彭祥龍??

（成都天奧信息科技有限公司，成都611731）

船用導(dǎo)航雷達(dá)的技術(shù)發(fā)展及最新應(yīng)用?

彭祥龍??

（成都天奧信息科技有限公司，成都611731）

民用船舶是導(dǎo)航雷達(dá)的主要市場(chǎng)，成本與性價(jià)比需求決定了船用導(dǎo)航雷達(dá)與軍用雷達(dá)大不相同的發(fā)展進(jìn)程。簡(jiǎn)述了導(dǎo)航雷達(dá)市場(chǎng)行情，技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，并介紹了導(dǎo)航雷達(dá)在安全監(jiān)視、生態(tài)保護(hù)等非導(dǎo)航領(lǐng)域的最新應(yīng)用。

船用導(dǎo)航雷達(dá)；固態(tài)發(fā)射機(jī)；安全監(jiān)視；生態(tài)保護(hù)

1 引言

導(dǎo)航雷達(dá)安裝在各類船舶上，探測(cè)船舶載體周圍的各類物體，如船只、航標(biāo)、橋墩、堤岸、浮冰、海島、冰山、海岸線等，給船員提供直觀清晰的目標(biāo)距離與方位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要發(fā)出警告信息，規(guī)避危險(xiǎn)障礙物，防止碰撞事故，保證船舶安全航行或順利泊錨。

自1904年德國(guó)人Chrisian Hulsmeyer申請(qǐng)了單站脈沖雷達(dá)專利并推銷用于海上艦船防撞以來(lái)［1］，船用導(dǎo)航雷達(dá)已歷經(jīng)了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。1946年出現(xiàn)了最早的商業(yè)海用雷達(dá)；1960年，海洋生命安全國(guó)際會(huì)議建議使用雷達(dá)防止船舶碰撞事故，1974年，該會(huì)議規(guī)定商船必須裝備雷達(dá)；1977年，美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)頒布規(guī)定，要求所有進(jìn)入美國(guó)水域的船只裝備并使用避碰系統(tǒng)，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)雷達(dá)標(biāo)繪儀（ARPA）的迅速發(fā)展［2］。

20世紀(jì)80年代，軍用雷達(dá)技術(shù)快速發(fā)展，人們樂(lè)觀地認(rèn)為船用導(dǎo)航雷達(dá)技術(shù)也會(huì)突飛猛進(jìn)，甚至設(shè)想應(yīng)用脈沖多普勒、相控陣、合成孔徑成像、超視距探測(cè)等技術(shù)體制［3］。30年過(guò)去了，船用導(dǎo)航雷達(dá)技術(shù)與軍用雷達(dá)技術(shù)的差距卻越來(lái)越大，除了屈指可數(shù)的新技術(shù)，如波導(dǎo)縫隙陣列天線、固態(tài)調(diào)制器、數(shù)字終端顯示、數(shù)字信號(hào)處理、固態(tài)功放、連續(xù)波等，其余變化都是小改小革，如組合導(dǎo)航（接入船舶自動(dòng)識(shí)別設(shè)備、運(yùn)行電子海圖）、波束銳化、雙量程顯示等，而非雷達(dá)體制上的根本變化。時(shí)至今日，無(wú)論軍用還是民用船舶，仍然大量使用磁控管導(dǎo)航雷達(dá)，甚至連數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)都未廣泛使用。究其原因，民用船舶是導(dǎo)航雷達(dá)的主要市場(chǎng)，成本與性價(jià)比是首要因素。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致雷達(dá)的重心放在了產(chǎn)品的價(jià)格而不是新技術(shù)應(yīng)用上，除非有法律條文明確規(guī)定，否則那些價(jià)格居高不下的技術(shù)就一直得不到應(yīng)用。

最近10年，世界經(jīng)濟(jì)、消費(fèi)電子技術(shù)與航運(yùn)業(yè)欣欣向榮，船用導(dǎo)航雷達(dá)迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。本文簡(jiǎn)述了導(dǎo)航雷達(dá)市場(chǎng)行情，說(shuō)明了技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，并介紹了導(dǎo)航雷達(dá)在安全監(jiān)視、生態(tài)保護(hù)等非導(dǎo)航領(lǐng)域的最新應(yīng)用。

