ADS-B在目標指示雷達模擬訓(xùn)練中的應(yīng)用

趙玉強

摘 要：目標指示雷達主要用于探測空中目標，可為多功能相控陣制導(dǎo)雷達提供目標指示，能夠提高導(dǎo)彈對空中目標的打擊精度。但實際進行訓(xùn)練的成本較高，因此模擬訓(xùn)練具有重要意義，將ADS-B技術(shù)應(yīng)用于目標指示雷達的模擬訓(xùn)練中，能夠提供高逼真度的目標位置數(shù)據(jù)，對于降低目標指示雷達模擬訓(xùn)練的成本，提高訓(xùn)練效果具有重要意義。

關(guān)鍵詞：ADS-B;目標指示雷達;模擬器

1 引言

目標指示雷達現(xiàn)已部署到防空導(dǎo)彈系統(tǒng)中，它主要用于探測空中移動目標，需要進行精確的定位及跟蹤，為防空導(dǎo)彈多功能相控陣制導(dǎo)雷達提供目標指示，這種雷達系統(tǒng)在裝備部署之后，大大提高了我軍防空導(dǎo)彈對空中移動目標打擊能力，提高了我們的國防實力。

ADS-B （Automatic Dependent Surveillance-Broadcast），中文翻譯為廣播式自動相關(guān)監(jiān)視，該技術(shù)是一種新航行系統(tǒng)中的通信和監(jiān)視技術(shù)，它融合了探測空中交通沖突，避免空中交通沖突，解決空中交通沖突等技術(shù)，為新航行系統(tǒng)增強了通航能力并在一定程度上提高了樞紐流量，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益?；谌蛐l(wèi)星定位系統(tǒng)，利用機載設(shè)備，如甚高頻收發(fā)機實現(xiàn)空地、空空數(shù)據(jù)鏈，ADS-B能夠?qū)崿F(xiàn)較好的交通監(jiān)控和信息傳輸，能彌補傳統(tǒng)的一次雷達和二次監(jiān)視雷達的不足，是一種重要的空管監(jiān)視新技術(shù)。

目標指示雷達要由于造價高昂，且維護成本很高，并且在實際訓(xùn)練如采用真機訓(xùn)練還具有很強的電磁輻射。相關(guān)單位在進行目標指示雷達的訓(xùn)練時都要進行模擬器的訓(xùn)練。而使用純粹的仿真軟件來進行模擬訓(xùn)練會造成逼真度不夠的缺點，因此，引入ADS-B系統(tǒng)及其相關(guān)數(shù)據(jù)來進行模擬訓(xùn)練，提供高逼真度高動態(tài)性的目標信息顯得尤為重要。

2.目標指示雷達介紹

國產(chǎn)的目標指示雷達與俄羅斯的目標指示雷達都采用了空饋無源相控陣體制，該體制是反射式的工作原理，饋源輻射電磁波照射相控陣天線，天線接收到電磁波信號后再把它反射出去，該體制也稱為反射式空饋體制，它最主要的特點是相控陣天線結(jié)構(gòu)比較簡單，重量較輕，成本費用也較低。另外一個特點是雷達覆蓋范圍廣，探測范圍不再是160度或180度，而是提高到240度，大大提高了目標數(shù)據(jù)的刷新速度，同時也增強了防空導(dǎo)彈的快速反應(yīng)能力。缺點就在于它需要電磁波經(jīng)過天線反射出去，因此損耗較大，功率需求大，還存在饋源遮擋的問題，使用的場地收到限制。

雷達的天線收發(fā)單元一般有天線陣面、運輸載車、平臺總成、天線座以及旋轉(zhuǎn)組合幾個部分組成。其中天線陣面由于體積尺寸較大，一般采用折疊設(shè)計，可以在運輸過程中進行折疊。運輸載車一般選用軍用越野車，而且一般會加裝外部電源，外部電源可采用汽車電源，進行變壓獲得。這樣可以在一定程度上減輕重量。平臺總成必須采用具有較高剛度的材料做出，為天線提供一個穩(wěn)定的可靠的支撐。平臺下端可用機械鎖與載車鏈接，這樣可以實現(xiàn)與載車的快速分離。

