雷达-电子战-通信一体化概论

出版时间：2010-6  出版社：国防工业出版社  作者：张明友  页数：250  
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前言

目前，光电子信息技术在现代高科技战场上的地位和作用越来越突出，这类武器装备在侦察、监视、预警、定位、成像、电子对抗、导航和通信等方面发挥了举足轻重的作用。随着空战、海战电磁环境的日趋复杂，作战平台面临的威胁不断增多。为提高作战效能和生存率，尤其是机动平台，如战机、战舰和战车，不得不同时配备越来越多的光电子传感器设备。然而，设备不断增加不但消耗了大量的能源，占据更多的空间，而且削弱了作战平台的机动能力，增加了雷达反射截面积，降低了现代电磁环境中的抗干扰能力和现代武器装备系统的作战效能。随着材料学、光子学、微电子学、光电子技术、微机械技术，尤其是计算机硬件和软件技术以及软件无线电技术等的发展，机动平台的光电子武器装备要想在极为恶劣的电磁环境中生存和发展，必须实现多传感器系统硬件和软件的系统综合和功能综合。这意味着，可利用宽带相控阵和软件无线电技术，从顶层对雷达、电子战、通信等功能进行一体化设计，根据作战流程、任务种类、目标类型、威胁等级统一调度时间、空间和频率资源，成为武器平台多传感器发展的新趋势。多功能一体化减少了机上或舰上天线的数量，实现了阵面与机体（或舰体）的共形，可极大地改善机上（或舰上）电磁兼容环境，便于飞机（或舰艇）结构的优化设计，提高飞机（或舰艇）的隐身性能，全面提升探测、通信和干扰与抗干扰能力，有效提高作战效能和快速反应能力，降低全寿命使用周期的保障费用。雷达-电子战-通信一体化代表着未来机动平台多传感器系统发展的必然趋势，也可以说是这类多传感器迈向综合领域的一次革命，它们是集中了现代光电子科学技术各学科成就的高科技系统。较先进的发展中国家已在竞相发展。因此出版此类书籍对促进军事现代化有重要价值。目前，这类系统在设计上采用模块化、综合化、智能化和网络化结构，把多种光电子信息技术功能集于一体，通过软件重新编程使系统具备不同功能，实现具有资源冗余共享、动态重构、高可利用率和简易的可维修性等许多全新概念。雷达一电子战一通信一体化系统尚处于初始阶段，很多问题有待进一步探讨，这正是编写本书的目的。

内容概要

本书是近代多传感器系统变革的新技术和新体制的集中体现，代表未来作战平台多传感器系统发展的必然趋势，是集中了现代材料学、光子学、微电子学、光电子技术、微机械技术，尤其是计算机硬件和软件以及软件无线电技术等各学科成就的高科技系统。　　本书共分7章，内容包括：绪论，一体化航空电子系统，航空电子系统的综合传感器系统（ISS），舰用先进多功能射频概念（AMRFC），航空（或舰用）电子系统的综合射频孔径，航空（或舰用）电子系统的统一光电网络和航空（或舰用）电子软件架构设计技术。　　本书题材新颖，论述简明，由部件到整机紧密联系目前国内外多传感器综合的新概念和新技术，可供从事雷达、电子战和通信工程的广大科技人员阅读参考。

