面向先進威脅的地面對空情報雷達發展方向分析

南京電子技術研究所 潘紅偉

地面對空情報雷達面對日益先進的空中威脅和多元化任務需求，存在探測、跟蹤、識別等多項重大挑戰，對空情報雷達能否應對這些挑戰成為備受關注的話題。本文回顧了對空情報雷達的發展歷程，從雷達體制、工作頻段，體系架構、器件等方面總結了對空情報雷達發展現狀；從作戰對象、戰場環境等分析了對空情報雷達面臨的先進威脅；從系統架構、探測方式、信號形式和信息處理等提出了對空情報雷達發展方向。期待能夠為對空情報雷達研發和使用人員提供一個對對空情報雷達的完整和系統的了解，并希望能夠引起對對空情報雷達更多的討論和思考。

地面對空情報雷達源于20世紀初期電磁理論的突破和第二次世界大戰期間軍事大國對轟炸機威脅緊迫的預警需求。在對空情報雷達的發展歷程中，通過不斷引入新體制新技術，其性能得到顯著提高；擔任的任務日益增多，對空情報雷達除了探測傳統非隱身氣動目標外，還承擔了隱身飛機、戰術彈道導彈、臨近空間目標、巡航導彈等目標的探測任務；完成的功能更加全面，不僅用于發現威脅目標，還對目標進行分類、識別和優先級排序，并引導己方防御力量開展攔截。

根據對空情報雷達采用的技術體制，對空情報雷達共發展了四代。第一代為機械掃描兩坐標警戒雷達，用于對來襲飛機進行預警，這種體制雷達數據更新率低，且需要測高雷達的配合對目標進行精確定位；第二代為單脈沖測角MTD雷達，采用相參處理方式提高信噪比，利用單脈沖測角技術克服目標脈沖間起伏造成的幅度比較測角誤差，使測角精度實現數量級的提升；第三代為相控陣雷達，顯著提高了波束掃描速度、增強了雷達可靠性、抗干擾能力，使一部雷達能夠同時應對多個目標，實現多種功能；第四代為數字陣雷達，使雷達波束掃描和波束形狀控制更加靈活，為雷達多功能和先進算法的實現提供了支撐，推動雷達向軟件化和智能化演化。

1 對空情報雷達面對先進威脅的挑戰

近年來，隨著國際安全形勢的演化和新軍事革命的發展，以美國為代表的軍事強國不斷提出新型作戰概念，如以“分布式殺傷”為代表的分布式打擊概念、以“作戰云”為代表的廣域協同作戰概念、以“穿透性制空”為代表的隱身突防概念、以“無人僚機”為代表的有人無人協同作戰概念、以“空戰體系綜合技術與實驗（SoSITE）”為代表的無人蜂群作戰概念、以“多域戰”為代表的多兵種聯合作戰概念以及以“電磁頻譜戰”為代表的電磁頻譜對抗作戰等，這些作戰概念牽引前沿軍事技術和高端作戰裝備發展，給對空情報雷達帶來了諸多挑戰。

1.1 對不同高度、不同動力學目標的探測挑戰

當前情報雷達在探測隱身戰機時，威力大約下降為對三代戰機探測距離的40%～50%，探測高度也大大收縮。巡航導彈低空/超低空飛行，利用地球曲率和地形的遮擋規劃進攻航路，繞開對空情報雷達覆蓋空域，俄羅斯今年3月宣布成功試射新型核動力巡航導彈，巡航速度超過3馬赫，擁有無限續航能力，能夠利用偵察信息，在敵方對空雷達覆蓋的外圍飛行，避開敵方探測。臨近空間高超聲速飛行器和戰術彈道導彈飛行于傳統對空情報雷達的探測高度之上，飛行速度快，具有隱身能力，飛行軌跡與傳統氣動目標相差很大，美國DARPA聯合各軍種啟動了多項臨近空間高超聲速飛行器研制計劃，正在進行密集的試驗；俄羅斯“匕首”高超聲速導彈也完成研制和試驗，于2017年12月進入試裝狀態，“匕首”高超聲速導彈速度達10馬赫，射程約2000km，可攜帶核彈頭和常規彈頭，采用空射滑翔飛行方式。

