ADS-B在目标指示雷达模拟训练中的应用

赵玉强

摘 要：目标指示雷达主要用于探测空中目标，可为多功能相控阵制导雷达提供目标指示，能够提高导弹对空中目标的打击精度。但实际进行训练的成本较高，因此模拟训练具有重要意义，将ADS-B技术应用于目标指示雷达的模拟训练中，能够提供高逼真度的目标位置数据，对于降低目标指示雷达模拟训练的成本，提高训练效果具有重要意义。

关键词：ADS-B;目标指示雷达;模拟器

1 引言

目标指示雷达现已部署到防空导弹系统中，它主要用于探测空中移动目标，需要进行精确的定位及跟踪，为防空导弹多功能相控阵制导雷达提供目标指示，这种雷达系统在装备部署之后，大大提高了我军防空导弹对空中移动目标打击能力，提高了我们的国防实力。

ADS-B （Automatic Dependent Surveillance-Broadcast），中文翻译为广播式自动相关监视，该技术是一种新航行系统中的通信和监视技术，它融合了探测空中交通冲突，避免空中交通冲突，解决空中交通冲突等技术，为新航行系统增强了通航能力并在一定程度上提高了枢纽流量，具有巨大的社会效益和经济效益。基于全球卫星定位系统，利用机载设备，如甚高频收发机实现空地、空空数据链，ADS-B能够实现较好的交通监控和信息传输，能弥补传统的一次雷达和二次监视雷达的不足，是一种重要的空管监视新技术。

目标指示雷达要由于造价高昂，且维护成本很高，并且在实际训练如采用真机训练还具有很强的电磁辐射。相关单位在进行目标指示雷达的训练时都要进行模拟器的训练。而使用纯粹的仿真软件来进行模拟训练会造成逼真度不够的缺点，因此，引入ADS-B系统及其相关数据来进行模拟训练，提供高逼真度高动态性的目标信息显得尤为重要。

2.目标指示雷达介绍

国产的目标指示雷达与俄罗斯的目标指示雷达都采用了空馈无源相控阵体制，该体制是反射式的工作原理，馈源辐射电磁波照射相控阵天线，天线接收到电磁波信号后再把它反射出去，该体制也称为反射式空馈体制，它最主要的特点是相控阵天线结构比较简单，重量较轻，成本费用也较低。另外一个特点是雷达覆盖范围广，探测范围不再是160度或180度，而是提高到240度，大大提高了目标数据的刷新速度，同时也增强了防空导弹的快速反应能力。缺点就在于它需要电磁波经过天线反射出去，因此损耗较大，功率需求大，还存在馈源遮挡的问题，使用的场地收到限制。

雷达的天线收发单元一般有天线阵面、运输载车、平台总成、天线座以及旋转组合几个部分组成。其中天线阵面由于体积尺寸较大，一般采用折叠设计，可以在运输过程中进行折叠。运输载车一般选用军用越野车，而且一般会加装外部电源，外部电源可采用汽车电源，进行变压获得。这样可以在一定程度上减轻重量。平台总成必须采用具有较高刚度的材料做出，为天线提供一个稳定的可靠的支撑。平台下端可用机械锁与载车链接，这样可以实现与载车的快速分离。

3.雷达模拟器简介

随着计算机科学、软件家属的快速发展和深入研究，军用雷达模拟器的发展也得到了快速的发展。雷达的模拟主要有信号级和功能级两种。信号模拟器主要是要仿真雷达回波信号，它能够较好地你出雷达实际工作中各个工作阶段的相位信息和信号幅度。由于该种模拟器仅仅是对回波信号进行仿真，因此它的功能比较单一，具有一定的局限性。与之不同的是，功能模拟器可以对雷达的主要的功能进行模拟，完成功率特性等方面的仿真，因此该类模拟器的功能较为全面，且可以通过研发通用性的模拟器来降低研发成本。

早在上个世纪中期，国外就开始了雷达模拟器的研发工作。我国的模拟器研发工作稍晚与国外发达国家，起步于20世纪70年代。下面介绍一下国内外的模拟器研发工作。

美国的Sensis公司在2001年的研發的雷达环境模拟器就已开始商用。该公司主要针对AN/TPS.59雷达系统研发了4套雷达模拟器，并已交付给相关公司开始运行。利用最新的计算机技术及信号处理技术，美国KOR公司也研发了数字化雷达信号模拟器（Digital Radar Environment Simulator，D-RES），该模拟可以产生大量的目标、杂波和干扰信号，提供多种形式的雷达回波信号。俄罗斯的雷达模拟器研制是针对某型战斗机专门研制的。可以在较低的频率上对波形进行回波信号仿真，然后将仿真产生的信号叠加到雷达的射频信号上。由于该设计在仿真时是利用雷达内部的射频接口和专用的频率源来进行调制和信号生成，所以该设计兼容性较差，扩展能力差。国内的军工类院校也在模拟器的研发上有所建树。海军航空工程学院的刘云飞等人研发了功能级的雷达模拟器，可以实现对某型雷达的主要功能的模拟，包括雷达的显示、操控、参数设置以及远程控制等诸多功能，甚至还可以进行故障的设置和检测功能的模拟。该设计功能全面，且考虑了日常维护，实用性较强。利用GIS地理信息平台，南京理工大学的王雷等人研发了模型雷达模拟器，该模拟器可根据选择的态势调用响应的雷达模型来生成回波信号，并将生成的数据发送到雷达显示系统进行显示。由于该设计中生成的杂波信息是由真实的GIS地理信息平台中的数据来模拟的，因此具有较高的逼真度。

4.ADS-B系统的组成及原理

ADS包括A/C模式和B模式两种模式，前一种是单点对单点的工作模式，后一种是多点对多点的网状的工作模式。主要是由卫星、飞机机载的模块以及地面站三个部分组成。如下图1所示。由于目前民航主推的是ADS-B这种模式，下面专门介绍该系统。

首先由机载的ADS-B模块收集来自于全球卫星定位系统发送的GPS导航信息，然后把相关的导航信息通过机载的ADS-B系统的天线广播出去，其它的飞机将会接收该信息;同时，其它同一空域的飞机也在进行着相同的广播工作。并且各个飞机还要接收来自地面控制台的信息。所有收集到的信息通过整合后再座舱交通信息显示器上显示出来，以确保飞行安全。

ADS-B系统的一个主要特点就是它不需要飞行员干预和地面询问，它直接由来自与GPS的信息和航空器的广播信息就能够实现精确定位，地面站和其他航空器可以掌握同一空域类的飞行器的精确的三维位置信息，这样，卫星，飞机和地面站就可以通过高速数据链实现空天地一体化协同监视。

5.结束语

通过把ADS-B系统生成的真实的位置信息融入到雷达模拟器中，可以生成高逼真度的位置信息，提升训练的实训效果，同时也能够降低成本，因此研发该技术具有较高的实用价值和较好的经济效益。

参考文献：

[1] 董巍.ADS-B技术在民航飞行学院飞行训练中的应用.中国科技经济新闻数据库[J].2016，pp.281.

（中国人民解放军93792部队，河北 廊坊 065000）