2 船用導(dǎo)航雷達(dá)的市場(chǎng)

整個(gè)船舶市場(chǎng)可分為漁業(yè)，航運(yùn)（貨運(yùn)、客運(yùn)），游艇，公務(wù)（海監(jiān)、漁政、海關(guān)、搜救）與軍船5類。漁業(yè)和航運(yùn)是導(dǎo)航雷達(dá)最大的用戶，公務(wù)、遠(yuǎn)洋貨運(yùn)與軍船是導(dǎo)航雷達(dá)的高端用戶。

根據(jù)文獻(xiàn)［2］，全球遠(yuǎn)洋雷達(dá)市場(chǎng)每年約25 000套；其他商船、漁船與游艇，僅僅美國(guó)與遠(yuǎn)東地區(qū)，S頻段（3 GHz）雷達(dá)市場(chǎng)約30 000套，X頻段（9 GHz）雷達(dá)市場(chǎng)約800 000套。

另?yè)?jù)中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒［5］，2011年全國(guó)機(jī)動(dòng)漁船67.25萬(wàn)艘，其中捕撈漁船43.09萬(wàn)艘；據(jù)中國(guó)航運(yùn)行業(yè)年度報(bào)告，截至2009年底，全國(guó)擁有內(nèi)河運(yùn)輸船舶16.48萬(wàn)艘，沿海運(yùn)輸船舶1.001 8萬(wàn)艘，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶2 079艘。目前，國(guó)內(nèi)游艇市場(chǎng)還不成氣候，公務(wù)船與軍用船舶規(guī)模約1 000余艘。

根據(jù)國(guó)際海事組織的規(guī)定，海上生命安全公約（SOLAS）涉及的所有船只（超過(guò)300噸的船舶）都必須裝備9 GHz雷達(dá)，大型商船還必須裝備3 GHz雷達(dá)。實(shí)際上，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，噸位很小的各種船舶也都裝備了導(dǎo)航雷達(dá)。

最初導(dǎo)航雷達(dá)由軍工單位研制生產(chǎn)。當(dāng)民用船舶成為導(dǎo)航雷達(dá)的主要用戶，軍用雷達(dá)廠商幾乎都退出了導(dǎo)航雷達(dá)領(lǐng)域。目前國(guó)際上知名的導(dǎo)航雷達(dá)廠商有英國(guó)的Kelvin Hughes、Raymarine，日本無(wú)線（JRC）、古野（FURUNO），以及其他歐洲公司（Simrad等）。

龐大的船舶保有量給導(dǎo)航雷達(dá)提供了巨大的市場(chǎng)空間，以每年改造新置10%計(jì)算，僅國(guó)內(nèi)市場(chǎng)年需求量就達(dá)數(shù)萬(wàn)套。也因?yàn)槿绱?，?guó)內(nèi)眾多的私人作坊與企業(yè)紛紛加入導(dǎo)航雷達(dá)研發(fā)大軍，進(jìn)一步加劇了競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。

3 導(dǎo)航雷達(dá)的主流技術(shù)

船用導(dǎo)航雷達(dá)主要有S（2.9～3.1 GHz）與X（9.3～9.5 GHz）兩個(gè)頻段。S頻段射頻信號(hào)在雨霧中的衰減小，海雜波平均后向散射系數(shù)低，惡劣氣候與高海況情況下，性能較好；X頻段天線尺寸小，角度分辨率高。通常中型以上船舶同時(shí)裝備X頻段與S頻段兩套雷達(dá)，其他船舶只安裝X頻段雷達(dá)。

3.1 雷達(dá)體制

船用導(dǎo)航雷達(dá)采用實(shí)波束成像體制，探測(cè)船舶載體周圍的環(huán)境，船員根據(jù)雷達(dá)圖像選擇航道，規(guī)避障礙物。具有ARPA功能的雷達(dá)，通過(guò)存儲(chǔ)多幀數(shù)據(jù)，采用邊掃描邊跟蹤技術(shù)，連續(xù)自動(dòng)地計(jì)算模擬、繪圖、判斷，給船員提供信息豐富的現(xiàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，并根據(jù)相關(guān)準(zhǔn)則自動(dòng)報(bào)警，可適應(yīng)多船相遇、快速逼近和頻繁機(jī)動(dòng)的局面。

