現代雷達特點及其測試系統發展方向

（海軍蚌埠士官學校蚌埠233012）

現代雷達特點及其測試系統發展方向

胡輝劉尚富

（海軍蚌埠士官學校蚌埠233012）

新體制雷達的不斷發展和日益完善，雷達測試則顯得尤為重要，新一代雷達測試系統將具備綜合化、模塊化、智能化、數字化、網絡化等特點。論文分析了現代雷達系統對新一代雷達測試系統的要求，分別從MC一體化技術、虛擬儀器技術、網絡測試技術以及智能傳感器信息處理技術四個方面對新一代雷達測試系統進行了展望。

現代雷達；雷達測試系統；特點；發展趨勢

Class NumberTN95

1 引言

雷達測試貫穿于雷達設計、生產、調試和使用各個階段，在現代雷達系統中占據著十分重要的地位，對于確保設計合理、節約生產調試成本，提高雷達的自我保障能力，使雷達系統處于最佳工作狀態，充分發揮雷達的效能具有極為重要的作用。雷達測試的內容和范圍很廣泛。雷達測試除了對單個元件、電路板、功能單元等進行測試外，還要對雷達的性能參數和戰術指標進行嚴格的測試［1］。

2 現代雷達系統特點及其對新一代測試系統的要求

高技術戰爭的發展，雷達的工作環境面臨著來自綜合電子干擾、隱形飛機、低空超低空突防、反輻射導彈（ARM）等武器的威脅，這些都嚴重威脅了雷達的生存。為了適應新的復雜的戰場電磁環境，保存自己同時獲取敵方盡可能多的信息，現代雷達采用了先進的微電子技術、計算機技術、現代信號處理技術等，使系統呈現出以下特點［2］。

2.1 更加齊全，性能大幅度提高

現代雷達功能更加齊全，性能大幅度提高。如相控陣雷達采用了相控陣技術后，雷達作用距離遠，精度高，可以實現對多批次目標諸多參數的連續測量和跟蹤。合成孔徑雷達（SAR）是一種采用新的信號形式和先進的信號處理方式實現對目標微波成像的現代雷達系統，能夠實現全天時、全天候、大范圍、高分辨率對地面目標的監視和測量。逆合成孔徑雷達（ISAR）可以實現對空間目標的清晰成像，極大地提高了雷達的測量性能，擴展了雷達的功能［3］。

2.2 更強的反干擾、反隱身、反偵察、反摧毀能力

雷達在復雜電磁環境中發現并測量目標，現代雷達系統在諸多方面做出了改進。采用頻率捷變技術和數字波束形成（DBF）技術、超低副瓣天線技術、自適應雜波對消等技術，提高了雷達的抗干擾作戰性能；采用復雜的信號波形和調制方式、頻率分集技術來降低信號的截獲概率，提高了雷達反隱身目標的能力。隨著微電子技術、DSP技術的發展和雷達反摧毀抗打擊的需要，現代雷達系統普遍采用了模塊化結構和大規模集成電路，提高設備的通用性，并且還采用多種誘餌技術來提高自身生存能力［4］。

2.3 雷達組網、多傳感器信息融合

應用雷達組網、多傳感器，實現多源信息融合，在軍事上有以下特有的優勢：

1）提高了系統的生存能力和可靠性。通過網絡將系統的各個部分分散，在系統部分受到干擾和攻擊時，總還有部分單元可以提供信息，使系統能夠不受干擾連續運行［5］。

2）擴展了空間和時間覆蓋范圍。通過多個交疊覆蓋的雷達作用區域，擴大了空間覆蓋范圍，增加了系統的監視能力和目標的檢測概率，多雷達系統交替工作，提高系統的時間監視范圍和檢測概率［6］。

3）提高了可信度，減少了信息的模糊性。多部雷達確認同一目標，綜合信息降低了目標的不確定性，提高了探測的有效性。

4）提高了空間分辨率。多雷達協同工作可以獲得比任何單一設備更高的分辨率，改善目標位置數據，支持武器攻擊或防御系統［7］。

5）增加了探測空間的維數。以現代通信技術為支持，不同平臺、不同體制的多部雷達協同工作，運用多傳感器信息融合技術集成多種數據，提供目標綜合評估結果，是現代雷達系統在系統構成上的主要特點［8］。

