預警探測技術探究與應用

姜竣嚴

摘 要 本文主要探討預警探測技術在國土防衛方面的應用，重點討論對港口安全和碼頭建設方面的思考，并在文末對幾家國內外公司進行了介紹。

關鍵詞 預警探測；性能；安全

1 由于回波的復雜性海上目標較難正確識別

海水不斷的運動，尤其是在惡劣天氣情況下經常在雷達屏幕上產生雜亂回波，這些虛假雷達回波是指射頻能量在水面反射后在雷達屏幕上產生的光點（表示飛機，潛水艇或其他目標的位置）。太多的雜波可以掩蓋小艇的回波。其次，強降雨可能會影響雷達射頻能量的發射距離，而沿海雷達可能需要檢測的目標，例如，像水上摩托車或硬體充氣艇（ Rigid Hull Inflatable Boats，RHIBs）之類的小船，它們的雷達橫截面很小，可能只有1平方米到2平方米，因而使用射頻比較難以發現。

2 沿海和港口監視雷達

往往在S波段（2.3-2.5/2.7-3.7GHz）和X波段（8.5-10.68Ghz）進行操作。X波段雷達在晴朗的天氣時能夠在遠距離提供良好的目標分辨率。S波段雷達在強降雨時表現出良好的性能，而此時X波段設備的性能開始下降。然而，S波段和X波段雷達都有一個共同的限制，事實上這也是所有雷達都面臨的探測距離問題，例如，使用安裝在海拔30米（98英尺）高度的雷達對于1艘小船的探測范圍僅限于視距，相當于大約15海里（28千米）；使用安裝在1000米（3，280英尺）山頂上的雷達可以探測到43海里（80千米）距離內的大型船舶。

3 工作原理

就沿海監視雷達而言，海上安全專家可以說從來沒有面對如此之多的選項。可以提供此類產品的公司包括：土耳其艾斯蘭系統公司（Aselsan System）、比利時先進技術系統公司（BATS）、泛歐卡斯蒂安光電公司（Cassidian，現在的空中客車防務及航天公司）、美國DMT公司、以色列航空航天工業公司（IAI）的子公司埃爾塔系統公司（Elta）、英國凱爾文·休斯公司（Kelvin Hughes）、意大利的塞萊克斯公司（Selex）、丹麥的特納公司（Terma）和法國的泰利斯公司（Thales）。

土耳其艾斯蘭系統公司生產的Serder雷達是工作在X波段的系統之一。這種雷達的探測距離為48海里（90千米），采用連續波（CW）技術，在這種架構中，射頻能量被連續傳遞而不是作為一系列脈沖發射。脈沖雷達通過測量一個發射脈沖與目標反射回雷達的脈沖的時間間隔期來探測目標，射頻能量原則上應該以光速傳輸（300000千米/秒）。連續波雷達利用多普勒效應（Doppler Effect），即利用射頻能量擊中一個移動的物體并反射回天線所引起的細微頻率變化來探測目標，這有點類似于一輛緊急車輛的警報聲對于聽眾由遠及近的明顯變化。測量這種頻率的變化也能夠確定一個目標相對于雷達的速度。

對于移動的物體，這種雷達的效果很好，但是靜止的物體不產生多普勒效應。出于這個原因，艾斯蘭公司的Serder雷達使用了調頻（FM）連續波技術。調頻連續波雷達的主要優點是，生產成本較低，因此價格便宜，而且維護也很容易。調頻連續波雷達的缺點是信號泄漏（發射信號及其噪聲直接漏入接收機）和背景干擾（近距離背景的反射），所以艾斯蘭公司的Serder雷達為了減少這一問題，采用了較低的攔截概率設計。

4 公司介紹

4.1 空中客車防務及航天公司

空中客車防務及航天公司稱其X波段SPEXER-2000型沿海雷達可以在11海里的范圍內探測到一個詹姆斯邦德式的橡皮救生艇大小的目標。雷達所使用的軟件使得它能夠自動區分目標類型，例如，游泳者、水上摩托艇或橡皮救生艇。不像上面討論的CR20雷達和Serder雷達，SPEXER-2000型雷達采用了有源電子掃描陣列（Active Electronically Scanned Array，AESA）技術，天線上覆蓋著眾多的發射/接收模塊，其中每一個模塊都有效地充當自己的微型天線，使雷達能夠同時執行多個不同的任務。即使在高海雜波條件下，通過雷達也可以發現多個目標。

4.2 美國DMT公司

IDAR雷達、Dorado系列雷達和XRDS雷達是美國DMT公司生產的三款港口保衛雷達。這些雷達都使用X波段，前兩款產品非常適合在1到2海里（2到3千米）的距離內短距離探測小船。XRDS雷達進行了優化，可以在2到4海里（4到7千米）稍遠的距離內探測到小船。DMT公司生產這些雷達采用兩種不同的架構。例如，IDAR和XRDS雷達采用脈沖多普勒技術，而Dorado系列雷達采用調頻連續波技術。

4.3 埃爾塔系統公司

以色列航空航天工業公司的子公司埃爾塔系統公司提供了兩款值得注意的海岸監視雷達，EL/M-2226型先進海岸監視雷達系列和EL/M-2112（V5）型雷達。EL/M-2226型雷達系列采用調頻連續波架構，輸出功率為5瓦和50瓦。這種X波段雷達可在11海里的距離探測到橡皮艇，在32海里的距離內探測到巡邏艇，并可以探測到地平線上的大型船舶。該雷達的仰角波束寬度為3.5度，方位波束寬度為1.5度，可同時追蹤大約500個左右的目標。EL/M-2112（V5）型雷達采用調頻連續波技術，也是在X波段操作。它可以在3海里的距離內探測到橡皮艇，在5海里的距離內探測到小型船舶，在17海里的距離內探測到大型船舶。CONTROP精密技術有限公司的總部設在以色列，該公司生產的光電系統，例如，“蜘蛛”（SPIDER）和“雪松”（CEDAR），可以伴隨這些雷達提供額外的監視并提供一個“虛擬圍墻”。

上文對預警探測的作用做了初步探討，但是如果認為這些技術萬無一失，那是不現實的，還必須結合其他多種手段。但是我認為他仍然有很大的利用價值。所有這些預警探測技術會為領土防衛部門提供足夠的不斷密切觀察海上可疑船只的能力，更為關鍵的是，能夠在攻擊之前對管理者當局提出警告。凡事預則立，相信預警探測技術能夠在這方面發揮其應有的作用。