舰载雷达/电子战一体化系统构架和技术发展研究

赵培聪

(海军驻南京地区电子设备军事代表室, 南京 210039)



·总体工程·

舰载雷达/电子战一体化系统构架和技术发展研究

赵培聪

(海军驻南京地区电子设备军事代表室, 南京 210039)

舰载雷达/电子战一体化系统是舰艇的重要组成部分，对对空/对海方面作战具有重要的战略影响。文中首先对美国海军的舰载电子装备进行了介绍；然后，分析了我军舰载雷达/电子战一体化系统的作战对象、作战使命，对我军舰载雷达/电子战一体化系统构架进行了探讨，对未来技术发展进行了展望。

一体化；电子战系统；系统构架

0 引 言

传统的舰船电子设备通常针对单一的作战任务而设计，即舰船上层建筑中的各部天线仅能完成独立的射频功能。为适应不断复杂的现代作战环境，舰船不断地增加各种探测、电子战和通信设备，导致上层建筑中的射频天线的种类和数量不断增加[1]。在提升舰船水面作战能力的同时，过多的射频天线也带来了一些问题，如：电磁干扰、电磁兼容和舰船隐身，影响着舰艇作战效能和生存能力，并对舰船桅杆的空间、质量、电源等设计提出了极高的要求，全寿命维护成本也很高[2]。在军事需求的推动下，已朝着舰载雷/电一体化系统方向发展，并要求不断地提升雷/电一体化系统整体的作战效能[3]。此外，宽带数字技术、模块化开放式构架、光纤技术、功能软件化、多功能可扩展射频模块、相控阵技术的发展，也推动舰载电子设备向一体化、高集成、可扩展、可重构等更深层次发展。

1 美军海军雷达/电子战一体化系统介绍

在探索海军水面舰艇电子设备一体化道路上，美国设立了多个项目。1990年至1994年，美国海军开展了“先进共用孔径(ASAP)”项目。1996年，美国海军研究局启动了“先进多功能射频系统(MARFS)”计划，后来演变为“先进多功能射频概念(AMRFC)”，并于2004年完成AMRFC平台的测试。此外，还包括 “先进封闭式桅杆/传感器系统(AEM/S)”“多功能电磁辐射系统(MERS)”“多功能电子战(MFEW)”计划等，以及“集成式上部结构(InTop)”计划。

2010年上半年，美国海军研究局(ONR)在InTop计划支持下，向多家美国企业授予合同，要求开发用于未来海上平台的雷达、电子战、信息战、视距通信等射频功能的集成与管理技术。InTop计划采用一部集成式、多功能、多波束的上部结构天线孔径，具备模块化的开放式射频体系架构和软件定义的功能性，在减少当前舰船上部结构中天线孔径数量的同时，InTop还将对系统框架内的射频功能进行同步和优化设计，帮助解决舰上大量天线造成的电磁干扰/电磁兼容问题。

借助美国海军研究局过去的AMRFC计划和MFEW计划的研发经验积累，进入21世纪后，美国海军启动了舰载电子系统的改进升级，提高电子作战系统的成本效率，降低老化率。典型的升级改进项目有水面电子战改进项目(SEWIP)，对装备与航母、巡洋舰、驱逐舰、两栖攻击舰等平台的近200套SLQ-32(V)电子战系统进行升级改进。其发展路线图如1所示。

图1 SEWIP发展路线图

2 舰载雷达/电子战一体化系统的作战对象和使命

2.1 作战对象分类

根据我国海军舰船信息作战的任务要求，现代海战示意图如图2所示。

图2 现代海战示意图

主动探测对象有：预警机、歼击机、武装直升机、反舰导弹等空中目标；视距内各类大中型舰船、海面小目标等海面目标。

超视距被动探测对象为各波段的舰载警戒雷达。

通信侦察作战对象有： VHF/UHF波段内敌语音数据通信、指挥控制通信、战术数据链辐射源信号；L波段的JTIDS、武器数据链、敌我识别和塔康等辐射源信号。

雷达侦察作战对象有：侦察接收全频段内的雷达辐射源信号，特别是各类反舰导弹的导引头和机载雷达信号。

激光告警对象有：激光主动/半主动制导武器、激光测距机等。

有源/无源干扰对象有：VHF/UHF波段内敌语音数据通信、指挥控制通信、战术数据链信号；反舰导弹导引头、机载火控雷达、机载多功能雷达、机载SAR雷达；毫米波反舰导弹、雷达制导导弹、光电制导导弹、复合制导导弹等。

2.2 作战对象的主要性能

1)美军主要舰载雷达及机载雷达的主要工作频段为P、L、S 、C 、X 、Ku、Ka，雷达工作体制为相控阵、单脉冲、全相参、照射、线扫收发、连续波、圆锥扫描等；

2)美军主要通信装备的主要频率范围为HF、VHF、UHF等；

3)日军主要舰载雷达及机载雷达的主要频率范围为VHF、UHF 、P、L、S 、C 、X 、Ku，雷达工作体制为相控阵、单脉冲、全相参、照射、线扫收发、连续波、圆锥扫描等；

