面向先進(jìn)威脅的地面對(duì)空情報(bào)雷達(dá)發(fā)展方向分析

南京電子技術(shù)研究所 潘紅偉

地面對(duì)空情報(bào)雷達(dá)面對(duì)日益先進(jìn)的空中威脅和多元化任務(wù)需求，存在探測(cè)、跟蹤、識(shí)別等多項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，對(duì)空情報(bào)雷達(dá)能否應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)成為備受關(guān)注的話題。本文回顧了對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的發(fā)展歷程，從雷達(dá)體制、工作頻段，體系架構(gòu)、器件等方面總結(jié)了對(duì)空情報(bào)雷達(dá)發(fā)展現(xiàn)狀；從作戰(zhàn)對(duì)象、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境等分析了對(duì)空情報(bào)雷達(dá)面臨的先進(jìn)威脅；從系統(tǒng)架構(gòu)、探測(cè)方式、信號(hào)形式和信息處理等提出了對(duì)空情報(bào)雷達(dá)發(fā)展方向。期待能夠?yàn)閷?duì)空情報(bào)雷達(dá)研發(fā)和使用人員提供一個(gè)對(duì)對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的完整和系統(tǒng)的了解，并希望能夠引起對(duì)對(duì)空情報(bào)雷達(dá)更多的討論和思考。

地面對(duì)空情報(bào)雷達(dá)源于20世紀(jì)初期電磁理論的突破和第二次世界大戰(zhàn)期間軍事大國(guó)對(duì)轟炸機(jī)威脅緊迫的預(yù)警需求。在對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的發(fā)展歷程中，通過不斷引入新體制新技術(shù)，其性能得到顯著提高；擔(dān)任的任務(wù)日益增多，對(duì)空情報(bào)雷達(dá)除了探測(cè)傳統(tǒng)非隱身氣動(dòng)目標(biāo)外，還承擔(dān)了隱身飛機(jī)、戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈、臨近空間目標(biāo)、巡航導(dǎo)彈等目標(biāo)的探測(cè)任務(wù)；完成的功能更加全面，不僅用于發(fā)現(xiàn)威脅目標(biāo)，還對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類、識(shí)別和優(yōu)先級(jí)排序，并引導(dǎo)己方防御力量開展攔截。

根據(jù)對(duì)空情報(bào)雷達(dá)采用的技術(shù)體制，對(duì)空情報(bào)雷達(dá)共發(fā)展了四代。第一代為機(jī)械掃描兩坐標(biāo)警戒雷達(dá)，用于對(duì)來襲飛機(jī)進(jìn)行預(yù)警，這種體制雷達(dá)數(shù)據(jù)更新率低，且需要測(cè)高雷達(dá)的配合對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確定位；第二代為單脈沖測(cè)角MTD雷達(dá)，采用相參處理方式提高信噪比，利用單脈沖測(cè)角技術(shù)克服目標(biāo)脈沖間起伏造成的幅度比較測(cè)角誤差，使測(cè)角精度實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)的提升；第三代為相控陣?yán)走_(dá)，顯著提高了波束掃描速度、增強(qiáng)了雷達(dá)可靠性、抗干擾能力，使一部雷達(dá)能夠同時(shí)應(yīng)對(duì)多個(gè)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)多種功能；第四代為數(shù)字陣?yán)走_(dá)，使雷達(dá)波束掃描和波束形狀控制更加靈活，為雷達(dá)多功能和先進(jìn)算法的實(shí)現(xiàn)提供了支撐，推動(dòng)雷達(dá)向軟件化和智能化演化。

1 對(duì)空情報(bào)雷達(dá)面對(duì)先進(jìn)威脅的挑戰(zhàn)

近年來，隨著國(guó)際安全形勢(shì)的演化和新軍事革命的發(fā)展，以美國(guó)為代表的軍事強(qiáng)國(guó)不斷提出新型作戰(zhàn)概念，如以“分布式殺傷”為代表的分布式打擊概念、以“作戰(zhàn)云”為代表的廣域協(xié)同作戰(zhàn)概念、以“穿透性制空”為代表的隱身突防概念、以“無人僚機(jī)”為代表的有人無人協(xié)同作戰(zhàn)概念、以“空戰(zhàn)體系綜合技術(shù)與實(shí)驗(yàn)（SoSITE）”為代表的無人蜂群作戰(zhàn)概念、以“多域戰(zhàn)”為代表的多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)概念以及以“電磁頻譜戰(zhàn)”為代表的電磁頻譜對(duì)抗作戰(zhàn)等，這些作戰(zhàn)概念牽引前沿軍事技術(shù)和高端作戰(zhàn)裝備發(fā)展，給對(duì)空情報(bào)雷達(dá)帶來了諸多挑戰(zhàn)。

