針對無人機探測的雷達分布式組網技術

張宇

（四川九洲防控科技有限責任公司，四川 綿陽 621000）

隨著無人機技術的快速發展，中小型消費級無人機（主要包括旋翼無人機和固定翼無人機）應用已較為普及。無人機飛行器目標小、成本低廉、獲取容易、改裝方便、操作簡單，易于搭載攝像頭、聲偵測等裝置實施偵察行動，甚至通過加裝火力打擊武器、簡易炸彈等對政府部門、集會場所、軍事基地和活動目標等實施襲擊。無人機目標對雷達來說具有飛行高度低、目標RCS（雷達散射截面積）小、機動性高等特點，傳統單部雷達的探測方式因存在頂空盲區，且在城市環境下易受周邊建筑物遮擋等因素對無人機的探測效果較差。因此，采用多部雷達分布式組網探測技術進行交叉補盲就顯得十分必要了。

1 交叉補盲技術

探測雷達往往采用伺服轉臺進行旋轉掃描的方式實現在方位空域上0°～360°的全覆蓋，但受波瓣寬度限制導致俯仰空域覆蓋范圍很難達到60°以上，且常規雷達在發射開啟時為了避免接收機損壞還會在此期間關閉接收通路，因此還存在近距離的探測盲區，單雷達探測盲區示意圖如圖1。

圖1 單雷達探測盲區示意圖

市面上旋翼類無人機采用垂直起降的方式，固定翼類無人機則采用手拋形式放飛，兩者幾乎適應在任何地形進行放飛，因此雷達探測范圍若存在盲區則會導致安全隱患，難以可靠的執行監控防御任務。針對起飛條件要求低的無人機目標，為了實現雷達頂空盲區和近距離盲區的有效覆蓋，可以采用多雷達交叉補盲的形式。例如在相隔一定距離的位置上架設兩部雷達A和B，A雷達的探測范圍覆蓋住B雷達的頂空盲區和近距離盲區，而B雷達的探測范圍則覆蓋住A雷達的頂空盲區和近距離盲區，從而實現交叉補盲的全區域覆蓋。兩部雷達交叉補盲示意圖如圖2。

圖2 兩部雷達交叉補盲示意圖

2 通信組網技術

多部雷達若采用分布式部署組建組網探測系統，首先需要解決多個架設點之間的通信問題，才可形成一個整體的組網探測系統。任意單點雷達發現無人機目標后可通過相鄰點位的雷達進行目標確認，需要進行目標信息（目標位置經度、目標位置緯度和目標位置高度等）的融合處理。因此，整個分布式組網探測系統對通信有較高的要求，需具備通信延時低、通信設備的接入量大、通信抗干擾能力強、通信距離遠等能力。

2.1 有線通信方式

有線通信方式具備抗干擾能力強、通信帶寬大、通信距離遠等優點，作為常用通信方式廣泛應用于各行各業。在有線通信方式中，建議采用光纖為傳輸介質進行分布式組網通信。

光纖通信作為現代通信網的3大支柱（光纖、衛星、無線電通信），具備了許多突出的優點：（1）單模單光纖即可達1Gbps的通信帶寬，可完全滿足組網通信的需求；（2）傳輸損耗小，光纖傳輸可輕松實現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黑子活動的干擾，也不受電氣化饋電線纜和高壓設備等工業電器的干擾；（4）保密性好，光波在光纜中傳輸，很難從光纖中泄漏出來，即使在轉彎處，彎曲半徑很小時，漏出的光波也十分微弱，這樣即使光纜內光纖總數很多也可實現無串音干擾；（5）光纖線重量輕、柔軟，光纖的芯徑很細，約為0.1mm，只有單管同軸電纜的1%，利用光纖這一特點在鋪設通信管道時可節省大量成本。

2.2 無線通信方式

有線通信方式雖然有其優點，但僅依靠有線通信方式不足以應對所有應用場景，如野戰和山地等不適合或較難實現線路鋪設的環境。因此，無線通信組網作為有線通信組網方式的補充就顯得十分必要。

傳統短波電臺的無線通信方式其通信容量小、傳播信道不穩定、傳輸可靠性較低等缺點顯然不適合于雷達的通信組網需求。隨著無線通信技術的發展，LTE無線通信技術已經在世界范圍內得到廣泛應用，因此建議采用架設專網LTE通信設備來實現無線通信組網。專網型LTE通信設備具備以下優點：（1）通信安全性高，設備采用獨立專網，不與因特公網發生連接，遭受入侵和攻擊的可能性大幅減少。同時還可設置獨有的用戶注冊認證，以及設備之間的雙向鑒權認證，可在很大程度上避免非法接入與入侵。支持自主設置接口加密，實現信息在無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線傳輸環節被竊取、冒充、篡改的可能性；（2）傳輸帶寬高，專網型LTE通信設備具備獨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，使得用戶在達成語音通信的同時，還可進行包括高清視頻、高清圖片、文字、語音等在內的多媒體信息交互通信；（3）支持機動通信，以寬帶無線傳輸設備、智能終端為基礎，可滿足快速架設和拆收的需求，同時支持車載架設通信和手持單兵通信，在車輛和人員行進時也可保持通信連接，增強了分布式組網部署的靈活性，如派遣車載雷達進入特定地點執行任務等；（4）可定制工作頻段，不僅提供1.4GHz、1.8GHz產品，還可按需定制400MHz、600MHz、800MHz頻段產品，可最大化地適應各種電磁環境下的通信架設需求，具備較強的抗干擾能力。

3 結語

為了實現雷達對無人機等低空超低空目標探測的有效覆蓋，采用分布式組網探測的方式是一種有效且可靠的解決技術。在多部雷達互相進行頂空和近距離補盲的情況下，可明顯提升整個組網探測系統對無人機等“低小慢”目標的發現概率。在世界范圍內無人機威脅事件頻發的今天，只有解決好對無人機的可靠探測問題，才能有效的對其進行監管和處置。同時，為了解決雷達分布式組網部署的通信問題，采取了以有線光纖通信為主、無線LTE通信為補充的方式使系統的應用范圍得到較大的提升，能夠滿足多種環境下的分布式組網架設需求，為無人機的探測提供了有效的解決方案。