軍貿艦艇雷達分布式操控應用技術探討范文

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摘要:針對軍貿艦載雷達采用“兩級多戰位操控”技術現狀，為滿足外方操作使用習慣，提出“一級分布式操控”技術解決方案。通過軍貿工程項目進行試驗驗證，該項技術可在作戰系統領域進行推廣。

關鍵詞:水面艦艇;艦載雷達;分布式操控

0引言

典型護衛艦作戰系統一般由警戒探測設備、作戰管理系統(或指揮控制系統)、武器系統、導航系統、通信系統等分系統或設備組成。［1］警戒探測設備作為作戰系統的直屬設備一般包括多部雷達，按作戰區域分為遠程警戒、中遠程警戒、中近程搜索等多種功能。這些雷達為作戰系統提供了滿足作戰使用區域要求的對空、對海的警戒搜索能力，是艦艇作戰能力的重要組成部分。本文針對當前軍貿水面艦艇在雷達操控方面的使用需求，提出“一級分布式操控”技術方案，發揮了中西方國家裝備的集成優勢，提升了作戰系統的整體作戰能力。

1艦艇作戰系統雷達操控技術現狀

現階段，作戰系統中雷達的操作控制多采用功能差異的“兩級多戰位控制”方式，即采用功能有差異的作戰指揮層和設備控制層兩個層次進行控制，并可在作戰管理系統或雷達操控臺位的多個戰位實施。［2-3］指揮層主要面向方面戰指揮，是頂層指揮控制，由作戰管理系統(或指揮控制系統)來實施。對雷達傳感器的操作控制主要側重于對艦艇整體作戰能力有重要影響的功能控制，如控制傳感器的輻射、重點區域的檢測等功能。表現在雷達的操作控制上，主要包括雷達的開關機、開斷高壓、重點區域檢測等作戰命令。同時，按照控制級別，指揮層不直接對雷達進行操作控制，只將相關控制命令發往雷達操控臺，由雷達操控臺具體操作實施各項操控命令。由于作戰管理系統是有多個顯控臺構成，每一個顯控臺的軟硬件配置相同，可按作戰需要設置不同的戰位，而每一個戰位均有雷達操控命令的能力，因此形成了多戰位的控制能力。對雷達設備的完整操作控制則由雷達操控臺來完成。雷達操控臺除執行作戰管理系統所關注的操控命令外還包括顯示搜索雷達的原始視頻、搜索提取點跡航跡、跟蹤目標位置，并且完成雷達的各種發射、接收參數設置、對點航跡數據進行濾波等數據處理等一系列完整操作控制、目標解算。［4-5］雷達操控臺一般包括兩部計算機，一部執行參數設置、內外交互等人機接口命令，對于實時性要求并不苛刻;另一部執行雷達的專用數據處理功能，包括點航跡提取等功能，該功能為雷達的專屬功能，需要根據雷達的各項參數設置動態提取雷達視頻圖像的點跡和航跡，對航跡進行濾波等。

2外方的分布式控制需求

當前國際軍貿市場上，船舶軍貿產品的采購需求主要來自北非、東南亞等傳統的軍貿出口國家，如阿爾及利亞、厄瓜多爾、泰國等。這些國家一般為第三世界國家。由于技術基礎薄弱，海軍人員數量少，他們自身不具備完整的訓練體系和技術裝備體系。艦員的培訓一般委托西方發達國家進行高級綜合培訓。技術裝備也采用了相匹配的西方裝備體系。這些國家受西方使用習慣影響，軍貿采購裝備也多提出了西方標準。在阿爾及利亞護衛艦軍貿項目中，外方就明確采用SMART-S三坐標雷達，并且要求中方作戰系統進行有效集成。SMART-S三坐標雷達是一部工作頻段在S波段、集搜索和跟蹤功能為一體的多功能雷達。該雷達在方位上采用機械掃描，在俯仰上采用多波束進行測量，能夠得到較高的距離、方位、俯仰探測精度。該雷達采用固態發射機上置天線的方式，功率損耗大幅度減少，可靠性得到較大幅度的提高。該雷達遠程警戒探測能力強，具備直升機精確識別、RCS動態估計等優異性能，是該護衛艦的主戰雷達。外方同時提出了明確的分布式操控的需求，即功能相同“一級分布式操控”要求。作戰管理系統和雷達操控臺各操控節點應具備完全相同的功能，都對雷達整機具有完全控制的功能，不僅包括雷達開關機、高低壓控制等傳統的指揮控制功能，還包括雷達各項參數設置、點航跡發送等一系列功能。

