軍貿(mào)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(mào)艦載雷達采用“兩級多戰(zhàn)位操控”技術現(xiàn)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(mào)工程項目進行試驗驗證，該項技術可在作戰(zhàn)系統(tǒng)領域進行推廣。
0引言
典型護衛(wèi)艦作戰(zhàn)系統(tǒng)一般由警戒探測設備、作戰(zhàn)管理系統(tǒng)(或指揮控制系統(tǒng))、武器系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等分系統(tǒng)或設備組成。［1］警戒探測設備作為作戰(zhàn)系統(tǒng)的直屬設備一般包括多部雷達，按作戰(zhàn)區(qū)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(zhàn)系統(tǒng)提供了滿足作戰(zhàn)使用區(qū)域要求的對空、對海的警戒搜索能力，是艦艇作戰(zhàn)能力的重要組成部分。本文針對當前軍貿(mào)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(fā)揮了中西方國家裝備的集成優(yōu)勢，提升了作戰(zhàn)系統(tǒng)的整體作戰(zhàn)能力。
1艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)雷達操控技術現(xiàn)狀
現(xiàn)階段，作戰(zhàn)系統(tǒng)中雷達的操作控制多采用功能差異的“兩級多戰(zhàn)位控制”方式，即采用功能有差異的作戰(zhàn)指揮層和設備控制層兩個層次進行控制，并可在作戰(zhàn)管理系統(tǒng)或雷達操控臺位的多個戰(zhàn)位實施。［2-3］指揮層主要面向方面戰(zhàn)指揮，是頂層指揮控制，由作戰(zhàn)管理系統(tǒng)(或指揮控制系統(tǒng))來實施。對雷達傳感器的操作控制主要側(cè)重于對艦艇整體作戰(zhàn)能力有重要影響的功能控制，如控制傳感器的輻射、重點區(qū)域的檢測等功能。表現(xiàn)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(qū)域檢測等作戰(zhàn)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(fā)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(zhàn)管理系統(tǒng)是有多個顯控臺構(gòu)成，每一個顯控臺的軟硬件配置相同，可按作戰(zhàn)需要設置不同的戰(zhàn)位，而每一個戰(zhàn)位均有雷達操控命令的能力，因此形成了多戰(zhàn)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(zhí)行作戰(zhàn)管理系統(tǒng)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(fā)射、接收參數(shù)設置、對點航跡數(shù)據(jù)進行濾波等數(shù)據(jù)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(zhí)行參數(shù)設置、內(nèi)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(zhí)行雷達的專用數(shù)據(jù)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(jù)雷達的各項參數(shù)設置動態(tài)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(mào)市場上，船舶軍貿(mào)產(chǎn)品的采購需求主要來自北非、東南亞等傳統(tǒng)的軍貿(mào)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(shù)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(fā)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(mào)采購裝備也多提出了西方標準。在阿爾及利亞護衛(wèi)艦軍貿(mào)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(zhàn)系統(tǒng)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(tài)發(fā)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(tài)估計等優(yōu)異性能，是該護衛(wèi)艦的主戰(zhàn)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(zhàn)管理系統(tǒng)和雷達操控臺各操控節(jié)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(tǒng)的指揮控制功能，還包括雷達各項參數(shù)設置、點航跡發(fā)送等一系列功能。
3分布式雷達控制的集成方案
(1)在總結(jié)分析兩級多戰(zhàn)位操控的設備邏輯圖的基礎上，分析作戰(zhàn)系統(tǒng)主戰(zhàn)雷達SMART-S的功能性能和操控模式，結(jié)合作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)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(zhàn)管理系統(tǒng)的通用要求。
