電子科技大學 格拉斯哥學院 2017級顏必行

?2000多年前古羅馬哲學家西塞羅曾經(jīng)說過“誰掌握了海洋，誰就掌握了世界”，而在航海技術和全球貿(mào)易飛速發(fā)展的今天，遠洋貿(mào)易已然成為溝通國與國經(jīng)濟文化的重要渠道。然而，對于船員來講，這從來都不是一份低風險的工作。海嘯、海盜、長時間的海上生活都對船員的身心健康甚至生命安全造成巨大影響。但是通過人力進行航運也有其優(yōu)勢，在應對船只交匯時，人類的靈活性即可發(fā)揮重要作用。如果可以解決相應問題，那么進行無人航運可以大大減輕成本。借鑒汽車領域以GPS為基礎的V2V技術，也許通過天地波超視距雷達群可以進行一定程度上的無人遠洋航運。

?一. 適合遠洋無人航運的雷達類型

?雷達的工作頻率越低，越易受電離層(可反射短波頻段的電波)影響；雷達的工作頻率越高(波長越短)，越易受氣象條件影響。雷達的覆蓋范圍與工作頻率成反比，分辨率和準確度與工作頻率成正比(頻率越高，波長越短，可探測的最小物體長度越小)。常規(guī)微波雷達的探測距離由下式?jīng)Q定： D是雷達探測距離，h1是雷達安裝高度，h2是目標高度。常規(guī)微波雷達發(fā)射的無線電波在傳播中不僅會被山脈等遮蔽，還會受到地球曲率的限制。一般來說建立直視距離超過幾百公里的雷達系統(tǒng)是不切實際的。常規(guī)視距雷達對在地球曲率之下的低空目標無法進行早期預警。為克服視距對常規(guī)微波雷達的限制，人們發(fā)明了短波超視距(Over-The—Horizon，OTH)雷達。與常規(guī)微波雷達相比，短波超視距雷達具有探測距離遠、監(jiān)測范圍廣和反隱身能力等特點。短波超視距雷達具有規(guī)模龐大的發(fā)射及接收天線陣，發(fā)射天線長達幾百上千米，接收天線更是長達數(shù)千米。無線電波朝海面發(fā)射時，在海水表面會存在一種電磁波傳播模式，稱為地波。中／短波頻段的無線電波在海水表面的地波傳播衰減很小，且在一定程度上會沿著彎曲的地球表面?zhèn)鞑?繞射)，彎曲覆蓋到達地平線以下很遠的地方，實現(xiàn)超視距傳播。

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二. 對雷達進行綜合運用加以改進

利用地波的超視距傳播特性進行探測的地波雷達也稱為超視距地波(Over—The—Horizon Surface Wave，OTH-SW)雷達。OTH-SW雷達通常使用4MHz～20MHz頻段，采用垂直極化天線，能探測到海平面視線以下出現(xiàn)的艦船、飛機、冰山和導彈等運動目標，其探測距離根據(jù)發(fā)射功率和頻率的不同可達到200 km～500km。OTH—SW雷達作為一種新興的海洋監(jiān)測技術，其超視距、大范圍、全天候以及低成本等優(yōu)點，可以十分鐘的時間分辨率連續(xù)獲取數(shù)萬平方公里海面的海洋狀態(tài)參數(shù)分布，這是任何其他探測手段無法做到的。超視距天波雷達也稱為OTH-B(Over—The—Horizon Backscattering)雷達。天波雷達是將無線電波斜向投射到電離層，電波通過電離層折射到海面，有一部分電波將沿原來的路徑再次經(jīng)電離層折射到發(fā)射點，被雷達接收機接收，可以實現(xiàn)對８００～３ ５００ ｋｍ 的探測。雖然天波雷達具有探測距離遠的特點，但由于經(jīng)過兩次電子濃度不均勻的電離層，探測精度比較差。

單純利用天波或地波雷達都有其弊端，隨著地波、天波雷達技術發(fā)展日益成熟，基于天波反射／地波繞射傳播模式的天地波高頻雷達系統(tǒng)以其獨特的優(yōu)點受到人們的重視。天地波超視距雷達通過天波發(fā)射模式將高頻段電磁波斜入射到電離層，經(jīng)電離層反射后到達海面，再經(jīng)海面以表面波形式繞射傳播到接收點，實現(xiàn)自上而下地照射探測區(qū)域，實現(xiàn)超遠程探測。與傳統(tǒng)地波雷達相比，天地波雷達只經(jīng)歷單程電波繞射傳播衰減，因此探測距離比地波雷達遠，覆蓋范圍更廣，適合更大范圍海域的監(jiān)視監(jiān)測。相比于天波雷達，天地波雷達經(jīng)過單次電離層反射，電波傳播受電離層等影響較小，信號相參性強于天波雷達，可增加目標的相參積累時間，進而提高對低速目標的發(fā)現(xiàn)概率。另外，地波接收機距離探測目標距離近，接收的回波強，探測可靠性比天波雷達高。因此，天地波雷達既具有天波雷達覆蓋面積大、探測距離遠的特點，又具有地波雷達對艦船目標發(fā)現(xiàn)概率高的特點。此外，天地波雷達屬于雙基地雷達，天波發(fā)射站一般部署在內陸腹地，地波接收設備屬無源接收，具有天然反輻射的抵干擾能力，提高了雷達的生存能力。而且，配合天地波雷達的天波發(fā)射系統(tǒng)，可配合岸基接收陣或者艦載平臺的地波接收，具有很大的靈活性，實現(xiàn)多基地的高頻超視距雷達探測信息網(wǎng)，進一步改善超視距雷達探測的性能。

三. 結論

由此可知，使用天地波雷達，可以對海洋水文情況以及來往船只進行及時的勘察反饋而不需要船員進行偵查或于每艘船只均配備相關雷達系統(tǒng)。加之可以利用天地波雷達偵測范圍遠的特點，在氣象衛(wèi)星的輔助下，提前規(guī)劃好特定航域的船只通行方案，即可大大減輕人工工作壓力，只需對于雷達所反饋的情況，進行遠程操作，又由于海上行船速度較慢，只要及時反饋，規(guī)避風險的時間還是比較充裕的。使用天地波雷達群可以推動遠洋無人航運的發(fā)展，這也需要各國統(tǒng)一部署加強合作，在區(qū)域性經(jīng)濟合作組織開展海洋貿(mào)易（如海上絲綢之路）的過程中，可發(fā)揮重大作用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的天地波超视距雷达在远洋无人航运中的运用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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