早期預警雷達部署要求探討*

劉 健 姚澎濤 羅 亮

空軍工程大學防空反導學院，西安 710051

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早期預警雷達部署要求探討*

劉 健 姚澎濤 羅 亮

空軍工程大學防空反導學院，西安 710051

早期預警雷達用于TBM的早期探測。合理部署早期預警雷達對提高反導作戰效能起著重要作用。早期預警雷達部署要考慮的因素很多。采用系統分析方法，從預警時間需求角度，分析了早期預警雷達的部署要求，得到了早期預警雷達離反導系統的最小水平距離公式。探討了早期預警雷達與其它傳感器的配合部署問題，得到了配合部署前提下早期預警雷達到TBM發射點的最大球面距離公式。從監視范圍需求，給出了早期預警雷達的部署要求。所得結論對早期預警雷達部署具有指導意義。

反導；早期預警雷達；部署；彈道導彈；作戰

早期預警雷達是指用于早期發現、跟蹤彈道導彈的遠程雷達。按其平臺可分為地基雷達和海基雷達。TBM(戰術彈道導彈)的預警跟蹤主要由天基紅外預警衛星、早期預警雷達、制導雷達(或多功能雷達)分段配合協同完成，有些情形下還需要中繼跟蹤雷達的接力跟蹤。在沒有天基紅外預警衛星的情況下，也可采用天波超視距雷達承擔TBM助推段的探測任務，或將早期雷達前置部署以盡早實現對TBM的預警。

關于雷達部署，國內外文獻主要表現在下面幾個方面[1-14]：1)如何消耗最小的能量實現對區域的充分有效覆蓋； 2)研究考慮地理環境條件下傳感器的優化配置問題；3)多傳感器的配置規劃及其對目標跟蹤精度的影響等；4)基于不同角度的雷達反隱身、抗干擾優化部署研究；5)不同角度下的雷達組網問題分析與部署研究。這些方法主要是面向技術角度，不是針對反導需求。針對反導需求的雷達部署研究資料較少，主要有文獻[15]從最近目標指示點和雷達頂空盲區2個角度對目標指示雷達的部署要求進行了分析。由此可以看出，針對反導作戰需求的早期預警雷達部署方法有待探討。

早期預警雷達部署要考慮的因素很多，如雷達部署應為反導系統提供必須的預警時間；應能對TBM可能的發射區域進行全面監視；早期預警雷達還需要與其它傳感器配合，以實現探測區域的分段銜接等。此外還有很多別的因素要考慮，如雷達探測精度需求和雷達交接班需求等。下面主要討論前面3個需求的部署問題。

1 滿足預警時間需求的早期預警雷達部署要求

在沒有天基紅外預警衛星或天波超視距雷達的情形下，可將早期預警雷達前置部署以盡早實現對TBM的預警。但是，早期預警雷達的前置部署要受到國土疆界和地形地物等諸多因素的限制，不可能無限制的前置。若部署的早期預警雷達不能提供必要的預警時間，則不能進行反導作戰。因此，必須對滿足預警時間需求的早期預警雷達部署要求進行分析。

要給出滿足預警時間需求的早期預警雷達部署要求，必須分析反導作戰過程中的相關事項時間。反導作戰過程中與部署相關的主要事項時間如下。

早期預警雷達對探測區域進行監視，發現可疑目標后，經歷一段時間的數據采集和信息處理，之后發出TBM告警，并隨之將預警信息傳輸到相關火力單位。不妨設數據采集、信息處理與通信所需要的總時間為t0秒。

接到TBM告警后，火力單位立刻進行戰斗準備，進行電站啟動、供電、制導站加電自檢、導彈供電、發射架豎起和自檢等，期間需要一定的準備時間(單位通常取分鐘)，這也是早期預警雷達必須提供給火力單位的預警時間。不妨設所需的最少預警時間為tyj分鐘，即60tyj秒。這期間反導系統還有落點預報、中繼跟蹤雷達探測發現目標、目標識別、威脅評估等事項，但這些事項不影響火力單位進行戰斗準備。