根據(jù)雷達(dá)測(cè)量距離的原理，導(dǎo)航雷達(dá)分為脈沖與連續(xù)波體制；根據(jù)發(fā)射機(jī)形式，分為磁控管與固態(tài)發(fā)射機(jī)；根據(jù)天線口徑大小，導(dǎo)航雷達(dá)可分為盤式與桿式雷達(dá)；根據(jù)信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)的手段，分為模擬與數(shù)字信號(hào)處理。

當(dāng)前市場(chǎng)上的多數(shù)產(chǎn)品采用點(diǎn)頻脈沖信號(hào)形式、磁控管發(fā)射機(jī)、桿式天線、模擬信號(hào)處理。

脈沖雷達(dá)發(fā)射與接收信號(hào)在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)，允許很大的發(fā)射功率，目標(biāo)探測(cè)距離遠(yuǎn)，距離盲區(qū)取決于脈沖信號(hào)寬度與收發(fā)切換時(shí)間，相對(duì)較大。連續(xù)波雷達(dá)同時(shí)發(fā)射和接收，理論上沒(méi)有距離盲區(qū)，距離分辨率可以做得很高。因?yàn)槭瞻l(fā)隔離度的影響，連續(xù)波雷達(dá)發(fā)射功率一般較小，探測(cè)距離較近；考慮到結(jié)構(gòu)與成本，天線口徑不大，方位分辨率不高。瑞典的Pilot、波蘭的CRM以及Lowrance等公司開(kāi)發(fā)的BR24［6］是典型的連續(xù)波導(dǎo)航雷達(dá)產(chǎn)品。圖1為連續(xù)波導(dǎo)航雷達(dá)與固態(tài)脈沖發(fā)射機(jī)。

圖1 連續(xù)波導(dǎo)航雷達(dá)與固態(tài)脈沖發(fā)射機(jī)Fig.1 Continue-wave navigation radar and solid state pulses transmitter

采用MOSFET開(kāi)關(guān)做調(diào)制器的空腔磁控管發(fā)射機(jī)，效率高，脈沖前后沿陡峭，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉。磁控管發(fā)射機(jī)一直是改善導(dǎo)航雷達(dá)性能的主要對(duì)象，目前其壽命達(dá)到3 000 h，輸出信號(hào)頻譜較寬，且頻率穩(wěn)定度較差。

固態(tài)發(fā)射機(jī)在民航與軍用雷達(dá)領(lǐng)域早已應(yīng)用多年，但直到最近，英國(guó)［7］與日本才先后推出S與X頻段固態(tài)發(fā)射機(jī)船用導(dǎo)航雷達(dá)。固態(tài)功放的好處眾所周知：可靠性遠(yuǎn)高于磁控管，達(dá)到50 000 h，產(chǎn)品全壽命周期成本低；純低壓發(fā)射，安全性高；帶外輻射低，對(duì)其他設(shè)備影響小，電磁兼容性好；發(fā)射機(jī)瞬時(shí)啟停，不需要任何預(yù)熱時(shí)間；采用脈沖壓縮信號(hào)，可降低射頻峰值功率100倍以上；提高距離分辨率的同時(shí)，作用距離更遠(yuǎn)；實(shí)現(xiàn)相參信號(hào)處理，目標(biāo)檢測(cè)能力更強(qiáng)；工作帶寬更寬，可實(shí)現(xiàn)頻率分集抑制海雜波。

3G／4G無(wú)線通信應(yīng)用與寬禁帶半導(dǎo)體器件飛速發(fā)展，S頻段固態(tài)功放的價(jià)格大幅度跳水。當(dāng)今，頻譜資源越來(lái)越緊張，電磁干擾管理越來(lái)越嚴(yán)格，人們相信，固態(tài)發(fā)射機(jī)將是磁控管發(fā)射機(jī)的唯一替代者。

為適應(yīng)小噸位船舶的安裝空間，并降低雷達(dá)對(duì)抗風(fēng)能力以及驅(qū)動(dòng)功率的要求，小口徑天線雷達(dá)通常設(shè)計(jì)成盤式，天線、信道、信號(hào)處理等硬件都安裝在罩內(nèi)，天線罩不旋轉(zhuǎn)。

