基于SDH的机动雷达情报传输系统研究

文/张磊 刘庆华 张长聪

1 引言

雷达在现代信息化战争中发挥着举足轻重的作用，将雷达探测到的情报信息准确、迅速、高效地传输给指挥机关是取得战争胜利的重要保障。普通雷达站由于其自身特性很容易被敌方摧毁，而机动雷达则具有很强的战场生存能力。与此同时，雷达机动作战进行情报补充，是一种重要且有效的获取战场情报手段。

目前，机动雷达情报传输主要依靠光纤、短波电台、微波与卫星通信等方式。光纤通信具有传输容量大、速率快与性能稳定可靠等优点，但其临时铺设困难，在未铺设光纤地区无法使用。短波电台一般作为备份通信手段，其通信容量较小，操作复杂，抗干扰能力差，连接不稳定，且容易受到电离层变化等因素的影响。微波中继通信是一种视距通信，若要进行远距离信息传输，则需要建设大量微波中继站，同时，微波通信也会受地理环境和通信距离的限制而不易实施。而卫星通信虽然不受距离限制、通信容量大，但是其存在稳定性差，操作复杂等问题。这几种情报传输方法灵活性不高，通信方式相对固定。当受到战场态势、地理环境与战术意图等条件限制时，上述几种通信方法无法满足机动雷达情报数据传输需求，无法满足现代化信息作战的需求。因此，探索灵活多样、准确、实时、可靠的雷达数据传输方式的意义重大且深远。

本文根据目前雷达部队所采用情报通信方式的优缺点，利用现有资源，结合机动雷达全域机动的实际情况，提出一种较为灵活且可以将雷达情报准确、实时、可靠地传送至指挥中心的情报通信系统，即“光纤延续接入方案”。利用微波中继与光纤通信相结合的情报通信方法，在机动雷达阵地与光纤接入点存在一定距离，且地形情况复杂，不易直接就近铺设光缆时，也可以利用国防光纤进行情报通信，满足雷达情报传输需求。

2 机动雷达情报传输系统需求分析

雷达的基本任务是获取被探测目标的方位、距离、高度、速度等坐标情报数据与目标的属性、类型、数量等目标性质情报信息。但是，在现代信息化作战条件下，对雷达的需求远不止获得目标情报，还要求获得雷达的工作状态信息，实现雷达情报共享与雷达图像融合等。因此，只有首先明确雷达情报传输系统的需求，才能进行雷达情报传输系统的设计，机动雷达情报传输需求与普通雷达情报传输需求基本一致。机动雷达情报传输系统的情报传输需求如下：

（1）能够传输目标的情报信息；

（2）能够传输目标的原始回波数据；

（3）能够传输雷达的P显画面；

（4）能够与雷达舱进行双向语音通讯；

（5）能传输雷达状态信息和控制信息。

明确机动雷达情报传输系统的需求后，还需进一步分析传输这些需求数据所需的带宽、时延等指标。

（1）雷达目标情报信息是目标回波信号经过处理后在雷达终端显示的目标点迹与航迹信息，此信息反映了目标的全部特征，一般采用40号文格式传输。假设雷达扫描一周为10s，发现目标150批，则传输速率需150×40×8÷10=4.8Kbps，且对传输时延要求较高，通常小于0.5s。

（2）目标原始回波数据与P显画面均为视频信号。其中，原始回波为雷达接收机获取目标的回波信号，为包含目标全部情报信息的模拟信号。原始回波传输首先应对数据进行采样，假设采样速率为4MHz，A/D转换器的分辨率为8bit，则原始回波数据的传输速率最大为32Mbps。同理，传输P显画面所需速率也为32Mbps。而且，若采用视频压缩技术可进一步减小传输速率。

（3）语音信号一般为方舱与雷达站指挥系统间的话音信号，或者为雷达站指挥系统与上级机关之间的话音信号。根据Nyqiust采样定理，采样频率为8KHz即可保证采样后频谱无混叠，再根据PCM30/32编码标准，每一个采样值量化为8bit，这样最初的语音信号速率就是64Kbps。若采用CVSD（Continuously Variable Slope Delta Modulation）编码方式对语音进行数字化，传输速率可减小为16Kbps。语音信号为双向传输信号，对延迟要求较高，应尽量做到无延迟。

图1：SDH帧结构示意图

（4）雷达的控制信号通常由雷达站指挥系统发出，包括雷达开关机、系统复位、频率的选择信号、频率控制、极化方式选择等信号。这类信号一般为电平信号，传输速率达到64 Kbps即可满足需求，但对时延要求较高。雷达的状态信息一般包括方位信号、开关有效控制、发射机故障、雷达静默回馈等信号。这类信号一般为电平信号，传输速率达到64Kbps即可满足需求，但对时延要求不高。

