無聲守望

趙曉宏+龔鈺哲

近70多年來，各國一直選用雷達作為地基對空監視傳感器。雷達能夠全天侯、全天時地探測數百千米范圍內的空中目標。但是地基對空監視雷達有2個弱點：一是它們能被電子對抗設備（ECMs）或反雷達導彈（ARMs）干擾、削弱或摧毀；二是雷達發射射頻（RF）信號會暴露其地理位置，進而遭到打擊。與之相比，無源雷達不需發射信號也能探測空中目標，因此可能增強其生存能力。

無源雷達最為與眾不同的特點是，其自身不產生射頻信號，而是利用空中已經存在的電磁能。在現代社會，調頻（FM）廣播、手機通信以及電視信號等都會產生大量的電磁能。大部分無源雷達的作用范圍是30兆赫至3千赫，這個頻譜范圍包括地面數字電視廣播（DVB-T，包括30～300兆赫以及300兆赫～3千赫次頻段），調頻廣播（88～108兆赫），數字廣播（DAB，174～240兆赫）以及L波段（1～2千赫）信號，這些都是無源雷達研制者熱衷使用的波段范圍。無源雷達監測這些頻譜，偵察從目標反射的調頻信號或DAB/DVB-T信號。通過1個或幾個接收器，無源雷達能夠監測指定空域或360°偵察空中目標。無源雷達不是一個新概念。1935年，蘇格蘭物理學家羅伯特·華特森·沃特在英格蘭中部北安普敦郡達文特里鎮附近進行過一次開創性的試驗，利用BBC短波（1.8～30兆赫）無線電發送器偵察到1架英國空軍（RAF）的“黑福德”重型轟炸機，驗證了無源雷達的可行性。在試驗中，沃特將2個接收天線分別部署在距BBC發送器10千米的位置，通過探測飛機對無線電波的干擾，沃特和他的同事偵察到了“黑福德”轟炸機。重要的是，這次試驗證實了雷達具備探測飛行器的能力，且促使二戰期間所有主要交戰國都開始開發這項技術。當前，盡管地基防空偵察廣泛采用傳統雷達，但無源雷達技術仍然在不斷發展。

ERA公司研發的無源雷達

捷克是研究地基對空監視無源雷達的領跑者，從20世紀60年代就開始開發無源雷達。

2013年5月，該公司發布了“寂靜衛士”無源耦合定位（PCL）系統。2014年4月，“寂靜衛士”部署至波希米亞西部，以支援當地捷克軍隊。ERA公司目前正在對“寂靜衛士”無源雷達樣機進行最后的試驗和作戰評估，并正在就生產合同與捷克軍隊進行蹉商，計劃于2015年向捷克軍隊正式交付該雷達。

“寂靜衛士”無源雷達集成在桅桿頂部。該雷達利用1個環形陣列天線來探測從各個方向反饋回來的無線電波。“寂靜衛士”的作用距離是150千米，可以與其他防空裝備共享輸出信號，比如遵循ASTERIX（歐洲空管多用途結構化雷達監視信息交換標準）以及北約AWCIES（空域指揮控制系統通用信息交換標準）通信協議的指揮控制中心。在2014年“聯合遠景”演習中，ERA公司將向北約成員國演示“寂靜衛士”雷達。屆時，北約將試驗盟軍實現信息與情報系統互操作的可能性。

空客防務與航天公司研發的無源雷達

歐洲空客防務與航天公司透露，已經研制出一種無源雷達樣機。該雷達主要由該公司自主投資，已得到了一些歐洲國家軍隊的支持。該雷達樣機已經進行了數次戰地試驗，且正在改進之中。空客防務與航天公司認為該雷達將于“2017年達到全尺寸產品階段”。