1.1 對(duì)不同高度、不同動(dòng)力學(xué)目標(biāo)的探測(cè)挑戰(zhàn)

當(dāng)前情報(bào)雷達(dá)在探測(cè)隱身戰(zhàn)機(jī)時(shí)，威力大約下降為對(duì)三代戰(zhàn)機(jī)探測(cè)距離的40%～50%，探測(cè)高度也大大收縮。巡航導(dǎo)彈低空/超低空飛行，利用地球曲率和地形的遮擋規(guī)劃進(jìn)攻航路，繞開對(duì)空情報(bào)雷達(dá)覆蓋空域，俄羅斯今年3月宣布成功試射新型核動(dòng)力巡航導(dǎo)彈，巡航速度超過3馬赫，擁有無限續(xù)航能力，能夠利用偵察信息，在敵方對(duì)空雷達(dá)覆蓋的外圍飛行，避開敵方探測(cè)。臨近空間高超聲速飛行器和戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈飛行于傳統(tǒng)對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的探測(cè)高度之上，飛行速度快，具有隱身能力，飛行軌跡與傳統(tǒng)氣動(dòng)目標(biāo)相差很大，美國(guó)DARPA聯(lián)合各軍種啟動(dòng)了多項(xiàng)臨近空間高超聲速飛行器研制計(jì)劃，正在進(jìn)行密集的試驗(yàn)；俄羅斯“匕首”高超聲速導(dǎo)彈也完成研制和試驗(yàn)，于2017年12月進(jìn)入試裝狀態(tài)，“匕首”高超聲速導(dǎo)彈速度達(dá)10馬赫，射程約2000km，可攜帶核彈頭和常規(guī)彈頭，采用空射滑翔飛行方式。

1.2 對(duì)無人智能集群目標(biāo)的探測(cè)挑戰(zhàn)

對(duì)空情報(bào)雷達(dá)面對(duì)無人集群存在大量挑戰(zhàn)，一是發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)，集群中單架無人機(jī)體積小且機(jī)身使用復(fù)合材料，單架無人機(jī)的RCS極小，若無人機(jī)集群在作戰(zhàn)前期采用分散飛行，由于目標(biāo)分散于多個(gè)距離單元，對(duì)空情報(bào)雷達(dá)很難探測(cè)到無人攻擊集群；二是架次判斷挑戰(zhàn)，無人機(jī)集群若采用密集編隊(duì)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(duì)小得多，對(duì)空情報(bào)雷達(dá)需要更大的信號(hào)帶寬和更窄的波束才能將臨近的目標(biāo)分辨開來；三是信息通道挑戰(zhàn)，編隊(duì)中無人機(jī)數(shù)量動(dòng)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(dá)資源調(diào)度、信號(hào)和數(shù)據(jù)處理能力提出較大挑戰(zhàn)。

1.3 抗復(fù)雜電子對(duì)抗措施的挑戰(zhàn)

雷達(dá)作為一種通過發(fā)射和接收電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位的電子裝備，面臨著激烈的電磁爭(zhēng)奪和控制的挑戰(zhàn)，雷達(dá)面臨的電磁干擾呈現(xiàn)出空域縱橫交錯(cuò)、時(shí)域動(dòng)態(tài)持續(xù)、頻域密集重疊、能量頻繁調(diào)控的特點(diǎn)。近年來，國(guó)外電磁對(duì)抗新理論、新技術(shù)、新裝備層出不窮。2015年12月和2017年10月，美國(guó)智庫(kù)戰(zhàn)略與預(yù)算評(píng)估中心（CSBA）分別發(fā)布了《電波制勝：重拾美國(guó)在電磁頻譜領(lǐng)域的主宰定位》和《灰區(qū)制勝：利用電磁戰(zhàn)重拾升級(jí)控制能力》的研究報(bào)告，闡述了電磁頻譜戰(zhàn)的作戰(zhàn)概念和使用方式，將電磁頻譜戰(zhàn)作為削弱敵方傳感器搜索和瞄準(zhǔn)能力，而又不至于引發(fā)引發(fā)對(duì)手過度反應(yīng)從而導(dǎo)致局面失控的一種手段，如圖6所示。在技術(shù)開發(fā)上，美國(guó)DARPA啟動(dòng)了“自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗”（ARC）項(xiàng)目，旨在對(duì)抗采用波束電子控制、波形靈活變化以及采用先進(jìn)編碼措的多功能地空和空空雷達(dá)，地面對(duì)抗情報(bào)雷達(dá)無疑是其重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。國(guó)外電子對(duì)抗裝備研制也取得重要進(jìn)展，2017年，雷聲公司用AN/ALR-69（V）雷達(dá)告警接收機(jī)演示了單站輻射源定位能力，這是雷達(dá)告警接收機(jī)首次實(shí)現(xiàn)單站輻射源定位能力。