通过上述分析，可得到雷达情报传输系统的总传输速率需求约为64Mbps，若再加上信号复用时的系统开销，传输速率达到65Mbps即可满足雷达情报传输需求。

3 SDH技术概述

SDH（Synchronous DigitalHierarchy，同步数字体系）是一种信息传输体制，可以为速率不同的数字信号传输提供相应等级的信息结构，包括每帧的结构、复用方法、接口码型、映射方法以及相关的同步方法，可以应用在光纤通信、卫星通信与微波通信网络。SDH 数字微波通信网具有通信容量大、情报传输质量好、信道稳定、灵活高效等特点，是光纤通信的重要补充手段，已广泛应用于电信领域。

SDH传输体制采用统一的信息结构等级，即同步传送模块（Synchronous TransportModule，STM）。其中，基本的同步传送模块有 STM-1、STM-4、STM-16。SDH传输体制采用帧结构来记录信息，每帧由9行和270列字节组成，分成段开销区（SOH）、管理单元指针区（AU PTR）与SDH净负荷区三个区域。段开销的作用是保证信息安全传输，分为再生段开销（RSOH）与复用段开销（MSOH）；管理指针（AU PTR）是一种地址指示符，可以将净负荷中的第一个字节进行标记，以便后续识别出完整的信息；净负荷区是存放信息的区域。STM-1的帧结构如图1所示。

图2：光纤延续接入解决方案示意图

传输信息时，每帧按照从上到下、由左到右的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，则每秒可传输1×1000000÷125=8000帧，那么STM-1每帧比特 数为：8×9×270×1=19440bit，则 STM-1的传输速率为：19440×8000=155.520Mbps。

4 光纤延续接入方案系统组成

根据前文分析可知，STM-1的传输速率可达到155.520Mbps，完全满足雷达情报传输速率需求，同时，SDH技术能够进行高阶信号与低阶信号的复用，从而实现雷达目标信息、雷达控制信号、雷达状态信号、语音信号与视频信号的同时传输，且可以保证雷达情报信号的传输质量，多余的带宽可作为冗余设计与后续扩展功能时使用。

利用SDH数字微波传输方式，将雷达情报传输至光纤接入点，再利用光纤将雷达情报传输至情报中心。上述雷达情报通信方式，在机动雷达阵地与光纤接入点存在一定距离，且地形情况复杂，不易直接就近铺设光缆时，也可为雷达机动分队提供一种就近便捷接入国防光缆的手段。

光纤延续接入系统组成如图2所示。

雷达情报传输部分主要由编码与解码设备、SDH复用设备与数据收发设备组成。首先利用编码设备将雷达情报进行数字化处理，再将多种雷达情报信号复用成STM-1信号，便于利用微波传输。数据收发设备可以将情报发送与接收，既可以将雷达情报传送至情报中心，也可以将接收情报中心的指挥控制信息。系统结构如图3所示。

5 雷达信号的SDH传输

根据上文分析可知不同雷达情报信号有不同的传输速率需求，不能直接简单的复用为高次群信号，否则会产生编码错位等问题。而且，SDH传输体制主要应用于电信业务，具有2M、34M和128M三种不同的传输速率，与雷达信号的传输速率不匹配，无法直接传输。所以，传输雷达情报数据时，不仅要根据雷达情报信号特性进行分类复用，而且要将传输速率需求较高的雷达情报信号分解成多个2Mbps或34Mbps信号，并应用SDH级联技术进行传输，并在接收端将雷达情报信号复接，恢复出原来的情报数据，最后将情报数据进行光电转换后利用光纤网络传送至情报中心。

在雷达情报传输系统中，可将目标情报信息、雷达状态信息、雷达的控制信号复用为一路信号；将语音信号可以复用为一路2M信号；传输目标原始回波数据与P显画面需要的速率较大，可分别单独复用一路34Mbps信号进行传输；剩余的端口可用于系统冗余和系统扩展功能使用。在雷达情报传输系统中，将所传输的信号通过映射、定位于复用后送入SDH帧结构，帧与帧之间利用字节间的插复用进行传输，从而满足雷达情报传输的实时性要求。

6 结语

本文根据机动雷达全域机动的特点，提出基于SDH数字微波传输与光纤传输相结合的情报通信方法，即“光纤延续接入方案”。在机动雷达阵地与光纤接入点存在有一定距离，不易直接利用光纤传输雷达情报时，可以先利用SDH数字微波传输技术将雷达情报传输至光纤接入点，再利用光纤网络将雷达情报及时、准确、高效的传送至上级指挥机关，从而使指挥机构能够准确、及时、动态地掌握战场态势，为获得战争胜利提供有力保障。“光纤延续接入方案”可以充分利用光纤传输的各种优点，同时又克服了光纤受地理环境制约的不足，是一种可行的提高机动雷达情报传输系统性能的方案，具有实际意义与广泛的应用前景。