4)日军主要通信装备的主要工作频段为VHF、UHF、P、L；

5)其他主要舰载雷达及机载雷达的主要工作频段为P、L、S 、C 、X 、Ku，雷达工作体制为相控阵、单脉冲、全相参、照射、线扫收发、连续波、圆锥扫描等；

6)其他主要通信装备的主要工作频段为VHF、UHF、P、L。

2.3 舰载雷达/电子战一体化系统的作战使命

舰载雷达/电子战一体化系统作战要求主要为支援作战和自卫作战，其使命任务需包括远程警戒/搜索、中远程跟踪、中近程搜索跟踪、低空和海面目标搜索、武器制导、目标指示、敌我识别、通信/雷达/激光侦察、雷达/通信有源无源干扰等，可归纳为侦察预警、跟踪识别、电子情报、电子干扰和目标指示五大任务。

3 舰载雷达/电子战一体化系统构架

3.1 作战流程

对空、对海、对陆方面作战是水面舰艇作战的主要样式。对空方面作战主要是防御敌空中飞机、反舰导弹对我造成的威胁，是一种被动性、防御性的作战行动，是水面舰艇方面作战中最为复杂、最为重要的方面作战。对海(陆)方面作战主要是打击海上和陆上目标，与对空方面作战相比，除了作战目标有所不同之外，作战行动、系统使用更为积极、主动。

1)超视距：利用各波段被动超视距雷达设备进行协同探测，探测海上超视距目标，提供预警信息。

2)远区：利用雷达侦察设备和通信对抗设备对周围的海面环境进行实时监视。

3)中远程区：利用雷达侦察设备、通信对抗设备对空ESM侦察，形成综合的辐射源信息，对于敏感频率、敏感空域，可以引导HGESM、HSESM，更精确地截获信号；利用雷达进行对空搜索，发现目标后，对目标进行跟踪。

4)中近程区：利用各波段雷达对视距内海上目标进行搜索，发现目标后实施跟踪；把探测到的目标发送给指控系统，为舰炮实施攻击视距以内的海上目标提供信息保障。

5)当敌方常规空中目标进入距我舰攻击范围内时，利用雷达对目标进行跟踪，将目标信息传送至指控系统；对于敌方隐身目标，可利用多种手段协同探测，提高探测距离，为拦截打击赢取更多的时间。

6)在中程对空交战过程中，雷达侦察设备严密监视敌机载火控雷达，发现敌机载火控雷达开机，经威胁评估和干扰决策后，需要利用有源干扰设备对敌方机载火控雷达实施干扰，必要时利用舷外干扰设备启动舷外有源干扰或远程箔条干扰，迷惑敌机载火控雷达对舰船的探测，破坏敌方雷达捕获目标过程，使敌机载火控雷达不能稳定跟踪目标，无法给反舰导弹提供目指。另外，针对敌方编队，可利用通信对抗手段干扰敌方的语音数据通信、指挥控制通信、战术数据链信号，达到信息进攻软杀伤的目的。

首先，用无菌水将斜面上成熟的孢子洗下，转入装有玻璃珠的无菌50 ml三角瓶中，在摇床上振荡10～20 min，使孢子充分分散，得到孢子悬液。其次，将1 ml孢子悬液转入灭菌的装有种子培养基的300 ml三角瓶中，培养22 h。最后，将培养好的种子培养液以体积分数12%的接种量转入灭菌的装有添加不同浓度梯度的微量元素与发酵增效剂的发酵培养基的300 ml三角瓶中，用正常培养基作为对照，培养166 h。

7)在近程对空交战区域：在实现对导弹、超高射速舰炮信息保障的同时，激光告警设备监视来袭激光信号、通信对抗设备监听武器数据链信号。一旦发现高威胁目标，可同时启动有源无源干扰手段，实现软硬武器同时使用，使敌不能捕获和锁定本舰目标。

3.2 系统构架

3.2.1 需求

随着宽带数字技术、模块化开放式构架、光纤技术、功能软件化、多功能可扩展射频模块、相控阵技术、天线阵列技术的发展，推动舰载雷达/电子战系统向一体化、高集成、可扩展、可重构等更深层次发展。借鉴美军多功能射频系统以及InTop的思路，雷达/电子战一体化系统需在构架上具有重构能力，在资源上具有共享和再分配能力，在功能上具有可调度和再编程能力。信息应开放共享，系统应具备数据融合能力：实现多设备协同搜索、协同跟踪、协同侦察；具有开放式、可重构的综合信息处理能力；各功能系统按需提取测量信息，构建对空、对海、对陆方面作战系统。将相应的雷达/电子战手段集中使用，构成方面上的打击防御一体化，实现方面作战，提升复杂电磁环境下的实际作战能力。

3.2.2 一体化构架特点

1)从顶层采用一体化技术体制：广泛采用多功能射频阵面，全面采用有源相控阵技术。打破传统各设备的条块分割界限，充分发挥多设备协同工作的优势，多传感器信息统一处理，提高信息质量，实现舰载传感器信息综合应用，武器、指控系统信息扁平共享、适应性提高。