2014年5月，英國民航局授予該公司一項可行性研究項目以鑒定這項技術是否能夠應用于空中交通管理。

據該公司稱，該雷達能夠提供一項前所未有的性能，即在世界上首次綜合利用調頻電臺DAB和DVB-T的實時信號。當接收調頻電臺信號反射時，該雷達的探測范圍高達200千米；而使用DAB或DVB-T信號能夠探測到40千米范圍內的小型飛行器。該公司的設計中還包括1個任務規劃工具，從而確定雷達部署的最佳地理位置，使其能夠更好地利用空中的甚高頻（VHF）信號。該雷達的整體結構是一根天線，固定在13米高的桅桿上，整套系統能夠安裝車輛上。

空客防務與航天公司在2012年7月發布了這種無源雷達，并透露已為德國聯邦軍事技術與采購辦公室提供了1套演示系統，且已經在德國南部的斯圖加特機場鑒定了雷達的對空監視能力。

空客防務與航天公司自從2006年開始研制該雷達，最初試驗了雷達探測到調頻廣播信號干擾的能力。進一步研究后，該公司在2011年將該雷達的探測范圍拓展至DAB和DVB-T信號。該雷達每0.5秒進行1次圖像刷新，它能夠探測到12000米高空中的飛行目標。當利用調頻廣播信號探測從飛行物體反饋回來的信號時，該雷達能夠提供約500米精度的定位；但使用DAB和DVB-T的反饋信號時，定位精度可提升至10米。

空客防務與航天公司認為，該雷達能夠在防空中發揮“填補空白”的作用。在軍方或者民事空中交管部門的傳統雷達作用距離之外，或者環保法規禁止部署傳統雷達以避免電磁污染時，無源雷達的部署能夠提供區域對空監視。

英德拉公司研發的無源雷達

西班牙的英德拉系統公司也在大力研究和開發無源雷達，目前正在實施無源陣列逆合成孔徑雷達自適應處理（APIS）項目。英德拉公司雷達的先進之處在于，采用逆合成孔徑雷達（ISAR）技術產生移動目標的高精細雷達圖像，其清晰度足以用于目標識別。這使雷達操作員能夠區分民航客機、軍用飛機、無人機以及導彈，從而極大地提高了目標分辨能力。英德拉公司的APIS無源雷達通過探測到民用電視信號受到的干擾，以辨識空中目標。該公司聲稱ISAR雷達的應用使APIS成為世界上第1部高分辨無源雷達。

在歐洲防御局（EDA）的支持下，英德拉公司已經完成了該雷達的研發和性能演示，并在2013年為EDA演示了這些功能。作為APIS項目主承包商，英德拉公司還獲得了意大利的電信全國高校聯盟（CNIT）、Vitrociset電信和電子公司、西班牙阿爾卡拉大學、塞浦路斯大學以及匈牙利科學院的技術支持。

Selex公司研發的無源雷達

意大利的Selex ES公司正在穩步推進AULOS無源雷達的研究工作。該雷達采用FM和DAB/DVB-T信號以跟蹤低可觀測性空中目標，以及在幾百千米范圍內的低飛目標。該公司聲稱，AULOS雷達能同時探測和跟蹤數個雷達反射面小的目標，并確定這些目標的位置和高度。endprint

Selex ES公司開發了2種型號的AULOS雷達—AULOS-2D和AULOS-3D，前者設計為固定型，監控范圍可覆蓋90°扇面空域，利用FM信號探測空中目標，并提供目標距離與方位信息；而AULOS-3D則能夠提供目標高度。Selex ES公司在2013年巴黎航展上展示了AULOS雷達。由于其設計減少了電磁輻射而帶來了環境利益，該雷達獲得了由意大利工業研究協會授予的奧斯卡梅西獎。

泰利斯公司研發的無源雷達

法國的泰利斯公司近20多年來一直致力于無源雷達的研制，側重研究利用FM信號進行目標偵察的技術。該公司無源雷達生產部門經理呂克·約里波瓦透露，泰利斯工程師們在2005年前后也對DVB-T信號的使用進行了試驗，近年來更是綜合利用FM和DVB-T信號以獲得三維信息。約里波瓦說：“泰利斯公司研制的雷達樣機已經在世界不同地點進行了20次的無源雷達技術演示試驗。”