如圖2所示，桿式雷達(dá)天線口徑較大（X頻段大于1.2 mm，S頻段大于3 m），波束窄。天線與信道分別裝在天線罩與底座內(nèi)，用旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接，天線罩與天線一起旋轉(zhuǎn)。

圖2 脈沖體制盤式與桿式導(dǎo)航雷達(dá)Fig.2 Radome and open array marine pulse navigation radars

20世紀(jì)70年代數(shù)字技術(shù)即開(kāi)始進(jìn)入雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，但直到21世紀(jì)才應(yīng)用于船用導(dǎo)航雷達(dá)，這主要得益于移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)及其他消費(fèi)電子產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，降低了A／D、DSP、FPGA以及RAM等數(shù)字器件的成本。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)大大提高了導(dǎo)航雷達(dá)抑制雜波、目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤的能力。

綜合考慮性能與價(jià)格因素，每種體制與技術(shù)都有自己的最佳應(yīng)用范圍，不可能盡善盡美［8］。表1綜合比較了5種導(dǎo)航雷達(dá)的應(yīng)用特點(diǎn)。

表1 船用導(dǎo)航雷達(dá)技術(shù)體制與應(yīng)用比較Table 1 Comparison of marine radar technology systems and their applications

3.2 組合導(dǎo)航與信息融合

現(xiàn)代船舶已經(jīng)普遍裝備船舶自動(dòng)識(shí)別設(shè)備（AIS）、全球定位設(shè)備（GPS），以及電子海圖（ECS），相對(duì)于雷達(dá)的非協(xié)作式目標(biāo)探測(cè)，AIS通過(guò)船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）獲得船舶交通信息，是協(xié)作式目標(biāo)信息獲取手段。AIS獲得的目標(biāo)位置信息完全獨(dú)立于雷達(dá)，不擔(dān)心目標(biāo)被大型船舶或島嶼遮擋。

ECS能顯示港口、島嶼、淺灘、航標(biāo)、海底障礙物等豐富導(dǎo)航信息，但其信息有一定時(shí)效性。GPS或“北斗”則能準(zhǔn)確定位船舶的地理坐標(biāo)，并給出一定精度的航向數(shù)據(jù)。

雷達(dá)、AIS、ECS與GPS結(jié)合，在雷達(dá)顯控終端上關(guān)聯(lián)顯示，甚至信息融合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，隨時(shí)顯示船舶載體周圍當(dāng)前的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)目標(biāo)信息，大大增強(qiáng)了雷達(dá)在復(fù)雜環(huán)境中檢測(cè)目標(biāo)的能力，減少了虛警與漏警，提高了目標(biāo)跟蹤能力與避碰能力。

把GPS天線安裝在雷達(dá)機(jī)座上，接收處理模塊內(nèi)置在機(jī)座內(nèi)，可取消雷達(dá)的GPS外置接口。至于計(jì)程儀、羅經(jīng)（電羅經(jīng)或磁羅經(jīng)），則是APAR雷達(dá)必須接入的數(shù)據(jù)輸入源。

3.3 波束銳化

天線波束愈窄，方位分辨率愈高，雷達(dá)圖像愈清晰。物理波束寬度取決于射頻頻率和天線口徑大小，實(shí)際應(yīng)用中大口徑天線受到成本與安裝條件的限制，用信號(hào)處理方法改善雷達(dá)角度分辨力受到越來(lái)越多的關(guān)注和研究。

譜估計(jì)、反卷積［9］以及濾波算法［10］最先用于改善雷達(dá)角度分辨力，但其理論基礎(chǔ)與實(shí)際應(yīng)用效果還沒(méi)有定論［1］。

天線波束掃過(guò)目標(biāo)的時(shí)候，回波幅度受到波束形狀的調(diào)制：即波束中心對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，回波幅度大；波束邊緣對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，回波幅度小。Torres和Curtis提高方位數(shù)據(jù)采樣率，并用窗函數(shù)加權(quán)，實(shí)現(xiàn)波束銳化，據(jù)稱可有效改善雷達(dá)圖像的方位分辨率與距離分辨率［11］，在氣象雷達(dá)上廣泛使用。

