机载雷达对海试飞典型问题及解决方法研究

赵杨 连强强

摘 要：该文主要以机载雷达对海试飞为背景，首先提出了雷达对海试飞一般会遇到的最典型的两个问题，一个是雷达对海上目标探测时，如何从众多目标中提取合作目标；另一个是由于合作目标船只RCS过小，影响雷达对目标探测时，采取什么方法进行补偿。同时结合实际试飞情况，提出了几种解决和缓解措施，并在实际应用中得到了比较好的效果。

关键词：雷达对海试飞 合作目标 船只RCS

中图分类号：TN959 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）02（b）-0037-02

对海探测能力，是考核现代机载雷达在海杂波背景下对目标探测的一个重要指标，主要是验证机载雷达对海面船只的探测能力，包括探测距离、探测精度、跟踪稳定性等指标。在对海试飞实施期间，合作目标船只和飞机均按指定航路和航线运动，雷达操作手首先操作雷达对海面船只进行搜索，找到合作目标后，操作雷达进入跟踪模式，但一般情况，海面上的非合作目标非常多，雷达操作手需要在众多目标中，快速挑出合作目标，并截获，否则会错过最佳截获时间。但如何从众多目标中提取合作目标，对雷达操作手有着很高的要求。

目前，机载雷达对海试飞，合作目标船只的RCS评估一直以来都是根据经验值判断，有时偏差很大，如何在目标船RCS没有达到雷达需求的情况下，利用有限资源对船只RCS调整，也是雷达对海试飞面临的一个主要问题。

1 提取合作目标

试飞过程中，由于海上渔船、通航的货船及游轮很多，对目标辨认提出了较高要求。为方便合作目标辨认，试飞中采取了多种方案进行合作目标确认，每种方案各有优缺点，可根据具体情况单用或结合使用。

1.1 AIS系统

试飞前，在飞机上安装了AIS（船舶自动识别系统）接收机和天线。该系统和雷达系统交联，可将船只各类信息实时传输给雷达系统。

目前，我国海上民船（渔船、货船、游轮等）均安装了AIS系统，该系统通过VHF频段，向邻近船舶、岸基台、机载台广播本船的船名、识别号、吃水量及其他船只相关信息，识别号唯一，类似航空器二次代码，试飞时，雷达可根据合作目标识别号，快速在众多海上目标中检测出合作目标。

但试飞中发现，AIS系统作用距离较近，而现代机载雷达的探测距离很远，AIS系统无法满足在雷达发现目标前，将船只的识别号发送到飞机上的要求，便于雷达操作手提取合作目标，故AIS系统仅能在飞机与合作目标船只距离较近时，向雷达系统提供合作目标识别号，不能完全满足试飞需求。

1.2 装订截获框

预设进入点区域：由于目标船进入点经纬度已知，故提前预设一个方框，叠加到雷达显示画面上，为尽量准确找到目标船，该方框边长尽量小，1～2km左右，合作目标船一般都会按照预先设计好的航线行驶，不会偏离预定航线很远，故出现在截获框内的船只，可以认为是合作目标，但由于捕鱼期，海上渔船众多，该方框内有时也会出现多个目标，结合船只配置的GPS设备精度误差，以及雷达跟踪误差，该方案并不能满足所有对海试飞需求，故对方案进行了调整。

1.3 装订航线

将目标船航线提前做好叠加到雷达显示画面上，通过进入点和目标船航线提取合作目标，有了截获框的限制，再加上航线装订，按装订航线行驶的船只，是合作目标的概率非常大。该方法较截获框装订更加精确，对于船只密集区域效果较好。

1.4 临时调整目标船航线

如果目标船只到达试验设计的指定海域后，仍有大量的渔船在附近，船只可根据现场情况，继续行驶至船只相对稀少的区域，到位后，通过对空电台或船只配置的高频电台，向载机或岸基通报船只经纬度，雷达操作员根据船只最新通报的经纬度，临时装订航线或截获框，便于合作目标提取。

2 目标船RCS调整

目前，船只RCS评估主要靠经验公式计算，和雷达频段和船只排水量有很大关系，且经验公式是在特定条件下给出的，不一定适用所有情况。且排水量相同的两艘船，由于上层结构不同，对雷达的反射面积也有很大差别。

试飞中，由于目标船只较小，故在船只上安装了角反射器，增大船只反射面积，便于雷达捕获。此次试飞共携带10个边长33cm的三角形角反射器，雷达配试需要两艘目标船，每艘船各安装5个角反射器。安装在船甲板及船四周，理论上，单个角反射器反射面积和角反射器边长几雷达波长有关。

此次使用的角反射器边长为33cm，雷达波长约为3cm，计算得到：RCS=55m2。5个角反共计约275m2，船排水量约1000t，根据理论公式，船本身的RCS约为1000m2。二者之和，理论上应超过1000m2。

但通过对前期试飞数据分析，安装角反射器的两艘船RCS仍较小，不到1000m2，对雷达发现目标造成了影响，事后分析原因，主要有以下几个方面：

（1）船的RCS由船的排水量估算，仅为经验估计值，存在误差。

（2）飞行时，若风平浪静，船行驶平稳，角反射器的张口能够按事先预想对向载机方向，但若碰上风浪较大的天气条件，船行驶过程中，上下颠簸，角反射器无法对准载机方向，基本属于失效状态。

（3）角反射器安装位置过低，船行驶过程中，由于船体遮挡，使雷达无法发现角反射器。

通过分析问题，采取了以下几条解决措施：

（1）兩艘船分别为主船和辅船，雷达以看主船为主，将辅船上的角反射器卸下，安装在主船上，增大主船的RCS值。

（2）调整主船辅船的相对位置关系，主船原与载机正迎头，辅船在主船侧面约20km，将主船、辅船位置调整，使双船均与航线形成一定夹角进入，因为船正迎头方向RCS最小，侧向进入，使雷达能够看到船体侧面，等效于增大了船只的RCS值。

（3）将角反射器安装位置抬高，尽量避免行驶过程中因为船体的遮挡现象。

（4）考虑风浪对船只造成的颠簸，调整个别角反射器张口朝向，增加在风浪条件下，角反射器张口能够朝向载机方向的概率。

3 结语

该文分析了机载雷达对海试飞经常会遇到的两个典型问题，一个是合作目标提取，一个是目标船RCS调整。第一个问题能够快速地将合作目标从一群非合作目标中提取出来，提高了试飞效率，争取了宝贵的雷达跟踪时间；第二个问题是遇到合作目标船实际RCS值小于理论分析值时，通过加装角反射器，调整角反射器角度以及对船只航线的微调，人为增大合作目标船RCS，便于雷达发现合作目标。

通过以上解决措施，在机载雷达对海试飞中，得到了良好的效果，可以为其他同类产品对海试飞提供一定的参考和借鉴。

参考文献

[1] 辛玉林，许人灿.低分辨雷达目标识别方法研究[J].现代电子技术，2005，28（9）：17-19.

[2] 张宇红.目标特性雷达数据处理及RCS解算过程[J].现代雷达，2004，26（6）：29-32.

[3] 董志荣.论航迹起始方法[J].情报指挥控制系统与仿真技术，1999（2）：1-6.

[4] 陈聪，高火涛.高频地波雷达海面船只RCS预估[J].电波科学学报，2009，24（4）：675-681.

[5] 王荣成，赵晓楠.海洋目标的雷达截面积预测[J].中国船只研究，2006，1（2）：75-78.