(2)針對傳統(tǒng)雷達控制信息模擬量多、不利于控制功能的分布式實現(xiàn)的問題，提出對雷達前端操作控制命令的數(shù)字化、標準化、實時性要求，通過優(yōu)化雷達的系統(tǒng)構(gòu)架，將與作戰(zhàn)指揮相關的關鍵信息接口從原有的模擬控制量改為數(shù)字控制量，實現(xiàn)了雷達操作控制信息的數(shù)字化要求。雷達內(nèi)部存在兩類控制信息，包括模擬信息和數(shù)字信息。數(shù)字信息易于采用功能對等的多點實現(xiàn)，有利于控制功能的分布式實現(xiàn)。模擬量難于采用功能對等的多點實現(xiàn)，這是由于工程實際由于不同的設備對模擬量數(shù)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(xié)議，提出了作戰(zhàn)管理系統(tǒng)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(gòu)和功能構(gòu)件，提高了備份處理能力和冗余性。傳統(tǒng)雷達的內(nèi)部控制命令的信息種類、信息格式均和作戰(zhàn)系統(tǒng)通用協(xié)議有很大的差異，而設計通用的協(xié)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(zhàn)管理系統(tǒng)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(jié)構(gòu)關系，結(jié)合裝備接口協(xié)議的現(xiàn)狀，編制完善了雷達操控的標準信息協(xié)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(zhàn)管理系統(tǒng)軟件的技術實現(xiàn)。作戰(zhàn)管理系統(tǒng)軟件的靜態(tài)結(jié)構(gòu)采用分層體系結(jié)構(gòu)，共分為4層:系統(tǒng)軟件、應用框架、應用總控軟件和應用構(gòu)件。系統(tǒng)軟件層包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件、各硬件設備的驅(qū)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(gòu)件管理、數(shù)據(jù)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(gòu)件開發(fā)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(wǎng)關總控軟件3個可執(zhí)行程序，提供通用應用功能。雷達操控構(gòu)件作為一個獨立的功能構(gòu)件是應用構(gòu)件的一部分，在作戰(zhàn)管理系統(tǒng)中的任意一個顯控臺均可直接調(diào)用。任一顯控臺也可根據(jù)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(yōu)先級順序及統(tǒng)一優(yōu)先級的前端資源搶占準則，實現(xiàn)無沖突的多節(jié)點分布式操控雷達的功能，增強了作戰(zhàn)系統(tǒng)的可靠性、抗毀性和組織靈活性。由于雷達操控的節(jié)點增多，涉及到操控的優(yōu)先級順序和前端資源搶占準則。通過設計確定如下優(yōu)先級數(shù)序:雷達操控臺＞指控情報指揮臺＞方面戰(zhàn)作戰(zhàn)指揮臺(對空、對海、反潛)指揮臺，并給出同一優(yōu)先級的資源搶占準則，即針對同一優(yōu)先級的方面戰(zhàn)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(yōu)先獲取雷達前端資源。
4試驗結(jié)果
在軍貿(mào)作戰(zhàn)系統(tǒng)對雷達操控的試驗中，中方組織了中方設備的作戰(zhàn)管理系統(tǒng)、SMART-S雷達的聯(lián)合測試。通過多次測試聯(lián)調(diào)，中方的作戰(zhàn)管理系統(tǒng)的任一顯控臺均能夠執(zhí)行雷達的各項操作控制，實現(xiàn)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(xiàn)。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(jié)束語
通過分析作戰(zhàn)系統(tǒng)主戰(zhàn)雷達SMART-S的功能性能、技術特點、運行機理和操控模式，結(jié)合作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)任務和需求，在協(xié)調(diào)確認標準控制協(xié)議的基礎上重點解決了雷達本地與作戰(zhàn)管理系統(tǒng)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(nèi)實現(xiàn)了西方SMART-S雷達的多戰(zhàn)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(yōu)異性能，充分發(fā)揮了中西方國家裝備的集成優(yōu)勢，提升了作戰(zhàn)系統(tǒng)的整體作戰(zhàn)能力。本艦裝備自研的Neza6作戰(zhàn)管理系統(tǒng)，采用分層的全分布體系結(jié)構(gòu)，在原有基礎上進一步集成了西方的三坐標雷達，實現(xiàn)了對SMART-S雷達的全控制由單點擴展為多點，填補了國內(nèi)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(zhàn)系統(tǒng)領域進行推廣。
參考文獻:
［1］戴自立，謝榮銘，虞漢民．現(xiàn)代艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)［M］．北京:國防工業(yè)出版社，1999．8．
［2］穆加艷，羅睿，劉赟，潘麗麗．基于CAN總線的雷達分布式監(jiān)控系統(tǒng)［J］．雷達與對抗，2012，32(1):43-45，56．
［3］陳飛飛．基于CORBA技術的分布式北向系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］．北京郵電大學碩士學位論文，2012．
［4］漆先虎．基于DirectDraw的雷達操控顯示終端設計［D］．西安電子科技大學工程碩士學位論文，2010．
［5］漆先虎．Windows操作系統(tǒng)下的雷達操控終端的開發(fā)［J］．火控雷達技術，2006，35(3):27-31．
［6］王心凌．基于TCP/IP的雷達操控及BIT系統(tǒng)實現(xiàn)方法［J］．雷達與對抗，2010，30(4):14-17.
作者：沈遠海；賀賀；張昕 單位：中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院