新质低空安全②丨雷达感知的两道难题,组网与识别

新质低空安全②丨雷达感知的两道难题,组网与识别(图1)

上篇提到:在低空安全领域,看见要靠多源融合感知。本篇将聚焦在四种感知手段里的主力雷达上,它如何跨越两道坎:铺成一张无死角的网,以及能不能把一个几乎"隐形"的目标从杂波里识别出来

常规雷达主要面向高空、高速、大目标,而低空安防面对的是低、慢、小的民用无人机,二者在技术诉求上几乎相反。因此,低空探测雷达在体制、频段、算法上都形成了一条专门的技术路线:

新质低空安全②丨雷达感知的两道难题,组网与识别(图2)

这条路线看似清晰,落实起来却并不容易。难点集中体现在三个方面:组网时设备间难以协同统一、真实环境下杂波压制不足导致误报、以及低信噪比下微多普勒特征难以稳定提取。而华诺星空的解法,正是针对这些难点逐一对症展开的。

为什么大多数组网最后变成了堆叠

组网的理想,是让多台雷达协同起来,织成一张无盲区的感知网络。但落到工程上,有三道坎让众多方案难以持续推进:

第一道坎:定制化太重。不同点位的地形、遮挡、探测需求各不相同,传统做法是为每个点位单独定制雷达。成本高、周期长、维护难。这样组网,规模越大越不可持续。

第二道坎:协同不起来。即便把多台雷达拼在一起,如果没有统一的数据格式、航迹关联与调度机制,结果也只是多台雷达各自报警,而不是一张网协同感知。

第三道坎:环境杂波压不住。把雷达部署进真实城市,立刻要面对地物杂波、多径反射、电磁干扰。如果每台雷达都在这些干扰里频繁误报,组网非但不能提升效能,反而会把大量虚假报警放大到整个系统。

新质低空安全②丨雷达感知的两道难题,组网与识别(图3)

三道坎本质上是同一个问题:组网从来不只是增加设备数量的问题,而是一个体制设计+软件协同+算法抗干扰的系统工程。

让雷达标准可复制、软件可定义

硬件通用化+功能软件化,破解定制化重与协同不起来。在DBF与相控阵体制的基础上,华诺星空做得更深,让不同节点共享同一套硬件平台,标准化程度高;每台雷达的能力按需加载、按需更新。同一个硬件平台,通过软件,既可以是广域搜索雷达,也可以是重点跟踪雷达。更进一步,华诺星空打通了低空探测雷达从设计到系统集成的完整产业链条,通过软件动态重构,实现雷达工作模式的一键切换。

新质低空安全②丨雷达感知的两道难题,组网与识别(图4)

认知雷达+杂波建图,破解环境杂波压不住。低空环境里,建筑物、地形反射造成的地杂波,以及云层、降水造成的气象杂波,会严重掩盖微弱的目标回波,这正是微多普勒特征难以提取的根源所在。

华诺星空低空探测雷达基于认知雷达思想,把这一环往深里做:开机后自主感知、智能学习周边环境杂波,实现杂波建图,再据此动态调整工作参数;同时配合自主优化的阵列加权算法,对天线副瓣做深度压制,针对性抑制地面与建筑的多径干扰,把复杂城市环境下的误报,从源头上压下去。

新质低空安全②丨雷达感知的两道难题,组网与识别(图5)

当标准化可复制与抗干扰报得准两个问题被解决,组网就从堆叠变成了真正的面防御。单台雷达守住一条线、一个扇区,组网之后守住的是一片空域、一座城市、一个区域的全域态势。这一图景在真实部署里意味着多台雷达被当作一个整体来调度。

以华诺星空在福建的项目为例,一张多源融合的感知网采用低空探测雷达置于制高点负责远距发现,再以多类设备协同补盲,单点雷达不再孤军奋战,而是作为一张网的远距前哨存在。雷达不必在每一个点位都追求全能,而是在一张网里各司其职,最终拼成全程无盲区的覆盖。

新质低空安全②丨雷达感知的两道难题,组网与识别(图6)

组网之外,如何认出?

组网解决了覆盖,但还有一个问题悬而未决,即便雷达看见了目标,它认得出来吗?这个问题的难度,比想象的更大。因为低空探测雷达要区分的两类目标:无人机与飞鸟,在物理与运动特性上高度重叠:

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两者的雷达散射截面(RCS)几乎处于同一量级,均约0.01平方米,回波比环境杂波还弱10~20dB;尺寸、速度和高度也重合,传统多普勒雷达几乎无从下手。

所以,低空探测雷达真正的考验,不在于回波,而在于能不能从一堆高度相似的回波里,把无人机准确地区分出来。区分这两类目标,行业公认的关键线索,是微多普勒特征。鸟类的振翅频率低、周期长、节奏不规则;无人机的旋翼转动频率极高、周期稳定规律。但这条线索在低空环境里极易被地杂波、气象杂波掩盖,提取难度极大。谁能把微多普勒特征从噪声里稳稳地提取出来,谁就抓住了认得出来的核心。

华诺星空在低空探测雷达上投入核心精力解决的,正是"认得出"。关键在于不把微多普勒这一条线索当作唯一依据,而是融合多个维度的特征来共同判定目标身份。针对无人机、鸟类等低空小目标,华诺星空低空探测雷达融合了三类特征:

微多普勒特征:旋翼高速旋转会产生独特的微动信号,这是无人机区别于一飞而过的飞鸟、随风飘动的气球的"指纹";航迹特征:无人机的飞行轨迹(悬停、折返、俯冲)有其规律,与鸟类振翅、气球飘移存在可区分的模式;气象特征:结合当前气象条件,判断回波是否由雨雾、气流扰动等环境因素造成。

新质低空安全②丨雷达感知的两道难题,组网与识别(图8)

将这三类特征共同输入基于海量真实数据训练的深度学习网络,实现对低空目标的快速、精确识别微多普勒+航迹+气象的多维特征融合,让雷达从看得出有目标,进化到认得清是什么。这对应两个可量化的指标:目标识别准确率≥90%,平均首次识别时间<10秒。

技术地基:全链自研纵深

无论是铺成网,还是认得出,背后依赖的都是同一个东西:从核心器件、算法到系统架构的完整自研能力。

华诺星空在雷达领域的积累,是沿着多种体制并行推进的路线展开的。从广域电子扫描的相控阵体制,到高分辨、目标分选的MIMO体制,再到高分辨率成像的SAR体制,构建起一套"看得见"的技术地基。不同场景与需求,用最匹配的体制去回应,不必用单一技术路线凑合。

新质低空安全②丨雷达感知的两道难题,组网与识别(图9)

而这份自研纵深背后的底气,是二十年的雷达技术沉淀、超过二百项的专利。这意味着华诺星空交付的不是某一款雷达设备,而是一套有自主纵深、能够持续演进的技术能力。这正是"一台能用的雷达"与"一套能真正解决低空难题的雷达体系"之间的距离,是业内少数真正适合大规模组网、全域覆盖的低空探测雷达解决方案。

注:部分图片由AI生成,仅为示意

来源:华诺星空微信公众号

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