预警探测技术探究与应用

姜竣严

摘 要 本文主要探讨预警探测技术在国土防卫方面的应用，重点讨论对港口安全和码头建设方面的思考，并在文末对几家国内外公司进行了介绍。

关键词 预警探测；性能；安全

1 由于回波的复杂性海上目标较难正确识别

海水不断的运动，尤其是在恶劣天气情况下经常在雷达屏幕上产生杂乱回波，这些虚假雷达回波是指射频能量在水面反射后在雷达屏幕上产生的光点（表示飞机，潜水艇或其他目标的位置）。太多的杂波可以掩盖小艇的回波。其次，强降雨可能会影响雷达射频能量的发射距离，而沿海雷达可能需要检测的目标，例如，像水上摩托车或硬体充气艇（ Rigid Hull Inflatable Boats，RHIBs）之类的小船，它们的雷达横截面很小，可能只有1平方米到2平方米，因而使用射频比较难以发现。

2 沿海和港口监视雷达

往往在S波段（2.3-2.5/2.7-3.7GHz）和X波段（8.5-10.68Ghz）进行操作。X波段雷达在晴朗的天气时能够在远距离提供良好的目标分辨率。S波段雷达在强降雨时表现出良好的性能，而此时X波段设备的性能开始下降。然而，S波段和X波段雷达都有一个共同的限制，事实上这也是所有雷达都面临的探测距离问题，例如，使用安装在海拔30米（98英尺）高度的雷达对于1艘小船的探测范围仅限于视距，相当于大约15海里（28千米）；使用安装在1000米（3，280英尺）山顶上的雷达可以探测到43海里（80千米）距离内的大型船舶。

3 工作原理

就沿海监视雷达而言，海上安全专家可以说从来没有面对如此之多的选项。可以提供此类产品的公司包括：土耳其艾斯兰系统公司（Aselsan System）、比利时先进技术系统公司（BATS）、泛欧卡斯蒂安光电公司（Cassidian，现在的空中客车防务及航天公司）、美国DMT公司、以色列航空航天工业公司（IAI）的子公司埃尔塔系统公司（Elta）、英国凯尔文·休斯公司（Kelvin Hughes）、意大利的塞莱克斯公司（Selex）、丹麦的特纳公司（Terma）和法国的泰利斯公司（Thales）。

土耳其艾斯兰系统公司生产的Serder雷达是工作在X波段的系统之一。这种雷达的探测距离為48海里（90千米），采用连续波（CW）技术，在这种架构中，射频能量被连续传递而不是作为一系列脉冲发射。脉冲雷达通过测量一个发射脉冲与目标反射回雷达的脉冲的时间间隔期来探测目标，射频能量原则上应该以光速传输（300000千米/秒）。连续波雷达利用多普勒效应（Doppler Effect），即利用射频能量击中一个移动的物体并反射回天线所引起的细微频率变化来探测目标，这有点类似于一辆紧急车辆的警报声对于听众由远及近的明显变化。测量这种频率的变化也能够确定一个目标相对于雷达的速度。

对于移动的物体，这种雷达的效果很好，但是静止的物体不产生多普勒效应。出于这个原因，艾斯兰公司的Serder雷达使用了调频（FM）连续波技术。调频连续波雷达的主要优点是，生产成本较低，因此价格便宜，而且维护也很容易。调频连续波雷达的缺点是信号泄漏（发射信号及其噪声直接漏入接收机）和背景干扰（近距离背景的反射），所以艾斯兰公司的Serder雷达为了减少这一问题，采用了较低的拦截概率设计。

4 公司介绍

4.1 空中客车防务及航天公司

空中客车防务及航天公司称其X波段SPEXER-2000型沿海雷达可以在11海里的范围内探测到一个詹姆斯邦德式的橡皮救生艇大小的目标。雷达所使用的软件使得它能够自动区分目标类型，例如，游泳者、水上摩托艇或橡皮救生艇。不像上面讨论的CR20雷达和Serder雷达，SPEXER-2000型雷达采用了有源电子扫描阵列（Active Electronically Scanned Array，AESA）技术，天线上覆盖着众多的发射/接收模块，其中每一个模块都有效地充当自己的微型天线，使雷达能够同时执行多个不同的任务。即使在高海杂波条件下，通过雷达也可以发现多个目标。

4.2 美国DMT公司

IDAR雷达、Dorado系列雷达和XRDS雷达是美国DMT公司生产的三款港口保卫雷达。这些雷达都使用X波段，前两款产品非常适合在1到2海里（2到3千米）的距离内短距离探测小船。XRDS雷达进行了优化，可以在2到4海里（4到7千米）稍远的距离内探测到小船。DMT公司生产这些雷达采用两种不同的架构。例如，IDAR和XRDS雷达采用脉冲多普勒技术，而Dorado系列雷达采用调频连续波技术。

4.3 埃尔塔系统公司

以色列航空航天工业公司的子公司埃尔塔系统公司提供了两款值得注意的海岸监视雷达，EL/M-2226型先进海岸监视雷达系列和EL/M-2112（V5）型雷达。EL/M-2226型雷达系列采用调频连续波架构，输出功率为5瓦和50瓦。这种X波段雷达可在11海里的距离探测到橡皮艇，在32海里的距离内探测到巡逻艇，并可以探测到地平线上的大型船舶。该雷达的仰角波束宽度为3.5度，方位波束宽度为1.5度，可同时追踪大约500个左右的目标。EL/M-2112（V5）型雷达采用调频连续波技术，也是在X波段操作。它可以在3海里的距离内探测到橡皮艇，在5海里的距离内探测到小型船舶，在17海里的距离内探测到大型船舶。CONTROP精密技术有限公司的总部设在以色列，该公司生产的光电系统，例如，“蜘蛛”（SPIDER）和“雪松”（CEDAR），可以伴随这些雷达提供额外的监视并提供一个“虚拟围墙”。

上文对预警探测的作用做了初步探讨，但是如果认为这些技术万无一失，那是不现实的，还必须结合其他多种手段。但是我认为他仍然有很大的利用价值。所有这些预警探测技术会为领土防卫部门提供足够的不断密切观察海上可疑船只的能力，更为关键的是，能够在攻击之前对管理者当局提出警告。凡事预则立，相信预警探测技术能够在这方面发挥其应有的作用。