3 雷達測試系統的發展方向

隨著現代自動測試技術的發展，新一代雷達測試系統會朝著綜合化、通用化、模塊化、智能化、標準化、數字化、網絡化的方向發展。主要表現在四個方面：在測試系統概念上，要求MC一體化；測試平臺上，采用虛擬儀器技術；測試手段上，運用網絡測試技術；測試信息處理上，采用智能傳感器信息處理和多傳感器信息融合技術［9］。

3.1 MC一體化

各種不同平臺、不同體制雷達組網構成了一種新型網絡化探測系統，這決定了用于維護和保障的測量系統，更應具有完備的、優化的體系結構。雷達網自動化測試系統的標準化、系統化可以采用MC一體化技術，從雷達系統體系結構上加強各部分的整體配合，將測試任務與其他系統功能相結合，最大限度地利用系統資源，持續優化總體效率［3］。MC指的是測量（Measurement）、控制（Control）、通信（Communication）、計算機（Computer），將這四個基本要素在保證其相對獨立性和完整性的基礎上，消除各要素之間的絕對界限，將測試技術與控制技術結合后，互為依托，以計算機為核心設備，以現代通信技術為支持，構建具備整體優化能力的新型雷達測控系統。

新一代雷達測試系統MC一體化平臺的構建應滿足以下要求：

1）采用數字化方法和DSP技術，將模擬信號數字化，以方便通信傳輸和計算機處理。

2）采用VXI和PXI等先進總線技術，保證系統結構模塊化和總線接口標準化。

3）使測試信號處理本地化，在測試和控制節點使用計算機或嵌入微處理器（如DSP），就地處理信號，壓縮數據容量，減輕中心計算機任務和通信線路負擔［10］。

3.2 虛擬儀器技術

現代計算機技術和數字信號處理理論的飛速發展，硬件設備軟件化已成為各種電子設備的發展趨勢。同樣，軟件的影響力也滲透到了現代測試儀器及其相關技術中。在現代測試儀器的發展中出現了以軟件為核心的系統，將現代計算機技術和傳統儀器技術相結合而構成的虛擬儀器系統［4］。

“軟件就是儀器”，虛擬儀器系統通過軟件編程，將各種不同的儀器模塊靈活地組合在一起實現某種特定功能，構成以計算機為核心的模塊化儀器系統。

與傳統儀器相比，虛擬儀器在雷達系統測試中有以下優點：

1）強大的數據處理能力。融合現代計算機系統強大的硬件資源，突破傳統儀器在數據處理、顯示、存儲等方面的限制，同時數字信號處理理論的豐富和完善，使虛擬儀器能夠快速準確地處理數據。

2）利用了計算機豐富的軟件資源，實現了部分儀器硬件的軟件化，節省了物質資源，增加了系統靈活性，減少因傳統儀器測試個體之間的差異帶來的誤差；通過軟件技術和相應數值算法，實時、直接地對測試數據進行各種分析與處理：通過圖形用戶界面技術，真正做到界面友好、人機交互。

3）基于計算機總線和模塊化儀器總線，儀器硬件實現了模塊化、系列化，大大縮小系統尺寸，可以根據不同雷達子系統的技術特點，方便地構建相應的模塊化儀器。基于計算機網絡技術和接口技術，VI系統具有方便、靈活的互聯，可方便地構建自動測試系統，實現測試、控制過程的網絡化。在虛擬儀器領域廣泛應用的VXI總線是一種高速計算機VME總線在VI領域的擴展，它具有穩定的電源、強有力的冷卻能力和嚴格的RFI/EMI屏蔽，在軍用設備測試上有其它儀器無法比擬的優勢：一是便攜性，VXI可以大大減小設備的體積和質量；二是測試速度高，VXI比GPIB的速度可提高40倍；三是測試系統的適應性、靈活性大為提高；四是價格適中；五是有利于充分發揮計算機的作用。這些特點使其成為當今國際上測量儀器總線的主體和未來測試領域的發展方向。

4）測試更方便。因為傳統儀器功能單一，所以對一個信號完成多個參數的測試需要多臺儀器，使測試受連接方式、電纜長度等因素的影響。虛擬儀器只需對信號進行一次采樣，多個軟件模塊對同一組數據進行不同的處理就能實現多個參數的同時測試。

