針對(duì)無(wú)人機(jī)探測(cè)的雷達(dá)分布式組網(wǎng)技術(shù)

張宇

（四川九洲防控科技有限責(zé)任公司，四川 綿陽(yáng) 621000）

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，中小型消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)（主要包括旋翼無(wú)人機(jī)和固定翼無(wú)人機(jī)）應(yīng)用已較為普及。無(wú)人機(jī)飛行器目標(biāo)小、成本低廉、獲取容易、改裝方便、操作簡(jiǎn)單，易于搭載攝像頭、聲偵測(cè)等裝置實(shí)施偵察行動(dòng)，甚至通過(guò)加裝火力打擊武器、簡(jiǎn)易炸彈等對(duì)政府部門、集會(huì)場(chǎng)所、軍事基地和活動(dòng)目標(biāo)等實(shí)施襲擊。無(wú)人機(jī)目標(biāo)對(duì)雷達(dá)來(lái)說(shuō)具有飛行高度低、目標(biāo)RCS（雷達(dá)散射截面積）小、機(jī)動(dòng)性高等特點(diǎn)，傳統(tǒng)單部雷達(dá)的探測(cè)方式因存在頂空盲區(qū)，且在城市環(huán)境下易受周邊建筑物遮擋等因素對(duì)無(wú)人機(jī)的探測(cè)效果較差。因此，采用多部雷達(dá)分布式組網(wǎng)探測(cè)技術(shù)進(jìn)行交叉補(bǔ)盲就顯得十分必要了。

1 交叉補(bǔ)盲技術(shù)

探測(cè)雷達(dá)往往采用伺服轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描的方式實(shí)現(xiàn)在方位空域上0°～360°的全覆蓋，但受波瓣寬度限制導(dǎo)致俯仰空域覆蓋范圍很難達(dá)到60°以上，且常規(guī)雷達(dá)在發(fā)射開啟時(shí)為了避免接收機(jī)損壞還會(huì)在此期間關(guān)閉接收通路，因此還存在近距離的探測(cè)盲區(qū)，單雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)示意圖如圖1。

圖1 單雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)示意圖

市面上旋翼類無(wú)人機(jī)采用垂直起降的方式，固定翼類無(wú)人機(jī)則采用手拋形式放飛，兩者幾乎適應(yīng)在任何地形進(jìn)行放飛，因此雷達(dá)探測(cè)范圍若存在盲區(qū)則會(huì)導(dǎo)致安全隱患，難以可靠的執(zhí)行監(jiān)控防御任務(wù)。針對(duì)起飛條件要求低的無(wú)人機(jī)目標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)雷達(dá)頂空盲區(qū)和近距離盲區(qū)的有效覆蓋，可以采用多雷達(dá)交叉補(bǔ)盲的形式。例如在相隔一定距離的位置上架設(shè)兩部雷達(dá)A和B，A雷達(dá)的探測(cè)范圍覆蓋住B雷達(dá)的頂空盲區(qū)和近距離盲區(qū)，而B雷達(dá)的探測(cè)范圍則覆蓋住A雷達(dá)的頂空盲區(qū)和近距離盲區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)交叉補(bǔ)盲的全區(qū)域覆蓋。兩部雷達(dá)交叉補(bǔ)盲示意圖如圖2。

圖2 兩部雷達(dá)交叉補(bǔ)盲示意圖

2 通信組網(wǎng)技術(shù)

多部雷達(dá)若采用分布式部署組建組網(wǎng)探測(cè)系統(tǒng)，首先需要解決多個(gè)架設(shè)點(diǎn)之間的通信問(wèn)題，才可形成一個(gè)整體的組網(wǎng)探測(cè)系統(tǒng)。任意單點(diǎn)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)目標(biāo)后可通過(guò)相鄰點(diǎn)位的雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)確認(rèn)，需要進(jìn)行目標(biāo)信息（目標(biāo)位置經(jīng)度、目標(biāo)位置緯度和目標(biāo)位置高度等）的融合處理。因此，整個(gè)分布式組網(wǎng)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)通信有較高的要求，需具備通信延時(shí)低、通信設(shè)備的接入量大、通信抗干擾能力強(qiáng)、通信距離遠(yuǎn)等能力。

2.1 有線通信方式

有線通信方式具備抗干擾能力強(qiáng)、通信帶寬大、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，作為常用通信方式廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在有線通信方式中，建議采用光纖為傳輸介質(zhì)進(jìn)行分布式組網(wǎng)通信。