這一技術由該公司與法國的武器裝備總署（DGA）軍事采購部和歐盟共同投資。泰利斯公司在這個領域研發的產品還包括在2010年7月14日巴黎國慶日慶典上用于空中偵察的國土警報器（HA-100）。該公司稱，量產型HA-100雷達將會在幾個月后推出，它可能利用FM信號，也可能利用DVB-T信號，或者是兩者都用。

其他公司無源雷達的研發現狀

美國開發的無源雷達有洛克希德·馬丁公司的“沉默哨兵”雷達。“沉默哨兵”雷達于1998年發布，已經進行了一系列的試驗，已驗證了其對固定翼作戰飛機和直升機的偵察能力。“沉默哨兵”雷達能夠安裝在固定陣地或集成在車輛上以快速部署。它利用FM信號反饋來探測空中目標。該公司強調，利用FM信號反饋和VHF信號反饋的最重要的特點之一就是，這些信號不會像其它頻率信號那樣容易受到影響和削弱。此外，VHF信號在白天和黑夜都很容易被探測到。“沉默哨兵”至少需要利用3個廣播信號源來確定目標位置。無源雷達的探測范圍大約為220千米，根據不同配置的天線，能夠監控60°方位或360°全方向，其監控高低角為50°。“沉默哨兵”雷達每8秒就更新一次覆蓋范圍，且擁有足夠的處理能力來同時跟蹤200多個目標。

英國的BAE系統公司正在與英格蘭南部的Roke Manor研究中心合作研發“手機雷達”（Celldar）系統。與上述無源雷達采用FM信號、DAB信號以及DVB-T信號不同，“手機雷達”的原理是探測民用GSM數字手機通信網信號的干擾，工作頻段為380兆赫～1.9千赫。“手機雷達”的樣機于1999年完工，據報道2002年BAE系統公司加入了該項目。此后再未有關于該項目的進展或“手機雷達”性能細節的消息披露。

南非也在推動無源雷達的研制。根據2013年9月的消息，Paralax電子公司與CSIR防御電子公司和開普敦大學已經研制出了一部無源雷達樣機。目前已對位于南非西開普省的三個接收器進行了試驗，驗證了雷達在150千米范圍內探測民航飛機的能力。

無源雷達能否替代傳統雷達？

無源雷達具有許多優點，尤其是反輻射導彈（ARM）對其干擾和攻擊所產生影響較小，然而，這種技術是否能夠在未來代替傳統雷達進行地面對空監視呢？

ERA公司的商業總裁安德杰·克洛斯特認為，這項技術的應用之一包括用于“填補空白”技術的運用，比如能夠監視現役傳統雷達無法覆蓋的空域范圍。例如，一個國家可能在其領土范圍內安裝多個對空監視雷達，為其提供平原或丘陵地區的防空偵察能力，但是由于諸如RF信號無法穿透巖石等原因，山地條件下傳統雷達的偵察能力有限。此時，可將無源雷達部署到峽谷中，防止作戰飛機低空飛行的方式避開傳統雷達的監視。無源雷達還有一個優點，它們不需要自己產生RF信號，因此與傳統雷達相比經濟成本較低。

同樣，空客防務與航天公司也認為，無源雷達可以應用于“通過填補（傳統）雷達能力空白而增強對空監視能力，比如，在山地或居民區附近，無源雷達可能會顯得極為重要，因為它可以避免發射RF信號以減少電磁污染”，還有就是無源雷達“是一種為重要基礎設施、軍事設施以及大型活動提供防護的效費比高的方式”。但是，泰利斯公司認為，“無源雷達不會代替傳統雷達”，“無源雷達更適合在93～185千米距離內提供低空或超低空偵察能力。”

無源雷達不可能在短期內代替傳統地基對空監視雷達的原因之一可能是因為其目標分辨率仍然較低。空客防務與航天公司的無源雷達在探測小型飛機的時候有20米的誤差。在提供“填補空白”能力時，這個誤差是可以接受的；但是不足以為防空導彈提供火控信息。盡管如此，無源雷達仍然具有發展前景—以低成本、高可靠性的方法來增強現有地基對空監視雷達網絡。endprint