云没问题:美空军的新技术如何使飞行员正确地看清它们?

重点:传感器和雷达并不是什么新鲜事物。但是,如果他们看不到云,那么飞行员就看不到潜在的目标或危险。

尽管近年来传感器技术取得了长足的进步,但是云仍然可以挡住战机人员的视线,从而无法在地面上支援部队。

合成孔径雷达可以穿越天气,但是这些传感器通常太大且笨拙,无法帮助快速发展的近空支援场景。

那可能很快就会改变。美国国防高级研究计划局(DARPA)已测试了紧凑型视频合成孔径雷达(ViSAR),该雷达可以透过云层窥视并将基于雷达的全动态视频泵送到驾驶舱或机组人员站。

需求很明确。DARPA研究员布鲁斯·华莱士(Bruce Wallace)在2015年写道:“在世界许多重要地区(例如朝鲜半岛,中美洲,哥伦比亚和巴尔干半岛),云的出现时间占25%至50%。”因此,美国近空支援飞机可以与目标交战的时间受到了严格限制。”

DARPA在2013年启动了ViSAR的开发工作。“华莱士写道:“我们的雷达系统甚至可以以足够高的分辨率和帧频,甚至通过云层和尘埃成像地面,以支持机动目标的交战。开发人员希望ViSAR足够小,以适合如今包含电光和红外传感器的紧凑型万向架。

工作集中于几个关键组件-紧凑型EHF频段激励器,接收器和放大器以及相关的软件算法。该机构确定了ViSAR的233GHz频率。华莱士解释说,频率代表了帧速率,分辨率和天线尺寸之间的平衡。

但是频率也带来了问题。“对于我们的原型ViSAR系统的设计和开发,没有适合的现有电子产品用于233GHz频段,”华莱士写道。“因此,我们自己制造了必要的硬件。”

2017年9月28日,该机构宣布ViSAR原型系统已完成初始飞行测试。DARPA说:“最近的ViSAR测试是在低空和中空飞行的一架经过改装的DC-3飞机上进行的,这使研究人员可以收集和比较安装在标准传感器万向架上的ViSAR,EO和IR传感器的数据。”

华莱士表示,对于早期的ViSAR测试,DARPA将使用直径20英寸的多光谱瞄准系统B型万向架,该万向架也安装在MQ-9无人机和其他战机上。华莱士写道:“通过安装这种万向架,我们计划证明我们的ViSAR系统可以轻松地安装在战术飞机上。”

接下来,研究人员将致力于完善传感器的可视化软件,以“向操作员提供他们过去经常看到的图像”,华莱士说。“我们不希望飞机后方的操作员需要特殊的雷达培训来解释传感器的数据,我们正在努力使视觉界面像现有的EO / IR传感器显示器一样易于解释。”

同时,DARPA将把ViSAR集成到具有作战作战管理系统的代表性战斗机上,而不是基本的非战斗DC-3测试机。华莱士暗示,AC-130武装直升机可能是可操作的ViSAR系统的主要受益者。

但是,如果发展成功并且军方选择购买ViSAR,则任何带有传感器万向架的战机(包括无人机,特种作战部队运输机,F-35隐形战斗机和海上巡逻机)都可以将雷达与EO和IR传感器一起携带。还应该有可能将ViSAR安装在传感器盒中。

ViSAR应该作为传感器套件的一部分无缝运行。在晴朗的条件下,EO传感器会将视频提供给机组人员。在晚上,操作员将切换到红外传感器。当云层或灰尘遮挡地面时,ViSAR可能会接管。对于机组人员来说,一切都看起来像视频。

ViSAR的主要应用将是“通过云对移动的和静止的目标进行空中实时成像”,Wallace写道,他和他的同事还在探索其他可能的用途。“这些措施可能包括风速和风向的测量(以告知调整火势),进行战损评估以及提供安全的近距离空对地数据链路。”