2)采用开放式、标准体系架构：各设备传统后端设备被统一平台代替，解决传统设备后端自成体系，体制、规范、接口不统一，机柜数量多，信息交互困难的问题。

3)综合信息处理和调度技术：充分利用各种传感器信息资源，通过多设备协同和综合处理，提升效能。

4)综合显示控制技术：显控台可根据需要灵活配置，面向任务重构使用。

3.2.3 关键技术

1)综合孔径技术：综合孔径技术是一体化的关键，它将满足多种功能的多个天线综合到一个射频孔径中。要求综合孔径能以不同波束形状工作，在不同任务下，能够灵活的重构和分配，满足各种工作模式的需要。

2)综合射频技术：综合射频通道主要完成射频信号的接收和发射，是实现孔径综合的核心。综合射频技术需要解决多种工作模式对瞬时带宽、动态范围的要求。

3)多传感器协同探测技术：在复杂电磁环境下单个独立设备易受电磁干扰和环境杂波的影响，作战效能下降。大量虚情、漏情的出现使得指控无法形成及时、准确的态势，影响指挥决策；一体化系统中需根据具体作战任务，研究综合调度控制的多种工作模式和流程，对时间、频率、空域等各种资源通过统一综合调度控制，制定协同策略，形成准确的有源、无源综合一体化的态势信息。

4 舰载雷达/电子战一体化系统技术发展

国内外的电子装备基本上经历了从简到繁、从易到难和从单平台到多平台的发展过程。舰载雷达/电子战一体化系统将朝着如下方向发展：

1)单平台一体化：为提高单个作战平台的总体作战效能，将单个平台上的所有电子装备(如雷达、通信、导航、敌我识别、电子对抗设备和武器系统等)进行一体化综合设计，使之成为一个具有全频段、多手段和自适应的单平台电子装备系统，实现整个平台的资源共享，达到最优的系统效能。

2)多平台编队协同作战：受限于单平台的一些限制，如视距和空间等，单平台的能力将受到一些限制，编队协同作战是突破单平台限制提升作战效能的最重要手段。

3)多维度多手段协同作战：现代战争环境复杂多变，多种平台的雷达/电子战系统和作战手段需要有机地结合成一个陆海空天相结合、远中近程和高中低空相结合、多种探测方法和对抗手段以及软硬杀伤相结合，形成多维度多手段协同作战。

5 结束语

本文对美海军的舰载雷达/电子战装备进行了简单介绍，然后，分析了我军舰载雷达/电子战一体化系统的作战对象、作战使命，对舰载雷达/电子战一体化系统构架和技术发展进行了探讨。要充分发挥舰载雷达/电子战一体化系统的作战效能，还需要解决很多专项技术问题，如功能软件化技术、信息融合等等。舰载雷达/电子战一体化系统的发展很大程度上依赖于新技术、新器件的能力，国外已经率先在微波电子技术、关键基础模块等方面开展研发工作，必将极大提高一体化系统向更深层次推进。我国应着力在一体化开放式构架、宽带数字阵列技术、微波光子应用技术等加强研究开发，以不断推进一体化往前推进，适应未来发展需要。

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[2] 孙绍国，盛景泰. 舰载雷达与电子战一体化的现状及发展[J]．电讯技术, 2005, 45(6)：1-5． SUN Shaoguo, SHENG Jingtai. Status quo and development of the integration of shipborne radar electronic warfare[J]. Telecommunication Engineering, 2005, 45(6)：1-5．

[3] 蒙 洁，汪连栋，王国良，等. 雷达电子战系统电磁环境仿真[J]. 计算机仿真，2004, 21(12)：21-24． MENG Jie，WANG Liandong，WANG Guoliang，et al. Electromagnetic environment simulation for radar EW system[J]. Computer Simulation，2004,21(12)：21-24.

[4] 王杰贵. 应用于雷达电子战系统的宽带DBF技术[J]. 航天电子对抗，2006,22(5): 39-41． WANG Jiegui. Wide-band DBF applicated in radar EW system[J]. Aerospace Electronic Warfare，2006,22(5): 39-41.

赵培聪 男，1963年生，高级工程师。研究方向为雷达系统工程及技术管理。

Structure and Development of Shipborne Radar/Electronic Warfare System

ZHAO Peicong

(Naval Representative Office for Military Facilities in Nanjing Area, Nanjing 210039, China)

The most important part of a warship is the shipborne radar/electronic warfare system, which plays a critical strategical role in the air, naval and information warfare. Firstly, the shipborne electronic equipment of US navy is introduced in this paper. Secondly, the combat objects and mission of our shipborne radar/electronic warfare system is analyzed. It's promptly important to integrate the structure of shipborne radar and electronic warfare system. And the future tend of development of shipborne electronic system is discussed.

integrated structure; electronic warfare system; system structure

10.16592/ j.cnki.1004-7859.2016.11.004

赵培聪 Email：zhaopcong@126.com

2016-08-18

2016-10-27

TN959.7；E869

A

1004-7859(2016)11-0015-03