1.2 對無人智能集群目標的探測挑戰

對空情報雷達面對無人集群存在大量挑戰，一是發現挑戰，集群中單架無人機體積小且機身使用復合材料，單架無人機的RCS極小，若無人機集群在作戰前期采用分散飛行，由于目標分散于多個距離單元，對空情報雷達很難探測到無人攻擊集群；二是架次判斷挑戰，無人機集群若采用密集編隊飛行，由于采用智能控制且沒有飛行員損傷的顧慮，間距可比有人編隊小得多，對空情報雷達需要更大的信號帶寬和更窄的波束才能將臨近的目標分辨開來；三是信息通道挑戰，編隊中無人機數量動輒上百架，加上RCS小，飛行路線多變，且伴隨干擾措施，這將給雷達資源調度、信號和數據處理能力提出較大挑戰。

1.3 抗復雜電子對抗措施的挑戰

雷達作為一種通過發射和接收電磁波對目標進行定位的電子裝備，面臨著激烈的電磁爭奪和控制的挑戰，雷達面臨的電磁干擾呈現出空域縱橫交錯、時域動態持續、頻域密集重疊、能量頻繁調控的特點。近年來，國外電磁對抗新理論、新技術、新裝備層出不窮。2015年12月和2017年10月，美國智庫戰略與預算評估中心（CSBA）分別發布了《電波制勝：重拾美國在電磁頻譜領域的主宰定位》和《灰區制勝：利用電磁戰重拾升級控制能力》的研究報告，闡述了電磁頻譜戰的作戰概念和使用方式，將電磁頻譜戰作為削弱敵方傳感器搜索和瞄準能力，而又不至于引發引發對手過度反應從而導致局面失控的一種手段，如圖6所示。在技術開發上，美國DARPA啟動了“自適應雷達對抗”（ARC）項目，旨在對抗采用波束電子控制、波形靈活變化以及采用先進編碼措的多功能地空和空空雷達，地面對抗情報雷達無疑是其重點關注對象。國外電子對抗裝備研制也取得重要進展，2017年，雷聲公司用AN/ALR-69（V）雷達告警接收機演示了單站輻射源定位能力，這是雷達告警接收機首次實現單站輻射源定位能力。

可以預見，對空情報雷達在未來戰場將面臨對手更多的電磁攻擊軟殺傷威脅，對空情報雷達的工作環境更為復雜。因為電磁殺傷的使用更為靈活，自衛式、伴隨式、支援式、主瓣式、副瓣式、阻塞式、瞄準式、欺騙式等多種手段相互交織；電磁反應的速度更為敏捷，對雷達信號的截獲分選識別將由過去的事后分析轉變為實時分析，實時響應；電磁定位更為精準，不僅能夠單站側向，還能單站定位，從而實現對雷達的精準攻擊。

1.4 抗反輻射武器打擊的挑戰

對空情報雷達面臨的反輻射硬打擊威脅包括反輻射導彈和反輻射無人機。從越南戰爭開始，美國空軍高度重視用反輻射導彈開展對地防空壓制，研制出AGM-45“百靈鳥”、AGM-78“標準”、AGM-88“哈姆”等反輻射武器。近年，美國又為F-35戰斗機研制了“增程型先進反輻射導彈”（AARGM-ER），計劃于2021年服役。隨著無人機技術的發展，國外研制并裝備了反輻射無人機。相比反輻射導彈，無人機具有更強的信號分選和目標識別能力，能夠在準備攻擊的雷達頂空駐留偵察，有充分的時間對雷達和誘餌進行分辨，選中目標后進行攻擊，提高對雷達毀傷概率。

敵方反輻射導彈和反輻射無人機將對空情報雷達置于險境，使雷達操作員不敢開機對空中進行監視。敵方反輻射武器的發展對對空情報雷達配備的反輻射攻擊誘餌的逼真度或告警設備和響應速度提出了新的要求，同時對空情報雷達的發射信號必須具備低截獲能力，以提升實戰條件下的生存和抗摧毀效能。

