详解美国空军下一代远程地面传感器，并非相控阵，而是三坐标雷达

3DELRR雷达是一种基于氮化镓（GaN）技术的雷达系统，旨在实现远距离精准探测、识别与跟踪，拟取代美国空军现有的AN/TPS-75雷达。美空军官员表示，该型雷达将是美国空军主要的远程地面传感器，可通过战区空中控制系统为联合部队空中分队探测、识别、跟踪和报告空中目标；还可提供精确、实时的空中图像，以便在各种环境和运行条件下提供空中交通管制服务。

氮化镓技术雷达

由于GaN器件比GaAs和磷化铟（InP）器件具有更大的输出功率、更好的频率特性、更高的瞬时带宽、更高的可靠性和热导率等优越性，因此，美国军方于21世纪初就开始致力于GaN技术的研发，并计划将现有的雷达、通信和电子战等军事电子装备中的GaAs器件逐步替换成GaN器件。

微波功率器件射频功率与频率关系

美国空军启动三坐标远程雷达（3DELRR）项目，要求该项目采用GaN芯片。9年前，美国空军声称，采用GaN技术建造高功率L波段发射机，GaN达到TRL7级。新一代3DELRR雷达系统采用GaN芯片替代GaAs，提升了可靠性，降低了系统运行和维护成本，同时为作战人员提高了系统的可操作性。根据设定3DELRR系统由于采用GaN基AESA而可大量处理敌方先进无人机（UAV）、固定翼飞机、直升机、弹道导弹和巡航导弹的区域和近距离袭击。

整个3DELRR项目包括35个系统，计划替换美国空军老化的AN/TPS-75雷达系统。AN/TPS-75雷达系统是目前美国空军用来探测、识别和跟踪空中目标的主要远程地基传感器。尽管AN/TPS-75雷达系统在一些范围内仍可发挥作用，但它在跟踪更现代化的目标威胁方面却显得能力不足。

三坐标远程雷达（3DELRR）项目发展背景

美国空军计划使用3DELRR来取代AN/TPS-75或Tipsy 75雷达。并计划到2029年将完全替换AN/TPS-75系统。空军希望这些新模块成为美国空军在战场上用于探测、识别、跟踪和报告空中目标的主要的远程地面传感器。美国空军通过将开发合同授予两个合作方：洛马公司和Sensis Corporation（雷声公司充当采购方），从而开始了技术开发的采购阶段，即以TRL 6为标准设计3DELRR系统。

2012年8月，空军进入了采购的下一阶段，即预工程、制造和开发（EMD）采购阶段，与洛马公司、诺格公司和雷神公司签订了三份15个月的合同，以进行设计审查和原型测试。

洛马公司向美国空军演示其全尺寸设计方案

2013年4月，空军发布了J＆A，将竞争范围限制在洛马公司、诺格公司和雷神公司。

2013年11月14日，空军发布了3DELRR计划下一阶段的RFP。RFP计划将工程设计和制造以及所选系统的限量生产的单个合同授予合作方，并且对非价格因素和最低评估价格给予可接受的评级。

2014年项目授予雷神公司

2014年10月6日，美国空军宣布，其下一代探测雷达由雷神公司生产。雷神公司在合同的最终授予中击败了洛马公司和诺格公司，生产美国空军的三维探测远程雷达（3DELRR）系统。美国空军新闻稿中援引工程制造和发展预先准备阶段（pre-EMD）首席工程师凯文•雷（Kevin Ray）的观点称，“新一代3DELRR将能探测到TPS-75所不能探测到的某些当前的和新兴的威胁。此外，改进后雷达系统可靠性的提升，降低了系统运行和维护成本，同时为作战人员提高系统的操作可用度。”

这个价值在1950万美元的固定价格加奖金的（fixed-price-incentive-firm）合同，覆盖了项目的工程制造和发展（EMD）阶段（该阶段也包括三种雷达系统的采购），必须在2018年10月31日前完成。美国空军估计的整个项目合同（包括了为全部6种雷达系统采购的3个附加的雷达系统以及相关产品支持）总价将为7182万美元。关于大批量生产的后续合同将覆盖该项目余下的29部分内容。