书籍目录

第1章 绪论　1.1 概述　1.2 雷达一通信一体化概念　　1.2.1 雷达信号与通信信号的特点　　1.2.2 雷达增加通信功能的可行性　1.3 雷达一电子战一体化概念　1.4 雷达一电子战一通信一体化概念　1.5 航空电子系统一体化的若干重要技术简介　　1.5.1 航空电子系统综合设计技术　　1.5.2 综合处理系统技术　　1.5.3 共享孔径技术和有源相控阵技术　　1.5.4 综合传感器技术和共用模块设计技术　　1.5.5 总线技术和统一网络技术　　1.5.6 综合显控记录技术　　1.5.7 软件技术和软件无线电技术　　1.5.8 数据融合技术　1.6 航空电子系统一体化的技术特征　　1.6.1 采用多功能共用模块　　1.6.2 资源冗余　　1.6.3 动态重构　　1.6.4 高利用率和可维修性？　　1.6.5 硬件和软件均采用开放式结构　1.7 一体化电子系统中综合化和模块化之间的关系　　1.7.1 综合化和模块化之间的关系　　1.7.2 只有模块化，没有综合化技术，就无法实现系统一体化第2章 一体化航空电子系统　2.1 概述　2.2 新一代航空电子系统结构的发展过程　2.3 “宝石柱”计划　　2.3.1 概述　　2.3.2 “宝石柱”计划构成的系统　　2.3.3 “宝石柱”计划的特点　　2.3.4 ATF飞机的航空电子设备的综合化设计简介　2.4 “宝石台”计划　　2.4.1 概述　　2.4.2 未来军用航空电子的发展趋势　　2.4.3 JSF航空电子设备简介　2.5 “宝石柱”的通用综合处理器　　2.5.1 F一22的航空电子系统核心处理子系统结构　　2.5.2 F一22的通用综合处理器技术分析　2.6 “宝石台”的综合核心处理器　　2.6.1 F一35的综合核心处理器技术分析　　2.6.2 “宝石台”的综合核心处理器系统级要求　　2.6.3 共用多芯片处理器　　2.6.4 公共控制单元　　2.6.5 共用模块　　2.6.6 共用处理单元第3章 航空电子系统的综合传感器系统（ISS）　3.1 概述　3.2 传感器射频综合频段划分　3.3 ISS的功能和要求　3.4 ISS的实现途径　　3.4.1 传感器内部功能横向划分及综合　　3.4.2 实现射频综合方法分析　　3.4.3 ISS的构成方案　3.5 综合传感器系统的论证结果　　3.5.1 ISS系统的工程流程　　3.5.2 需求的下行分析流程　　3.5.3 综合RF系统的定义　　3.5.4 基线ISS的结构　　3.5.5 ISS的RF线程　　3.5.6 开放式系统结构　　3.5.7 ISS的项目规划　　3.5.8 两个小组的ISS验证计划　　3.5.9 ISS的验证结果　3.6 综合射频传感器的开放系统结构　　3.6.1 概述　　3.6.2 OSA的若干定义　　3.6.3 OSA的特性　　3.6.4 ISS的构形原理和OSA的实现途径　3.7 开放式系统结构标准体系简介　　3.7.1 软件标准　　3.7.2 封装与接口标准　　3.7.3 通信与网络标准　　3.7.4 共用功能模块标准　　3.7.5 综合传感器标准　　3.7.6 系统级标准　3.8 “宝石台”的综合射频系统简介第4章 舰用先进多功能射频概念（AMRFC）第5章 航空（或舰用）电子系统的综合射频孔径第6章 航空（或舰用）电子系统的统一光电网络第7章 航空（或舰用）电子软件架构设计技术缩略语参考文献

章节摘录

插图：随着技术的发展，作战平台面临的威胁日益增多，其工作的电磁环境也日渐复杂。一方面为提高生存率，作战平台不得不配备越来越多的电子设备。尤其是机动平台，如战机、战舰甚至战车，都必须同时装备用于雷达、通信和电子战等的电子设备。而且，为提高其有效辐射功率，往往还需要增大发射机功率和发射天线增益，而这又导致了天线几何尺寸的增加。另一方面，用于雷达、电子战和通信等的电子设备的增加不但要消耗大量的能源，占据更多的空间，而且削弱了作战平台的机动能力，增加了雷达反射截面积，降低了其在现代电磁环境中的抗干扰能力和现代武器装备系统的整体作战效能。当今，任何单一的电子装备或多种电子装备的简单叠加都难以对付敌方综合性高科技电子兵器，难以确保实施有效和可靠的通信、探测和压制。因此，必须把不同种类、不同用途的电子设备与当代先进的光子和电子信息技术有机结合，构成综合性的光子和电子信息技术体系，使其具有光电子探测、通信和对抗三大功能。随着信息技术和武器攻防系统的迅速发展，为适应现代战争环境的需要，应运而生一种特殊光电子装备——一体化的雷达-电子战-通信系统，这是一个全新的综合性课题。未来不但要考虑同一平台内光电子系统的综合化问题，还要考虑不同平台间构成的一个大系统的综合化问题。有了这样的一体化系统，不但可以随时收集、分析任何地区的动态信息，而且可以方便、安全地传递命令和瞄准目标，以便从任何有利的地点对目标实施攻击。这类系统在设计上采用了模块化、综合化和智能化结构，把应用光电子信息技术的多种系统功能集于一体，通过软件重新编程使系统具备不同的功能，从而实现具有资源冗余共享、动态重构、高作战可利用率和简易的可维修性等许多全新概念的综合系统。先进的综合电子系统代表了目前运动作战平台装备的发展方向，其典型代表是美军F-22战斗机和F-35联合攻击机上的综合航空电子系统。俄罗斯刚试飞的第五代战机T-50也具有先进的航空电子系统。同样，舰载或车载也有先进的综合电子装备系统。这类系统首先以有源相控阵实现了雷达、电子战和通信多种射频功能的综合。目前，世界各国都在积极探讨对策，并发展自己的综合电子系统。