3.雷達模擬器簡介

隨著計算機科學(xué)、軟件家屬的快速發(fā)展和深入研究，軍用雷達模擬器的發(fā)展也得到了快速的發(fā)展。雷達的模擬主要有信號級和功能級兩種。信號模擬器主要是要仿真雷達回波信號，它能夠較好地你出雷達實際工作中各個工作階段的相位信息和信號幅度。由于該種模擬器僅僅是對回波信號進行仿真，因此它的功能比較單一，具有一定的局限性。與之不同的是，功能模擬器可以對雷達的主要的功能進行模擬，完成功率特性等方面的仿真，因此該類模擬器的功能較為全面，且可以通過研發(fā)通用性的模擬器來降低研發(fā)成本。

早在上個世紀中期，國外就開始了雷達模擬器的研發(fā)工作。我國的模擬器研發(fā)工作稍晚與國外發(fā)達國家，起步于20世紀70年代。下面介紹一下國內(nèi)外的模擬器研發(fā)工作。

美國的Sensis公司在2001年的研發(fā)的雷達環(huán)境模擬器就已開始商用。該公司主要針對AN/TPS.59雷達系統(tǒng)研發(fā)了4套雷達模擬器，并已交付給相關(guān)公司開始運行。利用最新的計算機技術(shù)及信號處理技術(shù)，美國KOR公司也研發(fā)了數(shù)字化雷達信號模擬器（Digital Radar Environment Simulator，D-RES），該模擬可以產(chǎn)生大量的目標、雜波和干擾信號，提供多種形式的雷達回波信號。俄羅斯的雷達模擬器研制是針對某型戰(zhàn)斗機專門研制的?？梢栽谳^低的頻率上對波形進行回波信號仿真，然后將仿真產(chǎn)生的信號疊加到雷達的射頻信號上。由于該設(shè)計在仿真時是利用雷達內(nèi)部的射頻接口和專用的頻率源來進行調(diào)制和信號生成，所以該設(shè)計兼容性較差，擴展能力差。國內(nèi)的軍工類院校也在模擬器的研發(fā)上有所建樹。海軍航空工程學(xué)院的劉云飛等人研發(fā)了功能級的雷達模擬器，可以實現(xiàn)對某型雷達的主要功能的模擬，包括雷達的顯示、操控、參數(shù)設(shè)置以及遠程控制等諸多功能，甚至還可以進行故障的設(shè)置和檢測功能的模擬。該設(shè)計功能全面，且考慮了日常維護，實用性較強。利用GIS地理信息平臺，南京理工大學(xué)的王雷等人研發(fā)了模型雷達模擬器，該模擬器可根據(jù)選擇的態(tài)勢調(diào)用響應(yīng)的雷達模型來生成回波信號，并將生成的數(shù)據(jù)發(fā)送到雷達顯示系統(tǒng)進行顯示。由于該設(shè)計中生成的雜波信息是由真實的GIS地理信息平臺中的數(shù)據(jù)來模擬的，因此具有較高的逼真度。

4.ADS-B系統(tǒng)的組成及原理

ADS包括A/C模式和B模式兩種模式，前一種是單點對單點的工作模式，后一種是多點對多點的網(wǎng)狀的工作模式。主要是由衛(wèi)星、飛機機載的模塊以及地面站三個部分組成。如下圖1所示。由于目前民航主推的是ADS-B這種模式，下面專門介紹該系統(tǒng)。

首先由機載的ADS-B模塊收集來自于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)送的GPS導(dǎo)航信息，然后把相關(guān)的導(dǎo)航信息通過機載的ADS-B系統(tǒng)的天線廣播出去，其它的飛機將會接收該信息;同時，其它同一空域的飛機也在進行著相同的廣播工作。并且各個飛機還要接收來自地面控制臺的信息。所有收集到的信息通過整合后再座艙交通信息顯示器上顯示出來，以確保飛行安全。

ADS-B系統(tǒng)的一個主要特點就是它不需要飛行員干預(yù)和地面詢問，它直接由來自與GPS的信息和航空器的廣播信息就能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，地面站和其他航空器可以掌握同一空域類的飛行器的精確的三維位置信息，這樣，衛(wèi)星，飛機和地面站就可以通過高速數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)空天地一體化協(xié)同監(jiān)視。

5.結(jié)束語

通過把ADS-B系統(tǒng)生成的真實的位置信息融入到雷達模擬器中，可以生成高逼真度的位置信息，提升訓(xùn)練的實訓(xùn)效果，同時也能夠降低成本，因此研發(fā)該技術(shù)具有較高的實用價值和較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 董巍.ADS-B技術(shù)在民航飛行學(xué)院飛行訓(xùn)練中的應(yīng)用.中國科技經(jīng)濟新聞數(shù)據(jù)庫[J].2016，pp.281.

（中國人民解放軍93792部隊，河北 廊坊 065000）