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MQ-4C无人侦察机的机载传感器

2015-10-26 12:56| 发布者: cfso5068| 查看: 2654| 评论: 0|原作者: 温杰|来自: 中国航空报

摘要:   作为“全球鹰”的衍生型,MQ-4C“海上信使”(Trion)无人侦察机是诺格公司为美国海军精心设计的一种先进自主飞行器任务系统,主要任务是协同P-8A“海神”反潜巡逻机在大洋上空执行情报、监视与侦察(ISR)任务 ...
MQ-4C无人机在机头下部装有MTS-B系统。
MQ-4C无人机利用MFAS雷达俯瞰海面。
ITT Exelis公司研制的ABSAA雷达无法满足要求。
  作为“全球鹰”的衍生型,MQ-4C“海上信使”(Trion)无人侦察机是诺格公司为美国海军精心设计的一种先进自主飞行器任务系统,主要任务是协同P-8A“海神”反潜巡逻机在大洋上空执行情报、监视与侦察(ISR)任务。根据海上作战需求,该机加装了多种机载传感器,从而可以在更大范围内持续不断地监视海洋或陆地,大大增强战场态势感知能力,并将探测到的潜在目标及时地传送给“海神”,显著缩短“从传感器到射手”的时间。
多功能有源传感器
  MQ-4C无人机完成ISR任务的关键是腹部安装的多功能有源传感器(MFAS)。MFAS雷达是第一种能够从极远的距离对海洋及沿岸进行360度持续覆盖的雷达系统,采用了2D有源电子扫描阵列(AESA),具备海上模式和空地模式,可以远距探测、识别和跟踪海上和沿岸的多个目标。
  这种雷达采用了一个旋转式电子扫描传感器,工作在X波段,通过一个万向支架固定在机身腹部。从工作机理来看,它将电子扫描与机械旋转合为一体,使MQ-4C无人机获得了一个360度视场,而不仅仅只是扫描一侧或另一侧,意味着可以在数百英里上空俯视到下方任何方向的任何目标。
  凭借这种灵活的覆盖能力,MFAS雷达可以对感兴趣的区域进行聚束照射,以更长时间地凝视特定位置,增强在海浪等杂波背景下探测小型目标的性能,使操作员可以更好地跟踪海上目标。该雷达一旦探测到目标,将会以跟踪、单帧快照以及高分辨率快照的不同形式,将数据发送到地面站,同时仍继续保持360度覆盖。
  对海搜索时,MFAS雷达具备跟踪海上目标的海面搜索(MSS)模式和识别舰船的逆合成孔径雷达(ISAR)模式,并能够在各种模式之间敏捷地转换。在MSS模式扫描过程中,边扫描边成像能力可与ISAR功能进行瞬间交替,以得到ISAR的快速成像和较高的距离分辨率。
  对地搜索时,MFAS雷达具有两种合成孔径雷达(SAR)模式。其中,聚束式合成孔径的波束始终指向地面上的固定区域,用于对地面和静止目标成像;条带式合成孔径的波束指向始终保持不变,沿着固定方向实现成像,扫描过的区域呈现条带状,能够在相同时间里对更大范围的区域进行成像。
多频谱目标截获系统
  根据海上任务需要,MQ-4C无人机在机头下采用了雷神公司研制的多频谱目标截获系统(MTS-B)。该系统在万向节中设计有一个惯性测量部件,由固态光纤陀螺和加速度计组成,可以精确测定平台的姿态,生成控制信号,保证转塔内的传感器能够稳定、精确地指示目标。
  MTS-B具备了红外、光电、激光指示等能力,并采用了先进的数字体系结构,可以实现远程空中监视、高空目标截获、跟踪、测距,主要用于侦察和瞄准。借助于MQ-4C无人机配备的先进任务计算机,这种传感器还能自动跟踪和半自动地搜索MFAS雷达发现的目标。
  MQ-4C无人机的先进光学设备还允许其传输潜在目标的图像,并能为特种作战任务提供实时的监视画面。最不可思议的是,该机能够从探测数百英里远的一个可疑雷达跟踪目标的状态,快速下降到最低飞行高度监视目标,甚至识别出舰船尾部的名字,弥补了以往高空广域战略监视飞机的不足。