编辑推荐

《雷达-电子战-通信一体化概论》是由国防工业出版社出版的。

用户评论 (总计6条)

•   系统融合是大趋势 雷达和通信是不可或缺的
•   介绍的内容丰富、全面
•   挺好，挺专业的
•   这本书算是把射频一体化说的比较明白的，但是依然还是洋务运动的路数。谈美军，谈技术，就是不谈管控。似乎更像是情报资料学习之后的读书笔记，不过客观的讲，作者算是比较本分的，没有买帮们的假洋腔。
  
  射频一体化算是一个小趋势，特别是在用频比较集中的场合，比如航空、航天和航海。对于其他用频场地，可能阵列化相控体制比较好，不过最好还要用空间谱估测技术进行校准，这个问题另谈。
  
  要实现一体化首先要功能模块化和离散化，否则难以进行功能替代和共享。这本书的内容基本上也就是在模块这个层面上谈，最终却没有说另一个关键问题：离散的构件如何受控的以替代和共享方式形成射频系统，重组之后的射频系统效能与专属模块组合而成的射频系统在效能上如何对比？于是我们看到了枝杈，却实在不太清楚枝杈怎么就成树木了。
  
  这本书阐述了系统可以离散为模块，功能近似或相同的模块可以相互替代，那么进一步，模块如何相互关联构成系统的？构成系统的原则是什么？再进一步，如何设计模块，使其能够受控的与其他模块组合形成功能系统？后两者本书没提到，我个人根据自己的经验和思考补充一下，仅作参考：
  
  第一个问题，模块形成系统的构型问题。实际上是一个基于效能的柔性构型问题，各功能模块自己的指标是相对固定的，相互关联时必然导致这样那样的匹配问题，于是关联后的模块联合体，总体指标只会比原来各自的指标要低，也就是1+1=2的情况不可能，更别说大于了。逐级关联，每次的指标只会越来越低，机械学上对类似情况给了个名字叫公差，也就有了公差配合。系统构成也有类似公差配合的问题，就是要研究如何最小匹配损耗。
  
  于是有了柔性构型的理念，如上所说柔性构型必然是退化构型。
  
  柔性构型有两条路可以走，一种是着眼模块关联的协同优化方法（具体讲方法比较多：复杂群决策方法、动力学方法、熵变方法、元激励方法，等等），如何尽可能发挥各模块最大指标，最终形成综合效能最大的系统。
  
  另一种是着眼系统整体效能需求的退化方法（具体讲方法也比较多：免疫方法、竞争退化方法，褪火方法，等等），就是在已知系统效能预期和各模块指标的前提下，分析如何使关联后的模块联合体指标尽可能少削减。从工程数学看，前者一般是最求极值，很难溯源，而且收敛的比较慢，但得到的往往是最优解，也比较容易分析系统脆弱分布，后者一般是追求数学期望，有较好的溯源性，收敛较快，但是往往不是最优解，很难确保效费比，对系统脆弱分布不敏感。
  
  现在开始又有一种以博弈论为基础的柔性构型方法，也有两个路子，一个是以关联效能满足明确期望为目标的自身退化方法，另一个是以自身指标最优为目标的环境优化方法。思路比较新颖，好像是04年之后开始兴起的，但是理论还不成熟，工程案例也不具代表性，至少我不知道。大家可以关注。
  
  第二个问题，基于效能预期的模块设计问题。已知模块的预期使用环境和构型后的指标预期之后，回头来看，模块的指标可能未必就要那么极端。这个问题实际上相对比较成熟，蓝点理论、褪火理论、系统熵、等等。但是以往都是相对静态的分析系统自身，少有把系统预期的业务负载计算进来，近年来，以元激励方法为代表的动态构型理论逐渐成熟，回过头来对指标设计和匹配设计就有了新的手段和理念。说实话这部分各种方法、理论比较多，也都有相应的工程案例可以支撑各自的学说，很难说谁好谁差，只能就事论事了。
  
  这也是我近两年一直在思考的问题，有一些想法，但是还很不成熟，不敢误导各位读者，算抛个板砖：能否从环境熵的角度去规划系统，然后以框架结构法，根据系统体系结构建立指标交换矩阵，逐级分解到模块？这个方法，实际上是综合了环境熵、体系结构、框架功能三种方法，始终围绕指标交换矩阵来做文章。
  
  以上，仅作个人注脚。客观的讲，这本书还是比较务实的，可做参考。
•   挺好的书，印刷质量不太好
•   这方面专业书不多，有较好的参考价值