提高方位數(shù)據(jù)率并加權(quán)實(shí)現(xiàn)波束銳化，可稱為目標(biāo)分離技術(shù)，地圖測(cè)繪應(yīng)用時(shí)，可獲得很好的顯示效果，但本質(zhì)上并不能提高雷達(dá)分辨兩個(gè)角度目標(biāo)的能力［12］。

3.4 顯控終端

電視、計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字娛樂(lè)終端的巨大消費(fèi)需求，促成了數(shù)字存儲(chǔ)、傳輸與顯示技術(shù)的親民價(jià)格。導(dǎo)航雷達(dá)各組成設(shè)備中，唯有顯控終端能夠同步應(yīng)用最先進(jìn)的技術(shù)。

新上市的導(dǎo)航雷達(dá)普遍采用LCD、LED窄邊顯示器，分辨率高，響應(yīng)時(shí)間快，亮度高，功耗低，并大量應(yīng)用觸摸屏。

新穎美觀的顯示器配合強(qiáng)勁的圖像處理引擎，導(dǎo)航雷達(dá)不僅能夠顯示3D海圖，疊加或者分屏顯示海圖與雷達(dá)圖像，還可以分屏同時(shí)顯示、更新遠(yuǎn)近兩個(gè)不同量程的雷達(dá)圖像，在近量程屏幕上設(shè)定參數(shù)定位飛鳥或航標(biāo)，在遠(yuǎn)量程屏幕上導(dǎo)航，大大豐富了船員感知船舶航行信息的能力。

4 導(dǎo)航雷達(dá)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

船用導(dǎo)航雷達(dá)的技術(shù)發(fā)展受成本價(jià)格主導(dǎo)，應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)克制而緩慢，總體說(shuō)來(lái)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同期的軍用雷達(dá)，雖然也不乏一些亮點(diǎn)技術(shù)，如多極化雷達(dá)、X／S雙頻段天線、低剖面的波導(dǎo)縫隙介質(zhì)天線，但高端的諸如相控陣天線、合成孔徑成像等技術(shù)基本上很難應(yīng)用到船用導(dǎo)航雷達(dá)領(lǐng)域。

4.1 近期改進(jìn)

近期的改進(jìn)仍將圍繞數(shù)字電路硬件、信號(hào)處理算法、信息融合3個(gè)方面進(jìn)行。硬件方面，信號(hào)處理與數(shù)據(jù)處理（ARPA）普遍采用基于A／D、DSP、FPG加RAM的平臺(tái)架構(gòu)；顯控終端采用高性能低功耗的嵌入式處理平臺(tái)，高亮、高分辨率與低功耗的LCD、LED顯示器，高檔設(shè)備還要使用圖形加速器。顯控終端的另一個(gè)發(fā)展方向是直接選購(gòu)商貨用架產(chǎn)品（COTS），既節(jié)省研發(fā)費(fèi)用，還能同步應(yīng)用最先進(jìn)的顯示與處理技術(shù)。

算法與軟件方面，各種先進(jìn)的雜波與干擾抑制算法、恒虛警檢測(cè)算法、波束銳化算法、跟蹤算法將在數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)上大展身手，提升雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)能力，改進(jìn)雷達(dá)圖像顯示效果。

針對(duì)大型船舶，將多部雷達(dá)（S／X不同頻段，或者船體四周安裝的同型雷達(dá)）與多種傳感器（如攝像機(jī)、夜視儀）的探測(cè)信息通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)街醒胗?jì)算機(jī)，進(jìn)行信息融合處理，改善船舶在惡劣氣候條件下感知環(huán)境的能力，提高船舶的近區(qū)安全監(jiān)視能力。

4.2 未來(lái)發(fā)展

憑借高距離分辨率與高可靠性，連續(xù)波雷達(dá)將逐步奪取盤式脈沖雷達(dá)的市場(chǎng)份額；而固態(tài)發(fā)射機(jī)脈沖導(dǎo)航雷達(dá)因?yàn)橄鄬?duì)較高的成本，近期主要爭(zhēng)取高端用戶。