火力單位準備好以后，制導雷達根據目標指示對相應空域進行搜索。從接收目標指示到制導雷達截獲目標，需經歷目標指示響應時間，設其為t1秒。

從制導雷達截獲目標到攔截彈出筒需要系統反應時間t2秒；從攔截彈發射到與TBM遭遇存在攔截彈飛行時間，設為t3秒。

圖1給出了從早期預警雷達發現目標到彈目遭遇所經歷的時間構成。

圖1 從發現目標到彈目遭遇的相關時間構成圖

1.1 反導系統和早期預警雷達都配置在目標航路上的情形

由圖1和2可以看出，如果反導系統在殺傷區遠界與TBM遭遇，那么TBM被發現后飛到殺傷區遠界的時間為60tyj+t0+t1+t2+t3。

圖2 早期預警雷達部署要求推算圖

見圖2，由水平殺傷區遠界Dsy、預警雷達位置s0、預警雷達最大探測距離Ryj可得，

因此,

設攔截彈與目標在殺傷區遠界遭遇，則

(1)

由于反導系統配置點o的部署范圍由TBM落點(即要地)已基本確定[16]，因此，式(1)給出了滿足預警時間需求的早期預警雷達離火力單位的最近距離。

由于早期預警雷達部署涉及到較大范圍，使用直角坐標系會有誤差，因此s0可取為對應的球面距離。不過，反導部署要受多種因素的限制，不必過于精細，并且為了描述方便，依然使用pos坐標系的圖示和術語，以下同。

1.2 反導系統和早期預警雷達都不在目標航路上的情形

一般情形下，反導系統和預警雷達不可能正好配置在目標航路上。根據要地、TBM可能發射區域設定目標航路，設目標相對火力單位的航路捷徑為pt,預警雷達最近配置點坐標為(p0,s0)，圖3中

圖3 反導系統和預警雷達不在目標航路上時預警雷達部署要求推算圖

由于航路捷徑一般不使用正負符號，因此“?”號視預警雷達與目標航路在p軸的方向而定。若預警雷達與目標航路同在p軸的正向或負向，取“-”號；若二者位于p軸的相反的兩向，取“+”號。

這樣，式(1)在圖3中表現為

這就是一般情形下早期預警雷達離反導系統的最小水平距離。

設早期預警雷達配置點的一般坐標為(pyj,syj)，若要為反導系統提供必須的預警時間，則其必須滿足

(2)

因此，如果早期預警雷達離反導系統的水平距離不滿足條件式(2)，則不能提供必須的預警時間，必須讓預警雷達前移，或讓反導系統在某些環節上縮短時間需求。對于某些射程短的TBM，若條件式(2)不成立，則不能構成攔截條件。因此，條件式(2)也是反導體系能否對TBM構成攔截的判別條件之一。

要指出的是，早期預警雷達可能要為多個反導系統提供預警信息。此時，式(2)中的原點o應取為最前面的反導系統配置點。

2 早期預警雷達與其它傳感器的配合部署問題

由于工作原理，同步天基紅外預警系統、天波超視距雷達主要承擔TBM助推段的探測任務，對于中段的TBM則無能為力，所以承擔中段跟蹤的早期預警雷達與承擔助推段探測的傳感器存在探測區域的分段銜接問題。因此，早期預警雷達與其它傳感器的配合部署是反導雷達部署必須考慮的關鍵問題之一。

從預警時間的角度，預警雷達離TBM發射點越近越好。但是，預警雷達離TBM發射點越近，則監視的范圍越小，需要的中繼雷達也越多；此外，在TBM助推段結束前無法計算TBM落點，預警雷達離TBM發射點太近也沒必要。那么，預警雷達離TBM發射點最遠能遠到什么距離呢？

要使得目標在飛行到高度ht之前被發現，則雷達到TBM發射點的地球球面距離L應滿足

(3)

圖4 雷達探測距離示意圖

(4)