可以預(yù)見，對(duì)空情報(bào)雷達(dá)在未來戰(zhàn)場(chǎng)將面臨對(duì)手更多的電磁攻擊軟殺傷威脅，對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的工作環(huán)境更為復(fù)雜。因?yàn)殡姶艢氖褂酶鼮殪`活，自衛(wèi)式、伴隨式、支援式、主瓣式、副瓣式、阻塞式、瞄準(zhǔn)式、欺騙式等多種手段相互交織；電磁反應(yīng)的速度更為敏捷，對(duì)雷達(dá)信號(hào)的截獲分選識(shí)別將由過去的事后分析轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)分析，實(shí)時(shí)響應(yīng)；電磁定位更為精準(zhǔn)，不僅能夠單站側(cè)向，還能單站定位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)的精準(zhǔn)攻擊。

1.4 抗反輻射武器打擊的挑戰(zhàn)

對(duì)空情報(bào)雷達(dá)面臨的反輻射硬打擊威脅包括反輻射導(dǎo)彈和反輻射無人機(jī)。從越南戰(zhàn)爭(zhēng)開始，美國(guó)空軍高度重視用反輻射導(dǎo)彈開展對(duì)地防空壓制，研制出AGM-45“百靈鳥”、AGM-78“標(biāo)準(zhǔn)”、AGM-88“哈姆”等反輻射武器。近年，美國(guó)又為F-35戰(zhàn)斗機(jī)研制了“增程型先進(jìn)反輻射導(dǎo)彈”（AARGM-ER），計(jì)劃于2021年服役。隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外研制并裝備了反輻射無人機(jī)。相比反輻射導(dǎo)彈，無人機(jī)具有更強(qiáng)的信號(hào)分選和目標(biāo)識(shí)別能力，能夠在準(zhǔn)備攻擊的雷達(dá)頂空駐留偵察，有充分的時(shí)間對(duì)雷達(dá)和誘餌進(jìn)行分辨，選中目標(biāo)后進(jìn)行攻擊，提高對(duì)雷達(dá)毀傷概率。

敵方反輻射導(dǎo)彈和反輻射無人機(jī)將對(duì)空情報(bào)雷達(dá)置于險(xiǎn)境，使雷達(dá)操作員不敢開機(jī)對(duì)空中進(jìn)行監(jiān)視。敵方反輻射武器的發(fā)展對(duì)對(duì)空情報(bào)雷達(dá)配備的反輻射攻擊誘餌的逼真度或告警設(shè)備和響應(yīng)速度提出了新的要求，同時(shí)對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)必須具備低截獲能力，以提升實(shí)戰(zhàn)條件下的生存和抗摧毀效能。

2 對(duì)空情報(bào)雷達(dá)發(fā)展方向

根據(jù)對(duì)空情報(bào)雷達(dá)當(dāng)前技術(shù)基礎(chǔ)和滿足應(yīng)對(duì)先進(jìn)威脅的需求，對(duì)空情報(bào)雷達(dá)將向軟件定義開放式系統(tǒng)架構(gòu)、分布式協(xié)同探測(cè)、探攻一體、智能化信息處理、低截獲概率等幾個(gè)方向發(fā)展。

2.1 軟件定義系統(tǒng)架構(gòu)

采用軟件定義的雷達(dá)又稱為軟件化雷達(dá)，軟件化雷達(dá)是具有通用開放式體系架構(gòu)，系統(tǒng)功能可通過軟件定義、擴(kuò)展和重構(gòu)的新一代雷達(dá)系統(tǒng)。對(duì)空情報(bào)雷達(dá)采用軟件化雷達(dá)技術(shù)，能夠通過功能重構(gòu)在隱身目標(biāo)探測(cè)、戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈探測(cè)、高超聲速飛行器探測(cè)、智能集群目標(biāo)探測(cè)之間無縫切換，用一部雷達(dá)實(shí)現(xiàn)多部傳統(tǒng)雷達(dá)才能實(shí)現(xiàn)的功能。

2.2 分布式協(xié)同探測(cè)

分布式協(xié)同探測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化雷達(dá)利用不同視角、不同頻段電磁波作用下目標(biāo)電磁散射特性的劇烈變化實(shí)現(xiàn)對(duì)各種低可觀測(cè)目標(biāo)的有效探測(cè)，同時(shí)提升反偵察、抗干擾等能力，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以提高雷達(dá)在時(shí)域、頻域、空域的探測(cè)與跟蹤精度。

