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数字阵列!美海军演示全阵元数字波束形成、全软件定义的先进分布式雷达

2021年7月29日,美海军研究实验室宣布,该实验室已于2021年早些时候完成了“灵活分布式阵列雷达”(FlexDAR)的安装,并利用位于马里兰州切萨皮克湾和美国航空航天局(NASA)沃洛普斯飞行设施(位于弗吉尼亚州)的节点开始了演示验证。“灵活分布式阵列雷达”是海军研究实验室提出的构想,旨在演示全阵元数字波束形成(every-element digital beamforming,EEDBF)的天线阵列与网络协调和精确时间同步结合在一起所形成的各项新质和高级能力。全阵元数字波束形成是一项新兴技术,可带来天线能力的巨大飞跃;当它与网络协调和精确时间同步结合在一起时,将赋能各项新质和高级能力。再加上灵活的数字处理,将提供许多远远超出传统阵列和雷达系统的、令人向往的能力。

正在进行演示的“灵活分布式阵列雷达”天线。雷神技术公司也将该雷达天线称为“软件定义的孔径”,并表示天线可同时执行雷达探测、通信和电子战任务。该公司发布的信息还暗示该雷达已采用了下一代氮化镓技术。有关国外氮化镓雷达近年来的部分进展,可参见本条动向提供者于2021年7月8日为本号提供的文章“氮化镓世界!威力倍增,赋能未来:战斗机机载氮化镓有源相控阵雷达大步迈向应用”(点击题名可直接访问)(美国雷神技术公司图片)在分布式配置下运行时,“灵活分布式阵列雷达”在探测距离、跟踪精度和电子防护方面演示了显著的性能改善。每部雷达都工作在S波段、包含一千零八个阵元,都综合了每个阵元的数字发射与接收波束形成,都可在视野内同时形成多个全增益接收波束。这两套“灵活分布式阵列雷达”现在已投入运行,允许在未来数月和数年中开发和演示“灵活分布式阵列雷达”的全部能力。该雷达系统代表了分布式雷达技术的最新水平。美海军研究实验室雷达与信息技术分部的工程师和科学家们领导了“灵活分布式阵列雷达”计划的技术开发。对各阵列的要求也由实验室团队制定,雷神综合防务系统公司(现在叫做雷神技术公司)赢得了建造两个阵列的竞争。实验室人员设计并实现了雷达信号处理和跟踪算法、网络协调技术和被称为“灵活分布式阵列雷达后端”(FBE)的一套高级图形用户界面。雷神公司根据实验室的要求,生产、集成和试验了两个“灵活分布式阵列雷达前端”(FFE)子系统。该子系统用来实现全阵元数字波束形成,并仅通过少量的高速光纤以太网连接和一个单独的公共时钟模拟信号与“灵活分布式阵列雷达后端”集成。“灵活分布式阵列雷达后端”和“灵活分布式阵列雷达前端”都使用开放式标准建造,它们也只是这个全软件定义平台的一种可能配置。

美海军早在2012年3月就发布了“灵活分布式阵列雷达”信息征询书。从那时算起,该雷达也经历了近十年的开发过程,方才取得2021年演示验证的成就(美国雷神技术公司图片)美海军研究实验室和雷神公司的团队集成了这些系统,并且已经验证了“灵活分布式阵列雷达”的许多关键能力,包括低的天线旁瓣电平、多个同时和独立的接收波束、多个同时工作的子孔径、分布式雷达跟踪和数据吞吐量。目前能力验证正在继续进行中,所用的数字试验台将支持先进分布式雷达概念的持续开发和演示。美海军研究办公室(ONR)将“灵活分布式阵列雷达”计划作为“集成桅杆”(InTop)和“创新的海军原型:电磁机动战指挥与控制”计划的一部分,为该计划提供了资助。海军研究办公室创新的海军原型(ONR INP)计划旨在在美海军提出正式的指标要求之前,开发可能提供能力跃升的更高风险的技术。

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