光纖通信作為現(xiàn)代通信網(wǎng)的3大支柱（光纖、衛(wèi)星、無(wú)線電通信），具備了許多突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）單模單光纖即可達(dá)1Gbps的通信帶寬，可完全滿足組網(wǎng)通信的需求；（2）傳輸損耗小，光纖傳輸可輕松實(shí)現(xiàn)20km以上的傳輸距離；（3）抗電磁干擾，光纖是絕緣體材料，不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽(yáng)黑子活動(dòng)的干擾，也不受電氣化饋電線纜和高壓設(shè)備等工業(yè)電器的干擾；（4）保密性好，光波在光纜中傳輸，很難從光纖中泄漏出來(lái)，即使在轉(zhuǎn)彎處，彎曲半徑很小時(shí)，漏出的光波也十分微弱，這樣即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多也可實(shí)現(xiàn)無(wú)串音干擾；（5）光纖線重量輕、柔軟，光纖的芯徑很細(xì)，約為0.1mm，只有單管同軸電纜的1%，利用光纖這一特點(diǎn)在鋪設(shè)通信管道時(shí)可節(jié)省大量成本。

2.2 無(wú)線通信方式

有線通信方式雖然有其優(yōu)點(diǎn)，但僅依靠有線通信方式不足以應(yīng)對(duì)所有應(yīng)用場(chǎng)景，如野戰(zhàn)和山地等不適合或較難實(shí)現(xiàn)線路鋪設(shè)的環(huán)境。因此，無(wú)線通信組網(wǎng)作為有線通信組網(wǎng)方式的補(bǔ)充就顯得十分必要。

傳統(tǒng)短波電臺(tái)的無(wú)線通信方式其通信容量小、傳播信道不穩(wěn)定、傳輸可靠性較低等缺點(diǎn)顯然不適合于雷達(dá)的通信組網(wǎng)需求。隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，LTE無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，因此建議采用架設(shè)專網(wǎng)LTE通信設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信組網(wǎng)。專網(wǎng)型LTE通信設(shè)備具備以下優(yōu)點(diǎn)：（1）通信安全性高，設(shè)備采用獨(dú)立專網(wǎng)，不與因特公網(wǎng)發(fā)生連接，遭受入侵和攻擊的可能性大幅減少。同時(shí)還可設(shè)置獨(dú)有的用戶注冊(cè)認(rèn)證，以及設(shè)備之間的雙向鑒權(quán)認(rèn)證，可在很大程度上避免非法接入與入侵。支持自主設(shè)置接口加密，實(shí)現(xiàn)信息在無(wú)線信道中的安全傳輸并確保信息的完整性，從而能更有效地降低信息在無(wú)線傳輸環(huán)節(jié)被竊取、冒充、篡改的可能性；（2）傳輸帶寬高，專網(wǎng)型LTE通信設(shè)備具備獨(dú)享的高帶寬傳輸信道，提供下行峰值速率100Mbps、上行峰值速率50Mbps，使得用戶在達(dá)成語(yǔ)音通信的同時(shí)，還可進(jìn)行包括高清視頻、高清圖片、文字、語(yǔ)音等在內(nèi)的多媒體信息交互通信；（3）支持機(jī)動(dòng)通信，以寬帶無(wú)線傳輸設(shè)備、智能終端為基礎(chǔ)，可滿足快速架設(shè)和拆收的需求，同時(shí)支持車載架設(shè)通信和手持單兵通信，在車輛和人員行進(jìn)時(shí)也可保持通信連接，增強(qiáng)了分布式組網(wǎng)部署的靈活性，如派遣車載雷達(dá)進(jìn)入特定地點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)等；（4）可定制工作頻段，不僅提供1.4GHz、1.8GHz產(chǎn)品，還可按需定制400MHz、600MHz、800MHz頻段產(chǎn)品，可最大化地適應(yīng)各種電磁環(huán)境下的通信架設(shè)需求，具備較強(qiáng)的抗干擾能力。

3 結(jié)語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)雷達(dá)對(duì)無(wú)人機(jī)等低空超低空目標(biāo)探測(cè)的有效覆蓋，采用分布式組網(wǎng)探測(cè)的方式是一種有效且可靠的解決技術(shù)。在多部雷達(dá)互相進(jìn)行頂空和近距離補(bǔ)盲的情況下，可明顯提升整個(gè)組網(wǎng)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)無(wú)人機(jī)等“低小慢”目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率。在世界范圍內(nèi)無(wú)人機(jī)威脅事件頻發(fā)的今天，只有解決好對(duì)無(wú)人機(jī)的可靠探測(cè)問(wèn)題，才能有效的對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管和處置。同時(shí)，為了解決雷達(dá)分布式組網(wǎng)部署的通信問(wèn)題，采取了以有線光纖通信為主、無(wú)線LTE通信為補(bǔ)充的方式使系統(tǒng)的應(yīng)用范圍得到較大的提升，能夠滿足多種環(huán)境下的分布式組網(wǎng)架設(shè)需求，為無(wú)人機(jī)的探測(cè)提供了有效的解決方案。