  该机在技术上最突出特点是把图像融合技术作为标准配置,提高了对图像的处理能力和清晰度。例如,全动态视频可以实时捕获海面船只的高分辨率图像或视频,并通过数倍电子变焦获得进一步放大的画面,以便通过视觉识别舰船。
自动识别系统
  与主要侦察陆地目标的“全球鹰”不同,MQ-4C无人机还根据海上巡逻任务需要安装了一种自动识别系统(AIS),类似于飞机上安装的敌我识别器,可以接收到海面上行驶的船只通过VHF频段广播数据传输系统自动、定时播发的信息,有效地采集到相关的船籍、船型、位置就航向等多种数据,从而可以全面地掌控目标海域的战场态势,完善海上ISR手段。
  MQ-4C无人机可以借助两种常规的无线电频率,也可以通过数据链,直接与美国海军即将装备的P-8A反潜巡逻机之间保持通信。它还可以将数据信息传输到地面站,经过评估和筛选后,再传输给正在执行任务的P-8A反潜巡逻机。
  根据高分辨率视频和其他数据的传输需要,MQ-4C无人机将“全球鹰”使用的10.7兆字节/秒的数据链更新为一种非专用的数据链,增加了一倍容量。该机还将集成一种VHF/UHF中继载荷,以便作为低空飞行的海上巡逻飞机和直升机与水面船只的通信中继平台。
  该机还集成了AN/ZLQ-1电子支援测量系统,具有跟踪船舶能力。AN/ZLQ-1电子支援措施采用全数字化的特定发射器识别(SEI)技术,通过监测无线电频率,探测和跟踪感兴趣的发射机。
  从外部细节对比还可以看出,MQ-4C无人机保留了“全球鹰”的Ku波段天线、敌我识别(IFF)天线、UHF视线通信天线、TCAS天线和GPS天线,但是围绕作战需要,在发动机舱上部增加了Link-16数据链天线和通用数据链(CDL)天线,在后机身下部安装了一副通用数据链天线,在机翼外段加装了电子情报(ELINT)天线。
机载感知与规避雷达
  MQ-4C无人机在研制过程中最具挑战性的要求之一是无人机必须具备在可控空域外安全飞行的能力。按照最初合同,ITT Exelis公司将为MQ-4C无人机提供一种空对空雷达子系统——机载感知与规避(ABSAA)雷达,也被形象地称为“预先关注”(due regard)雷达。这种雷达能够使无人机完全满足国际民用航空组织的要求,即军用和他国飞机在国际水域上空飞行时,都应该“预先关注”民用飞机的安全。
  ABSAA雷达安装在无人机的鼻锥后面、卫星通信天线的前方,采用一种三面薄瓦式的有源电子扫描阵列,工作于Ku波段,探测距离大约为14~18千米,水平视场达到220度,俯仰视场达到60度。MQ-4C无人机飞行期间,该雷达将向地面站提供信息,由操作员及时发出指令,让无人机远离可能发生碰撞的空域;未来,具备自主飞行能力的无人机将基于ABSAA雷达的数据,自行改变飞行路径。
  由于技术问题和成本超支,美国海军在2013年6月终止了ABSAA项目,并专门成立了一个专家组,以评估如何替代这一子系统,但迄今为止仍未寻找到成熟的方案。目前,诺格公司与美国空军研究实验室正在实施一项多功能侵扰自主规避(MIAA)计划,合作发展一种ABSAA技术。
  该技术借助雷达和光电传感器探测和跟踪一些没有安装应答机的非协作空中目标,利用所获得的数据并通过一种算法产生潜在的飞行轨迹,向无人机的飞行控制协同协同发送机动指令。今年5月初,诺格公司利用一架利尔喷气试验机,初步验证了MIAA系统。如果发展顺利,美国海军航空系统司令部有可能将这一技术应用到MQ-4C无人机上。

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