3分布式雷達控制的集成方案

(1)在總結分析兩級多戰位操控的設備邏輯圖的基礎上，分析作戰系統主戰雷達SMART-S的功能性能和操控模式，結合作戰系統的作戰任務和需求，提出分布式雷達操控功能的設備邏輯圖，并提出對雷達操控臺、作戰管理系統的通用要求。

(2)針對傳統雷達控制信息模擬量多、不利于控制功能的分布式實現的問題，提出對雷達前端操作控制命令的數字化、標準化、實時性要求，通過優化雷達的系統構架，將與作戰指揮相關的關鍵信息接口從原有的模擬控制量改為數字控制量，實現了雷達操作控制信息的數字化要求。雷達內部存在兩類控制信息，包括模擬信息和數字信息。數字信息易于采用功能對等的多點實現，有利于控制功能的分布式實現。模擬量難于采用功能對等的多點實現，這是由于工程實際由于不同的設備對模擬量數量有明確限制，因此難于將一個模擬信號分為多個相同的模擬量而造成的。

(3)編制了標準控制協議，提出了作戰管理系統的不同雷達操控臺位的功能備份要求，采用了合理的軟件體系架構和功能構件，提高了備份處理能力和冗余性。傳統雷達的內部控制命令的信息種類、信息格式均和作戰系統通用協議有很大的差異，而設計通用的協議是分布式操控的重要前提。通過分析雷達原有復雜的人機操控命令、作戰管理系統相對簡單的操控命令的功能、信息特點，提出合理的操作控制功能流程和信息流程，分析其中的信息結構關系，結合裝備接口協議的現狀，編制完善了雷達操控的標準信息協議，并得到中外雙方的共同認可。分析雷達操控臺的技術特點，重點需解決作戰管理系統軟件的技術實現。作戰管理系統軟件的靜態結構采用分層體系結構，共分為4層:系統軟件、應用框架、應用總控軟件和應用構件。系統軟件層包括操作系統、數據庫軟件、各硬件設備的驅動程序等，為軟件提供底層支持。應用框架層包含界面管理、構件管理、數據實體管理等部分，對軟件涉及的邏輯和行為進行封裝，為應用構件開發提供支持。應用總控軟件包括顯控總控軟件、任務計算總控軟件和信息網關總控軟件3個可執行程序，提供通用應用功能。雷達操控構件作為一個獨立的功能構件是應用構件的一部分，在作戰管理系統中的任意一個顯控臺均可直接調用。任一顯控臺也可根據操作人員要求釋放或獨占雷達操控資源。

(4)提出了雷達分布式操控的優先級順序及統一優先級的前端資源搶占準則，實現無沖突的多節點分布式操控雷達的功能，增強了作戰系統的可靠性、抗毀性和組織靈活性。由于雷達操控的節點增多，涉及到操控的優先級順序和前端資源搶占準則。通過設計確定如下優先級數序:雷達操控臺＞指控情報指揮臺＞方面戰作戰指揮臺(對空、對海、反潛)指揮臺，并給出同一優先級的資源搶占準則，即針對同一優先級的方面戰指揮臺，在缺省方式下采用先到先得的方式，在艦長人工干預條件下可以設置任一顯控臺優先獲取雷達前端資源。

4試驗結果

在軍貿作戰系統對雷達操控的試驗中，中方組織了中方設備的作戰管理系統、SMART-S雷達的聯合測試。通過多次測試聯調，中方的作戰管理系統的任一顯控臺均能夠執行雷達的各項操作控制，實現了對雷達操控臺同等的操作控制能力。這說明分布式操控功能在工程上得到成功實現。試驗得到了外方的高度認可，認為中方對該型雷達的集成是成功的。

5結束語

通過分析作戰系統主戰雷達SMART-S的功能性能、技術特點、運行機理和操控模式，結合作戰系統的作戰任務和需求，在協調確認標準控制協議的基礎上重點解決了雷達本地與作戰管理系統的分布式深度控制的接口設計、試驗驗證等技術問題，首次在國內實現了西方SMART-S雷達的多戰位分布式深度控制。同時，秉承了SMART-S雷達的遠程警戒、探測、精確識別等優異性能，充分發揮了中西方國家裝備的集成優勢，提升了作戰系統的整體作戰能力。本艦裝備自研的Neza6作戰管理系統，采用分層的全分布體系結構，在原有基礎上進一步集成了西方的三坐標雷達，實現了對SMART-S雷達的全控制由單點擴展為多點，填補了國內技術空白。本文提出的分布式操控三坐標雷達在原理是可行的，并通過工程試驗驗證了設計的合理性。該項技術可向作戰系統領域進行推廣。

參考文獻:

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作者：沈遠海；賀賀；張昕 單位：中國船舶工業系統工程研究院