2014年10月，洛马和诺格向政府责任局（GAO）提出抗议，声称雷神公司存在不正当的竞争。迫于压力，美国空军重新招标。

2017年5月，雷神公司从美国空军获得5260万美元的三坐标远程探测雷达3DELRR的工程和研制开发（EMD）合同，经过漫长的的法律程序后，雷神公司再次赢得了该项目的研制合同，该合同结束了雷神公司与其竞争对手诺格和洛马近三年的纷争。研究、开发、测试和评估经费共5500000美元。

雷神公司的3DELRR解决方案采用开放式架构和基于GaN的组件，这可以使得该雷达能够在非常远的距离非常准确地探测、识别和跟踪各种物体。此外，C波段是电磁频谱的占用相对较少的频段，这为战斗人员提供额外的操作灵活性。

雷神公司3DELRR雷达项目技术特点

雷声公司的3DELRR雷达技术解决方案是一种软件化雷达，工作频率为C波段，应用GaN宽禁带半导体技术，能够对远距离目标实施精确探测、识别和跟踪。

（1）软件化雷达技术

3DELRR雷达采用软件化雷达技术，该技术的核心为通过软件在通用架构和系列化硬件模块基础上实现技术功能。软件化雷达技术能够基于软件化模式，资源配置、模式扩展和性能提升，满足不同作战条件的需求。

美国林肯实验室在软件化雷达研究方面一直处于领先地位，在上世纪90年中期，林肯实验室就提出了雷达开放系统架构（ROSA），并将相关研究成果行了验证。下图展示了ROSA架构的基本原理，其中灰色模块属于开放式雷达系统组成部分，应用开放式架构设计；蓝色模块则为传统设计，包括天线及T雷达型号定制研发。

ROSA基本原理框图

采用开放式架构的软件化雷达技术将对未来雷达装备的研制产生巨大的影响，具体体现在以下方面：

（2）GaN宽禁带半导体技术

3DELRR雷达采用了GaN宽禁带半导体技术，是目前美国雷达设计的主流，其它采用GaN技术的雷达装备还包括E-2D预警机、AMDR防空反导雷达等。宽禁带半导体技术可显著提高雷达发射功率，增强探测效能，具备良好的线性工作能力，能够满足多功能雷达在侦察、电子对抗、通信、导航等不同状态的要求。宽禁带半导体在雷达系统中的应用主要能解决以下问题：

项目取消情况

2020年1月，美国空军发言人帕蒂•维尔什表示，由于存在“大量技术和供应链挑战”，该军种计划取消雷神公司正在研发的“三维探测远程雷达”（3DELRR）项目，将“调整采办策略并终止之前签订的工程与制造合同”。美国空军并未说明雷神公司遭遇的具体技术挑战，也并未给出3DELRR项目终止的具体时间。但美国政府问责局（GAO）2018年发布的一份报告对3DELRR项目表达了“缺乏技术准备”的担忧，并指出这一原因不断导致项目进度拖延、增加软件开发风险。雷神公司则表示一直与美空军保持密切合作，试图克服3DELRR项目存在的挑战。

美国空军此前曾希望3DELRR雷达在2023年形成初始作战能力（IOC），2029年形成全面作战能力（FOC）。维尔什指出，美国空军计划运用“中层采办策略”（MTA）使替代项目形成IOC的时间“不晚于2024财年”。

2020年2月，美国空军生命周期管理中心发布了一份重新启动三维远征远程雷达（3DELRR）项目的征求意见稿（3DELRR_02），拟用于探测、识别和跟踪敌方导弹及有人、无人飞机。意见征求截止2020年2月25日。

