠對二者在空間占用、能源方面存在的沖突進行有效解決,同時還能夠對顯示控制設備起到有效簡化作用,有助于作戰(zhàn)指揮的進一步優(yōu)化。目前,英國現(xiàn)已研發(fā)出電子站與雷達一體化功能的硬件設備,在一座天線中可以實現(xiàn)雷達與電子站功能的一體化。針對整個帶寬,通過將其劃分為4 個字陣,全部子帶均配有接收機與發(fā)射機,這樣能夠實現(xiàn)帶寬的全面覆蓋。隨著瞬時帶寬的建設,發(fā)射效率與熱耗會隨之加大。針對陣列內的所有接收機/發(fā)射機模塊,需要配置4 個頻帶。

        3.3 雙/多基地雷達

        雙/多基地雷達具有很多不同的多種配置模式,對于艦載雙/多基地雷達,它在未來的理想工作模式為在艦載中安裝接收機,在同步衛(wèi)星中安裝發(fā)射機。因為雙/多基地雷達具有極強的四抗?jié)摿Γ赃@種技術得到越來越高的重視與關注。其中,雙/多基地雷達的四抗?jié)摿?,具體為:第一,低空突防抵抗能力,就是指在衛(wèi)星或者預警機中放置發(fā)射機,根據相關要求,將接收機置于探測低空目標區(qū)域,如果條件允許,盡量將接收機置于前沿陣地區(qū)域,這樣能夠對低空探測范圍起到有效改善作用,同時加大了雙基角>130°的概率,通過利用雜波調諧效應,對空/空配置雙基系統(tǒng)可以進行低空目標的探測。第二,反隱身能力,通過運用隱身飛行器,能夠對鼻錐方向45°以內的雷達截面積進行有效減小,隨著雙基地角的加大,目標的雷達截面積隨著變大,如果雙基角大小在130°-180°之間,在這種情況下,能夠顯著加大被探測目標的雷達截面積。第三,抗反輻射導彈能力,因為接收站為無源的,所以在前沿陣地可以布設接收站,在飛行器、衛(wèi)星或者安全地帶可以布設發(fā)射站。第四,電子干擾抵抗能力,因為接收站是無源的,只有發(fā)射站可以被定位與偵察,所以各種欺騙式干擾與大功率定向干擾只能對發(fā)射站造成影響,干擾在全向噪聲影響作用下而受到一定的抑制作用。因為功率出現(xiàn)一定的分散,進而極大程度降低效果。因為雙/多基地是分開放置發(fā)射站與接收站的,在體制方面具有對4 大威脅進行有效對抗的優(yōu)勢。值得注意的是,雙/多基地雷達中存在一個問題,即發(fā)射站與接收站之間出現(xiàn)相位、時間、空間同步問題,在未來研究中一定要對其進行有效解決。

        3.4 自適應技術

        在海上信息戰(zhàn)未來環(huán)境中,艦載雷達應具有較強的自適應技術。在不同外界環(huán)境中,艦載雷達都可以自適應工作,即便存在極為嚴重的雜波干擾與電子干擾,艦載雷達都可以對高密度目標信息進行及時處理,保證使用環(huán)境與雷達一直處于最佳的匹配狀態(tài)。當前在國外發(fā)達國家中的艦載雷達已經具有較為完善的自適應技術,包括波形自適應技術、極化自適應技術、波束控制自適應技術、自適應動目標跟蹤技術等。其中,當前較為突出與具有代表性的自適應技術包括:第一,海上衛(wèi)士,可以對距離跟蹤、角度跟蹤進行自適應;第二,MESAR,可以對零點控制進行自適應;第三,AN/SPY-1,可以自適應波速控制與波速的形成;第四,F(xiàn)LEXAR,可以對波形進行自適應等。

        3.5 數(shù)字波束形成技術

        數(shù)字波束形成技術是一種新型的雷達技術,通過選用數(shù)字技術,能夠進行實時自適應處理,能夠實現(xiàn)瞬時多波束。目前,國外發(fā)達國家的SMART 艦載三坐標雷達、艦載相控陣雷達MESAR 等都已經使用了數(shù)字波束形成技術。數(shù)字波束形成技術具有很多優(yōu)勢特點,包括:第一,能夠有效調零自適應方向圖;第二,能夠對多個獨立靈活的可控波速進行同時產生,同時還有助于硬件的節(jié)省,不會對信噪比造成任何損失;第三,利用計算機處理所有的波速位置,通過選用最佳的加權系數(shù),能夠得到最佳的波速形狀;第四,因為在波速控制過程中不存在慣性,所以可以有效控制波束的捷變;第五,能夠獲取非常高的分辨力;第六,可以實現(xiàn)天線的超低副瓣,能夠自校正接收機等。為形成數(shù)字波速,一定要對以下一些重要問題進行有效解決,即:第一,實時自適應處理瞬時多波束問題;第二,能夠有效連接接收機與收/發(fā)組件等。

        4 小結

        綜上所述,海上信息戰(zhàn)是未來海上戰(zhàn)爭的一大重要發(fā)展趨勢,海軍部隊自海上信息戰(zhàn)出現(xiàn)以來發(fā)生了極大的變化,與此同時海上信息戰(zhàn)也對艦載雷達提出越來越多的要求。要想真正做到奪取海上信息優(yōu)勢的目的,一定要不斷創(chuàng)新與完善艦載雷達技術,以有效適應未來的海上信息戰(zhàn)。本文對海上信息戰(zhàn)的艦載雷達技術未來發(fā)展進行了深入研究,以期加深人們對艦載雷達技術于海上信息戰(zhàn)的了解與認識。

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