2 對空情報雷達發展方向

根據對空情報雷達當前技術基礎和滿足應對先進威脅的需求，對空情報雷達將向軟件定義開放式系統架構、分布式協同探測、探攻一體、智能化信息處理、低截獲概率等幾個方向發展。

2.1 軟件定義系統架構

采用軟件定義的雷達又稱為軟件化雷達，軟件化雷達是具有通用開放式體系架構，系統功能可通過軟件定義、擴展和重構的新一代雷達系統。對空情報雷達采用軟件化雷達技術，能夠通過功能重構在隱身目標探測、戰術彈道導彈探測、高超聲速飛行器探測、智能集群目標探測之間無縫切換，用一部雷達實現多部傳統雷達才能實現的功能。

2.2 分布式協同探測

分布式協同探測的網絡化雷達利用不同視角、不同頻段電磁波作用下目標電磁散射特性的劇烈變化實現對各種低可觀測目標的有效探測，同時提升反偵察、抗干擾等能力，通過數據融合技術可以提高雷達在時域、頻域、空域的探測與跟蹤精度。

2.3 探攻一體

探攻一體即雷達與高功率微波武器一體化設計，利用寬帶AESA和空間功率合成技術生成大功率，探攻一體雷達能夠真正滿足探測與攻擊的一體化要求。作戰時，先用雷達模式對目標進行搜索和跟蹤，確認目標后切換到高功率微波武器模式，對目標進行干擾和摧毀，實現對目標全天候、實時、高精度、效果可控的攻擊，徹底解決信息鏈、打擊鏈分割獨立的問題，這對反無人蜂群攻擊和對抗反輻射打擊具有很強的吸引力。

對空情報雷達一般安裝在載車上，相對機載和艦載雷達雷達，體積、重量、功耗等資源較為寬裕，可以首先試用。對空情報雷達相對機載雷達和艦載雷達，移動速度慢，防護措施少，面臨的威脅多，具有強烈的探攻一體需求。

2.4 智能化信息處理

將智能化的思想映射到雷達設計中，通過智能發射、智能感知、智能處理（檢測跟蹤/抗干擾/目標識別）、智能調度等環節，實現以在線自適應和離線自學習兩大閉環為特點的智能化綜合處理，可降低人類誤判，并顯著提高雷達目標檢測、抗干擾、目標識別等工作效能。

對空情報雷達的智能化處理可分為初級智能化處理和高級智能化處理兩個層次，其中初級智能化初級即精細化處理。對空情報雷達精細化設計和處理主要特點體現在控制/處理參數精細化設計、多門限檢測和多通道數據并行等方面。智能化處理主要體現在目標與環境的自適應匹配、多策略并行、多手段聯合和基于大數據的學習進化等方面。以目標型號識別為例，基于規則和模板的識別方法難以適應所有目標，特別是小樣本目標和未知目標；而智能化識別通過深度學習網絡實現端到端的識別處理，可以避免傳統基于規則和模板匹配的完備性要求，實現基于大數據的智能化目標穩健識別。

2.5 低截獲概率

降低發射信號被敵方偵察設備截獲是反干擾最有效的措施，避免被敵方截獲也就避免了后續被分選、識別、對抗的可能。雷達低截獲包括頻率捷變、寬帶、低峰值功率等措施。

對空情報雷達除利用傳統線性調頻、非線性調頻等寬帶信號和捷變頻信號，還可利用微波光子、量子、人工智能等新體制、新機理雷達，降低被敵方截獲的概率，提高在軟對抗和硬打擊環境下的生存能力。

結束語：對空情報雷達經過近百年的發展，系統形態和作戰效能多次發生質的變化。然而，作為雷達對立面的目標同樣在與雷達的對抗中不斷發展壯大。面向未來，對空情報雷達能否跟上先進威脅變化的節奏？對空情報雷達應該如何演化？對于這些令人困擾的問題，經過本文對對空情報雷達發展歷程的回顧、現狀的總結、威脅的分析和未來的預測，也許能夠給雷達研究、設計人員和使用人員提供一個有一定價值的解答，本文僅作拋磚引玉，期望引起同行更多的思考。