5）開發與維護的費用低，系統組建時間短。當需要增加新的測試功能時，只需要增加軟件模塊或通用的硬件模塊，縮短了系統的更新時間，而且有利于系統的擴展。應用軟件不像傳統儀器的硬件那樣存在元器件老化的問題，大大節省了維護的費用，延長設備的使用壽命。

可以說，集合了計算機技術、虛擬儀器技術、VXI等先進總線技術的虛擬儀器，代表了新一代雷達系統自動化測試平臺的發展方向［11］。

3.3 網絡測試技術

多雷達系統的網絡化趨勢，要求指揮中心不僅能在任意時間獲取任何一部雷達系統的數據，也同樣要求能對系統實現遠程測試，從而保證作戰設備的可靠工作。現代計算機技術為現代雷達自動化測試從測試理念上帶來了變革，而網絡技術則在這一基礎上從體系結構展現了另一種發展方向。測試個體的部分模塊或整體充當著網絡中獨立節點的角色，信息可跨越網絡傳輸至所及的任何地域，實時、動態的遠程在線測試成為現實，節約大量現場布線，擴大測控系統所及地域范圍，極大地便利了整個雷達系統的擴充和維護。

現代網絡技術的發展帶來了雷達系統測試平臺結構的變化，也更好地實現了測試個體間的資源共享。一個測試節點采集的數據可以發布到多個遠程計算機節點，綜合不同的測試服務器的處理器資源和專家知識系統，共同完成對系統測試分析，并將分析結果共享，通過各個瀏覽器反饋給指揮控制中心。數據、計算機、專家知識等測試資源通過網絡整合在一起，構建一種新型的智能測試、測控系統。隨著計算技術的發展，基于計算機的網絡測試系統平臺在新一代雷達系統中的應用也將更加廣泛，同時網絡測試帶來的巨大效益，使得網絡測試在其他測試自動化領域也將得到廣泛應用。

3.4 智能傳感器信息處理

由于軍用雷達系統所處的工作環境較普通電子設備要惡劣很多，存在眾多的隨機性干擾因素。為使雷達系統實現無人值守的可靠測試和故障診斷，提高測試傳感器系統的有效性，以人工神經網絡為代表的智能傳感器信息處理技術和多傳感器信息融合技術必將得到日益廣泛的應用。

多傳感器融合實際是對人腦綜合處理復雜問題的一種功能模擬。在多傳感器測試雷達系統工作性能時，各種傳感器提供的信息可能具有不同的特征：時變的或者非時變的，模糊的或者確定的，可靠的或者非可靠的，實時的或非實時的等等。多傳感器信息融合仿照人腦綜合處理信息的過程，將各個傳感器在空間和時間上的分離觀測信息依據某種優化準則組合起來，產生對被測雷達系統工作情況的一致性解釋和描述。信息融合利用了多個傳感器協同工作，克服了單傳感器系統的不確定性和局限性，提高整個測試系統的有效性能，能全面準確地描述被測設備［12］。

4 結語

綜上所述，在以電子技術和信息技術為主要推動力、數字化技術為核心的新軍事革命的背景下，新一代雷達系統自動測試設備成為現代雷達系統安全運行、準確操作所必需的重要支撐技術，是使其處于良好戰備狀態的重要保證。為使我國雷達技術體系的建設既能適應未來高新技術武器裝備系統發展的需求，滿足打贏一場在高技術條件下的局部戰爭的新時期戰略需要，又要能跟上國際測試技術領域的發展潮流，對國際先進測試技術進行科技跟蹤和技術消化，從我國國情出發，按照“通用化、模塊化、系列化、標準化”和“實用、可靠、先進、經濟”的原則，走具有我軍特色的建設之路，研制出我們自己的、新型的、先進的雷達測試系統。

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Characteristics and Development Trend of Modern Radar System

HU HuiLIU Shangfu
（Bengbu Naval Petty Office Academy，Bengbu233012）

With the continuous development and improvement of the new radar system，radar testing is particularly important. The new generation radar test system will be integrated，modular，intelligent，digital and networked.This paper analyzes the requirements for a new generation of radar test system of modern radar system，respectively，from the MC integration technology，virtual instrument technology，network testing technology and intelligent sensor information processing technology in four aspects of the new generation radar test system is discussed.

modern radar，radar test system，characteristic，developing trend

TN95

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.003

2017年1月7日，

2017年2月26日

胡輝，男，講師，研究方向：雷達。劉尚富，男，副教授，研究方向：雷達。