3 滿足監視范圍需求的早期預警雷達部署要求

由于TBM作戰部隊可有多個，并且可以機動發射，因此早期預警雷達必須對TBM可能的發射區域都具備探測能力。設某早期預警雷達OE的責任探測區域如圖5中陰影A所示。

要對區域A都構成探測條件，則A應包含于早期預警雷達的探測范圍內。

圖5 早期預警雷達探測范圍應覆蓋TBM可能發射區域

以早期預警雷達配置點oE為原點，建立坐標系poes,s軸為雷達天線法線方向，s軸指向責任探測區域A中若干TBM發射點的重心位置。因此，滿足監視范圍需求的早期預警雷達部署要求以下2條均滿足：

1)設d為A中任一點，其坐標為(sd,pd)，則d到雷達oE的距離應小于雷達的最大探測距離Ryj，即

(5)

2)向量oEd與坐標軸oEs的夾角應小于早期預警雷達的最大方位角βyj，即

(6)

從理論上講，上面坐標應采用地理坐標、地表應按球面對待，但是早期預警雷達要探測的是上升到一定高度的空中目標，并且一般情形下反導一方不會將雷達配置到距離、方位要求的極限狀態，上面條件只是作戰使用中最基本的要求，因此，對式(5)和(6)不必做更細的討論。

4 算例

從上面結果可以看出，預警時間對早期預警雷達構成的部署約束較易滿足。但是，當TBM射程較近時，如射程為500km的TBM，其飛行時間僅為6min，上述時間之和大于TBM飛行時間，反導系統無法完成射擊準備。

由式(4)得，要對40km高度目標構成探測條件，早期預警雷達到TBM發射點的球面距離L應小于908km。

由此結論可以得出，對于中近程TBM，地球曲率對雷達部署的影響不是很大。因此，監視范圍需求是早期預警雷達部署的一個重要約束。

5 結語

本文給出的3個部署要求，是早期預警雷達作戰部署要滿足的3個基本條件。此外，雷達探測精度需求、雷達交接班需求、兼顧對空中目標的探測需求、地形遮蔽等因素都會對雷達部署產生約束。早期預警雷達與其它傳感器的部署配置、任務區分、管理配合是一個整體規劃問題，因此，反導預警系統的作戰使用還需要做更廣泛、更深入的探討。

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Study on Requirement of Early Warning Radar Disposition of Anti-missile System

LIU Jian YAO Pengtao LUO Liang

Air and Missile Defense College of Air Force Engineering University, Xi’an 710051, China

TheearlywarningradarisusedtodetectTBMintheforepartofTBMflight.Therationaldispositionofearlywarningradarplaysanimportantroleinanti-missilecombat.Manyfactorsmustbeinvolvedinearlywarningradardisposition.Inthispaper,threeaspectsoftheproblemarediscussed.Firstly,basedonwarningtimerequirement,thedispositionrequestofearlywarningradarisanalyzedwiththemethodofsystemsanalysis,andaformulaofminimumdistanceonaxialplaneisgained,wherethedistanceisfromearlywarningradartoanti-missilesystem.Secondly,thecooperativedispositionofearlywarningradarandothersensorsarediscussed,andaformulaofmaximumsphericaldistance,fromearlywarningradartoTBMlaunchspot,isobtained.Moreover,theideasofsurveillancearearequirementandcorrespondingdispositionrequestsarepresented.Theconclusionofthispapergivesthedirectionsofearlywarningradardispositionofanti-missilesystem.

Anti-missile;Earlywarningradar;Disposition;Ballisticmissile;Combat

*國防科技重點實驗室基金項目(9140XXXXXXXX001)

2013-04-09

劉 健(1964-)，女，湖南隆回人，副教授，博士，主要研究方向為防空反導決策分析；姚澎濤(1983-)，男，陜西澄城人，碩士研究生，主要研究方向為地面防空反導作戰決策分析；羅 亮(1988-)，男，寧夏固原人，碩士研究生，主要研究方向為地面防空反導作戰決策分析。

1006-3242(2014)04-0091-06

N945.12

A