2020年3月2日，美国空军发布了SpeedDealer招标文件及其他两个附件。这三个文件总共是招标征集、OT协议范本和Excel副本（附件10-现有技术数据产品和认证包）。相关协议的主要目的是演示相关承包商满足3DELRR要求的操作技术。政府将评估雷达系统的性能规范，重点是系统性能、可制造性、可持续性和可维护性，这与提高军事人员的任务效率以及控制报告中心–CRC（AN/TYQ-23A）等支持平台和系统直接相关。

由于雷神公司的技术开发遭遇瓶颈导致3DELRR项目重新招标，其再参与相关技术的开发工作的可能性较小，预计未来主要参与新一轮项目技术开发竞争的承包商主要为洛马公司和诺格公司。

2020年5月11日，空军宣布选择诺格公司、洛马公司和澳大利亚公司CEA Technologies来展示3DELRR计划中的雷达原型。根据“SpeedDealer”计划，每家公司将获得500000美元，以在2020年9月底之前展示其雷达设计方案。美国空军希望其新雷达能在2024财年末准备就绪，以便首次使用。

日本三丰三坐标测量机技术详解

三坐标测量机

(1)，其包括三坐标测量机主体 (2) 和控制装置 (3)。三坐标测量机主体 (2) 包括具有测量触头的探测器 (4) 和用于驱动探测器 (4) 的驱动机构 (5)。探测器 (4)包括用于驱动测量触头的驱动部 (43)。控制装置(3) 包括第 1 测量部 (321) 和第 2 测量部 (322)。第 1 测量部 (321) 用于测量受驱动部 (43) 驱动的测量触头的移动量。第 1 测量部 (322) 用于测量探测器 (4) 的移动量。并且，第 2 测量部 (322) 的测量精度低于第 1 测量部 (321) 的测量精度。

其包括具有探针的探测器和用于支承并驱动上述探测器的驱动机构，上述探针的顶端具有能在一定范围内移动的测量触头，该三坐标测量机基于上述测量触头的移动量和上述探测器的移动量来测量待测物，

探测器包括通过向各轴方向驱动探针来驱动测量触头的测量触头驱动部，和用于检测探针在各轴方向上的移动量的探测器传感器， 驱动机构包括用于检测探测器在轴方向的移动量的刻度传感器，三坐标测量机包括向测量触头驱动部和驱动机构输出用于驱动探针和探测器的位置指令的驱动控制部件，三坐标测量机还包括基于探测器传感器的检测结果来测量受测量触头驱动部驱动的测量触头在上述各轴方向上的移动量的第 1 测量部，和基于刻度传感器的检测结果来测量探测器的移动量的第 2 测量部。

背景技术

以往，这样的三坐标测量机，该三坐标测量机包括探测器 (probe) 和用于支承并驱动该探测器的驱动机构，该探测器具有通过与待测物接触而在一定范围内移动的测量触头，该三坐标测量机基于测量触头的移动量和探测器的移动量测量待测物 。表面形状测量装置 ( 三坐标测量机 ) 包括驱动机构和具有测量触头的仿形探测器 (Profiling Probe)，在将测量触头按入待测物的状态下获得测量触头的移动量和探测器的移动量，通过将所获得的各移动量合成来测量待测物。

在这样的三坐标测量机中，由于通过利用驱动机构使测量触头移动来测量待测物，因此，需要使用具有比待测物大的测量空间的三坐标测量机进行测量。因此，例如，在测量汽车用的零件等较大的待测物时，需要使用较大的三坐标测量机进行测量。

在此，例如，在利用三坐标测量机测量以规定的间隔连续地形成有多个较小的孔那样的较大的待测物时，必须高精度地测量孔径，但有时可以不高精度地测量各孔之间的间距，即，有时既有必须高精度地测量的较小的区域又有可以不高精度地测量的较大的区域。

但是，在这样的情况下，采用三坐标测量机的问题在于，必须使用测量精度与必须高精度地测量的较小的区域相应的高价的三坐标测量机来进行测量。另外，较大的三坐标测量机由于其驱动机构也较大，因此，存在难以高速地测量较小的区域这样的问题。

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