雖然S頻段固態(tài)發(fā)射機(jī)的價(jià)格已經(jīng)很低，但S頻段導(dǎo)航雷達(dá)僅占整個(gè)市場(chǎng)的很小一部分，對(duì)技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)作用較小。

雷達(dá)電子戰(zhàn)給艦載雷達(dá)帶來(lái)的特殊壓力，以及海岸警衛(wèi)、海上緝私等公務(wù)應(yīng)用，需要導(dǎo)航雷達(dá)提供更高的性能；大批各型軍用X頻段雷達(dá)相繼服役，有力推動(dòng)了固態(tài)發(fā)射機(jī)的成本控制。因此，X頻段固態(tài)功放脈沖多普勒導(dǎo)航雷達(dá)有望快速形成規(guī)模，如果X頻段寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)迅速成熟，則其發(fā)展會(huì)更加快速。

除了穩(wěn)步發(fā)展固態(tài)發(fā)射機(jī)、脈沖壓縮導(dǎo)航雷達(dá)，未來(lái)十余年，人們可能更傾向于接受動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、一維距離像、中頻采樣、單脈沖測(cè)量以及穩(wěn)定波束指向等常規(guī)技術(shù)。

5 導(dǎo)航雷達(dá)新的應(yīng)用領(lǐng)域

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的大規(guī)模實(shí)際使用與改進(jìn)，當(dāng)前的船用導(dǎo)航雷達(dá)性能已經(jīng)能夠滿足多數(shù)普通用戶的需求，廉價(jià)可靠。除了港口交通管理之外，人們還將其擴(kuò)展用于安全監(jiān)視、環(huán)境與生態(tài)保護(hù)等新的領(lǐng)域［13－14］。

船用導(dǎo)航雷達(dá)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單升級(jí)，如提高發(fā)射功率、擴(kuò)大天線口徑、改善目標(biāo)跟蹤能力、增加輸入輸出接口等，就可以應(yīng)用于港口交通管理。因?yàn)槌杀疽笙鄬?duì)寬松，大型港口的交通管理也選用先進(jìn)的相控陣與多極化體制雷達(dá)。圖3所示為導(dǎo)航雷達(dá)用于機(jī)場(chǎng)飛鳥監(jiān)視、風(fēng)電場(chǎng)飛鳥保護(hù)。

圖3 導(dǎo)航雷達(dá)用于機(jī)場(chǎng)飛鳥監(jiān)視、風(fēng)電場(chǎng)飛鳥保護(hù)Fig.3 Aircraft birdstrike avoidance radar system，wind energy bird＆bat protection radar system，both based on marine navigation radar technology

5.1 安全監(jiān)視

民用與軍用機(jī)場(chǎng)、靶場(chǎng)、航天發(fā)射中心等要地的空域安全監(jiān)視任務(wù)，過(guò)去通常選用昂貴的兩坐標(biāo)、三坐標(biāo)監(jiān)視雷達(dá)來(lái)完成，用于監(jiān)視擅自闖入的鳥群、無(wú)人航空器等，保障飛機(jī)、乘客與要地的安全。現(xiàn)在，可以考慮配置兩套大口徑天線的導(dǎo)航雷達(dá)，分別進(jìn)行水平和垂直掃描，實(shí)現(xiàn)三維覆蓋：方位360°，俯仰高度從地面到6 000 m，距離12～50 km。若多套雷達(dá)組網(wǎng)，可覆蓋更大的區(qū)域。

同樣地，固態(tài)發(fā)射機(jī)脈沖多普勒導(dǎo)航雷達(dá)應(yīng)用于地面監(jiān)視、海洋／海岸監(jiān)視領(lǐng)域，充分發(fā)揮其窄波束、高速掃描的優(yōu)勢(shì)，能夠在雜波環(huán)境下有效檢測(cè)小型、低RCS、機(jī)動(dòng)入侵的目標(biāo)，包括行人、水面游泳者、皮筏等各種小船，作用距離可達(dá)16 km。

寬帶線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)距離分辨率高，尺寸小，重量輕，可以組網(wǎng)應(yīng)用于大型船舶，完整監(jiān)視船舶周圍360°近區(qū)水域，防范海盜、敵方特種部隊(duì)與恐怖分子的襲擊。

