虎年談天下大勢：彈道導彈攻擊大型海面船隻（V）2010/09/0700:00:49（十一）雷達的操作模式雷達因需要的不同在操作上有許多不同的模式（mode），花樣繁多，但是最基本的有三個模式：1.搜尋與發現；2.邊搜尋邊追蹤；3.單目標追蹤。當然，最現代的雷達還有一種非常有用的模式叫做地面成像（groundmappingmode），其中解析度最高的一種叫做「合成孔徑雷達」（SyntheticApertureRadar，簡稱SAR）。我們把重點放在最基本的三個模式，它們是每個雷達都具有的模式。甲.雷達的搜尋、發現與追蹤Ａ.搜尋（Search）雷達搜尋空中或海面的目標，就跟你在黑暗中用手電筒尋找空中的蚊子或地上的一根針是完全一樣的。如果是搜尋空中目標，先決定搜尋範圍，譬如左右60度和上下30度，於是先把這個範圍正前方的水平方位和高低方位以雷達波束寬為單位劃成格子，然後依照順序一格一格的掃瞄，譬如從左上方開始水平向右掃瞄，掃瞄一列以後，雷達天線在高低方向下降一個波束寬，然後向左掃瞄，到了左邊的邊界角度，天線再下降一個波束寬，然後向右掃描，．．．，如此這般直到所有格子都掃描完畢。然後又從左上方重新開始掃描。對海或對地的搜尋也是一樣，先決定搜尋範圍，譬如左右60度，於是先把這個範圍的海面或地面以雷達波束寬為單位劃成格子，然後以雷達波束寬為單位依照一定的順序一排一排地掃瞄。這就是雷達的搜尋工作。Ｂ.發現（Detection）任何一個“格子”當雷達波束照射的時候，雷達的接收器（radarreceiver）就開始處理從這個“格子”接收到的訊號，經過整合後就得出一個速度與距離的方陣，每一個方陣單元都有距離、速度、功率（power）．．．等等資料。雷達工程師設計好一個目標取捨的數值標準（這個數值的設定是有學問的，此處不深入討論）。任何方陣單元如果探測到的功率（power）超過這個數值就是目標，也就是說，一個目標被發現了，雷達裏面的電腦就會通知操作員（譬如發出嗶嗶聲）並且把它的相關資料顯示在雷達屏幕上。任何方陣單元如果探測到的功率低於這個數值，電腦就拋棄它，當作什麼也沒看見。這就是雷達的發現工作。注意，雷達雖然發現了目標，只是把這個目標的相關資料告訴操作員而已，雷達的搜尋工作仍然繼續照常進行，完全不受影響。至於雷達操作員看到這個目標後有什麼進一步的決定，那是操作員的事，操作員自有一套他自己的標準決定這個目標重不重要。Ｃ.追蹤（Track）如果操作員覺得某一個被發現的目標很重要，譬如目標接近到某個程度、目標速度特快、目標回波特大等等，操作員便會按下一個鈕決定追蹤它，於是雷達便進入追蹤的模式。追蹤的模式有兩種，一種是「單目標追蹤」（singletargettrack，簡稱STT），另一種是「邊搜尋邊追蹤」（trackwhilescan，簡稱TWS）。通常是先進行「邊搜尋邊追蹤」，最後可能選定一個做「單目標追蹤」。相對於搜尋，追蹤模式的過程要複雜非常多。當一個目標被選定追蹤，雷達裏面的電腦就為它特別設立了一個資料夾（file）並且編號，資料夾裏面儲存這個目標所有的相關資料。所以每一個被發現的目標都有自己的編號和資料夾。雷達進入追蹤模式的時候會設定一個觀察的週期，也就是每隔多久會觀察它一次，這個週期是系統工程師選定的，通常短於雷達的掃瞄周期，譬如掃描一次是兩分鐘，被追蹤的目標有可能每20秒就要觀察一次，避免它逃脫。當下次觀察的時間到了，雷達會把天線轉到這個目標預測會出現的方位來確定它還在不在。這個過程說來輕鬆，其實非常複雜，裏面包含很大的學問。雷達追蹤困難的焦點就在：你怎麼知道下次看到的目標就是這個目標？所以雷達追蹤技巧的精髓是：雷達軟體不但必須預測這個目標下次應該在什麼地方出現而且必須給出誤差不能大於某個數字。好了，雷達每次觀測同一個目標時不外乎下面三種情形：1.如果雷達看到一個目標並且在預測的範圍內，雷達就在資料夾填上它的新位置，但是同時保留它的舊位置。理論上，過去觀察的位置越多，預測未來的位置也就會越準，一般而言，系統工程師會決定要保留多少個舊位置作為預測下一個位置的基礎；2.如果雷達什麼目標都沒有看到，雷達就在資料夾上填寫目標消失，並且查看連續消逝了幾次。如果次數不到Ｎ就決定繼續觀察並且預測下次它應該在什麼地方出現；如果連續消逝的次數達到Ｎ，那麼雷達的電腦就認為這個目標已經永久消逝了，於是把它的資料夾刪除、編號也取消；3.如果雷達看到一個目標，但是它不在這個目標預測出現的範圍內，電腦也把這個目標當作情況２處理，但是把探測到的目標當成一個新目標，另外設立一個資料夾（file）並且編號。這就是雷達追蹤的過程。Ｄ.幾點評論