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机载多传感器综合管理综述

 生清净心不 2021-07-14

引/

现代战机能力要求越来越强,作战样式越来越多,对战场信息需求越来越多,越来越精;战场环境越来越复杂,各种干扰、欺骗、隐身技术使得单一传感器难以获得全面、精确的目标信息。为了提高战机的攻击能力和生存能力,配置的机载传感器也越来越多,常见的目标信息传感器包括雷达、光电、电子战、数据链(广义上)等。

这些传感器工作原理各不相同,都有各自的使用特点,且有多种工作模式;其工作时机、探测空域也不尽相同,见图1。

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图1 先进战斗机雷达和光电传感器功能

在作战过程中,如果要求飞行员在驾驶飞机的同时还要控制管理这些传感器,会给飞行员带来非常严重的工作负荷和心理负荷。

因此,先进战斗机必须由航电任务系统完成对机载多传感器的智能化综合管理,让飞行员把主要精力集中在战术决策上。




机/载/多/传/感/器/综/合/管/理/的/内/涵


机载多传感器综合管理是指借用一定的技术手段,根据系统任务需要对机载多个传感器的类型选择、工作时机、工作模式、探测方向、探测空域等进行确定。

机载传感器作为航电任务系统的一部分,要完成系统赋予的任务,必须接受系统的控制。同时,为了完成赋予的任务,机载传感器必须管理调度传感器内部的各种资源。因此机载多传感器综合管理分为二级:宏观管理和微观管理。

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宏观管理集中在航电任务系统层面,主要完成机载多传感器的任务分配和协同管理,实现传感器资源动态的最优配置,确定在各任务阶段传感器的最佳工作模式、探测中心、探测空域、以及传感器之间的协同等,通过宏观指令控制各传感器高效地工作。具体如下:

1) 模式管理:对传感器的工作模式进行选择。具体来说就是确定光电系统、雷达、电子战系统的工作模式和工作参数;

2) 空间管理:确定非全向传感器如雷达、光电系统的探测方向和探测空域;

3) 时间管理:对有源传感器(雷达、电子战)的辐射时机进行管理;

4) 协同管理:使雷达、光电系统、电子战、数据链等多个传感器协同工作,共同完成目标的探测和跟踪任务。

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图2 机载多传感器综合管理

微观管理主要是单个传感器为了完成系统赋予给该传感器的探测任务所执行的内部资源的调度和管理,生成微观指令序列控制传感器工作,如天线控制、信号接收与处理、波形选择、相位控制、辐射频率、脉冲间隔、干扰样式、冷却控制等管理功能,主要目的在于如何高效、精准地完成系统分配的任务。




机/载/多/传/感/器/综/合/管/理/的/目/标


多传感器综合管理的目标如下:

1) 能根据系统的任务和战场态势信息,自动选择合适的传感器类型,确定各个传感器的工作模式、工作时机、探测空域和最佳工作参数,实现传感器智能化控制管理,从而减轻驾驶员的负担;

2) 通过多传感器的智能管理,减少飞行员对传感器的操作动作,但必须保证飞行员以最高的优先级对传感器进行超控;

3) 多传感器协同工作,实现机载多传感器之间的优势互补;能够使用机外信息源提供的目标信息引导机载射频有源探测;能够实现射频有源探测与射频无源探测、光电探测之间的协同探测与跟踪;实现射频无源探测、光电探测对射频有源探测的引导、随动;

4) 对主动辐射划分等级,自动或人工控制射频辐射时机,实现隐蔽接敌和静默攻击。




机/载/多/传/感/器/综/合/管/理/的/效/益


传感器管理的根本目的在于充分利用机载的探测资源,快速、精确、全面获取战场目标信息。通过对机载多传感器综合管理,可以得到很多收益,具体如下:

1) 可以辅助飞行员选择合适的工作传感器、确定各传感器最佳的工作时机、工作模式和工作参数,减轻飞行员工作负担;

2)提高目标的探测概率。如果从红外到雷达的整个频段都来观测,探测概率就会增加,被敌机欺骗的概率就会减小。在有传感器不能使用时,总有其它传感器能提供信息;

3)扩展空间覆盖范围。通过合理分配传感器探测空域,一种传感器可以探测其它传感器探测不到的空域,使总的探测空域得以扩展,见图3;

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图3 雷达(蓝色)、红外(红色)分别探测不同的区域

4)减少目标航迹数目,降低虚假航迹出现的概率,提高探测的可信度。多种传感器对同一目标加以确认,目标运动学数据的质量就会提高,目标身份识别的速度和可靠性就会增加。提高了探测的可信度;
5)提高传感器探测性能。多种探测方式的有效结合,提高了探测的有效性。利用数据链、电子战系统的干涉仪,可以对红外搜索跟踪系统、雷达进行空间方向引导,可以缩短首次探测时间,增加探测距离,见图4。

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图4 数据链(黑色)引导雷达(蓝色)、红外(红色)探测远距目标

6)获得精确的目标信息。多种传感器可以获得比任何单一传感器更高的分辨率;光电探测系统的角度分辨力比雷达高,但没有距离测量能力;而雷达具有很好的距离探测能力。通过雷达与光电系统的融合,可以获得更精确的目标信息。
7)提高系统跟踪的稳定性。多个传感器跟踪同一目标,一个传感器丢失目标,可以立刻使用另外传感器的跟踪数据截获目标,延长目标航迹寿命,保持跟踪的稳定性。
8)提高本机生存率。充分利用无源传感器探测目标,适时打开射频辐射,降低本机被敌机截获概率,提高自身生存率。



结/束/语


通过机载多传感器综合管理,可以减轻飞行员过重的工作负担,使其从繁杂的常规事务管理中解脱出来,集中精力进行关键性决策,全身心地投入战斗;可以提高传感器系统的探测性能和探测效率,从而提高飞机的生存率和作战效能。

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