2.3 探攻一體

探攻一體即雷達(dá)與高功率微波武器一體化設(shè)計(jì)，利用寬帶AESA和空間功率合成技術(shù)生成大功率，探攻一體雷達(dá)能夠真正滿足探測(cè)與攻擊的一體化要求。作戰(zhàn)時(shí)，先用雷達(dá)模式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索和跟蹤，確認(rèn)目標(biāo)后切換到高功率微波武器模式，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行干擾和摧毀，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)全天候、實(shí)時(shí)、高精度、效果可控的攻擊，徹底解決信息鏈、打擊鏈分割獨(dú)立的問題，這對(duì)反無人蜂群攻擊和對(duì)抗反輻射打擊具有很強(qiáng)的吸引力。

對(duì)空情報(bào)雷達(dá)一般安裝在載車上，相對(duì)機(jī)載和艦載雷達(dá)雷達(dá)，體積、重量、功耗等資源較為寬裕，可以首先試用。對(duì)空情報(bào)雷達(dá)相對(duì)機(jī)載雷達(dá)和艦載雷達(dá)，移動(dòng)速度慢，防護(hù)措施少，面臨的威脅多，具有強(qiáng)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(dá)設(shè)計(jì)中，通過智能發(fā)射、智能感知、智能處理（檢測(cè)跟蹤/抗干擾/目標(biāo)識(shí)別）、智能調(diào)度等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)以在線自適應(yīng)和離線自學(xué)習(xí)兩大閉環(huán)為特點(diǎn)的智能化綜合處理，可降低人類誤判，并顯著提高雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)、抗干擾、目標(biāo)識(shí)別等工作效能。

對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的智能化處理可分為初級(jí)智能化處理和高級(jí)智能化處理兩個(gè)層次，其中初級(jí)智能化初級(jí)即精細(xì)化處理。對(duì)空情報(bào)雷達(dá)精細(xì)化設(shè)計(jì)和處理主要特點(diǎn)體現(xiàn)在控制/處理參數(shù)精細(xì)化設(shè)計(jì)、多門限檢測(cè)和多通道數(shù)據(jù)并行等方面。智能化處理主要體現(xiàn)在目標(biāo)與環(huán)境的自適應(yīng)匹配、多策略并行、多手段聯(lián)合和基于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)進(jìn)化等方面。以目標(biāo)型號(hào)識(shí)別為例，基于規(guī)則和模板的識(shí)別方法難以適應(yīng)所有目標(biāo)，特別是小樣本目標(biāo)和未知目標(biāo)；而智能化識(shí)別通過深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)端到端的識(shí)別處理，可以避免傳統(tǒng)基于規(guī)則和模板匹配的完備性要求，實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的智能化目標(biāo)穩(wěn)健識(shí)別。

2.5 低截獲概率

降低發(fā)射信號(hào)被敵方偵察設(shè)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(xù)被分選、識(shí)別、對(duì)抗的可能。雷達(dá)低截獲包括頻率捷變、寬帶、低峰值功率等措施。

對(duì)空情報(bào)雷達(dá)除利用傳統(tǒng)線性調(diào)頻、非線性調(diào)頻等寬帶信號(hào)和捷變頻信號(hào)，還可利用微波光子、量子、人工智能等新體制、新機(jī)理雷達(dá)，降低被敵方截獲的概率，提高在軟對(duì)抗和硬打擊環(huán)境下的生存能力。

結(jié)束語：對(duì)空情報(bào)雷達(dá)經(jīng)過近百年的發(fā)展，系統(tǒng)形態(tài)和作戰(zhàn)效能多次發(fā)生質(zhì)的變化。然而，作為雷達(dá)對(duì)立面的目標(biāo)同樣在與雷達(dá)的對(duì)抗中不斷發(fā)展壯大。面向未來，對(duì)空情報(bào)雷達(dá)能否跟上先進(jìn)威脅變化的節(jié)奏？對(duì)空情報(bào)雷達(dá)應(yīng)該如何演化？對(duì)于這些令人困擾的問題，經(jīng)過本文對(duì)對(duì)空情報(bào)雷達(dá)發(fā)展歷程的回顧、現(xiàn)狀的總結(jié)、威脅的分析和未來的預(yù)測(cè)，也許能夠給雷達(dá)研究、設(shè)計(jì)人員和使用人員提供一個(gè)有一定價(jià)值的解答，本文僅作拋磚引玉，期望引起同行更多的思考。