5.2 環(huán)境與生態(tài)保護(hù)

地球是人類和其他生物的共有家園。人類活動(dòng)范圍越廣，對(duì)資源的開(kāi)發(fā)越深入，其他生物的活動(dòng)范圍就越受限。當(dāng)今世界，生態(tài)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念深入人心，導(dǎo)航雷達(dá)也可以發(fā)揮其特長(zhǎng)。

各種機(jī)場(chǎng)、濱海和陸上的風(fēng)電場(chǎng)、垃圾填埋場(chǎng)、油氣田、各種礦山的尾礦池，是許多動(dòng)物（特別是飛禽）的生命禁區(qū)，尤其是風(fēng)能發(fā)電場(chǎng)。綠色風(fēng)能飽受詬病的社會(huì)生態(tài)學(xué)缺點(diǎn)就是導(dǎo)致大量的飛鳥死亡，據(jù)估計(jì)，僅陸地上，每個(gè)風(fēng)輪機(jī)每年就可能導(dǎo)致多達(dá)60只飛鳥死亡。

鑒于此，發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家利用導(dǎo)航雷達(dá)檢測(cè)、跟蹤上述禁區(qū)附近的各種生物，并收集、研究飛禽的活動(dòng)信息，保護(hù)候鳥、留鳥、猛禽和蝙蝠，降低其死亡率，稱為探鳥雷達(dá)，其覆蓋范圍：方位360°，高度4 500 m，距離3～10 km。

將雷達(dá)與各種聲學(xué)、光學(xué)等威懾設(shè)備、機(jī)場(chǎng)或風(fēng)電場(chǎng)的系統(tǒng)控制設(shè)備集成起來(lái)，及時(shí)發(fā)出警告，驅(qū)離接近危險(xiǎn)的飛鳥，或者降低風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)速，甚至?xí)簳r(shí)關(guān)閉風(fēng)輪機(jī)，以保護(hù)飛禽，降低死亡率，使生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益之間達(dá)到平衡。

6 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步神速，對(duì)社會(huì)生活影響深遠(yuǎn)，強(qiáng)化了人們對(duì)產(chǎn)品利潤(rùn)的技術(shù)驅(qū)動(dòng)認(rèn)識(shí)；海洋經(jīng)濟(jì)的興盛繁榮也需要導(dǎo)航雷達(dá)技術(shù)趕上時(shí)代的步伐，因此，船用導(dǎo)航雷達(dá)完全有可能由此得到快速發(fā)展，在這方面，英國(guó)廠商一直走在前面。

與國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)業(yè)一樣，船用導(dǎo)航雷達(dá)產(chǎn)業(yè)必須改變低水平引進(jìn)仿制，大打價(jià)格戰(zhàn)進(jìn)行惡性競(jìng)爭(zhēng)的循環(huán)怪圈，這既需要生產(chǎn)廠商的自覺(jué)自律，也需要國(guó)家適當(dāng)調(diào)整相關(guān)政策與標(biāo)準(zhǔn)加以引導(dǎo)。

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PENG Xiang-long was born in Bazhong，Sichuan Province，in 1971.He is now a senior engineer.His research concerns radar system.

Email：13648099299＠139.com

Technology Evolution and New Applications of Marine Navigation Radar

PENG Xiang-long
（Chengdu Spaceon Technology Co.，Ltd.，Chengdu 611731，China）

Civil watercrafts are the main market with which marine navigation radars are concerned.The requirements of low cost and appropriate performances determine that the developing progress of marine radars are entirely different from that of other military radars.In this paper，the market status，present main technology and future tendency of marine radars are reviewed，some latest applications instead of navigation，such as security＆surveillance and protection of ecological environment，are introduced.

marine navigation radar；solid state transmitter；security＆surveillance；protection of ecological environment

date：2013－06－28；Revised date：2013－08－05

??通訊作者：pxiangl＠sohu.comCorresponding author：pxiangl＠sohu.com

TN95

A

1001－893X（2013）09－1247－06

彭祥龍（1971—），男，四川巴中人，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槔走_(dá)系統(tǒng)。

10.3969／j.issn.1001－893x.2013.09.025

2013－06－28；

2013－08－05