臨近空間高超聲速目標預警探測若干研究進展

譚賢四

(空軍預警學院， 湖北武漢 430019)

0 引 言

二戰(zhàn)以后，跨大氣層與臨近空間飛行的高超聲速飛行器技術成為世界各國競相追逐的目標，從上世紀五六十年代就開始進行各種機理的高超聲速飛行器技術探索，主要包括空間軌道機動飛行器、助推滑翔再入飛行器和吸氣式高超聲速飛行器三個方向。經過大半個世紀的探索實踐，這三類飛行器逐漸演變?yōu)閬嗆壍乐貜褪褂眠\載器(Suborbital Reusable Launch Vehicle, SRLV)、高超聲速助推滑翔飛行器(Hypersonic Glide Vehicle, HGV)和高超聲速巡航導彈(Hypersonic Cruise Missile, HCM)，通常將HGV和HCM統(tǒng)稱為臨近空間高超聲速目標(Near Space Hypersonic Target，NSHT)[1]。NSHT是可以在臨近空間(距地面 20～100 km)以大于5 Ma的速度飛行的一類飛行器，不包括穿越該區(qū)域的彈道導彈、太空返回艙等目標，由于其速度快、彈道不確定、打擊范圍廣、突防能力強、毀傷威力大，正逐漸成為世界各軍事強國空天競爭的要地和高地，并不斷影響著大國沖突背景下的導彈防御策略和軍備控制策略[2]。

近幾十年來特別是進入21世紀以來，世界各軍事強國開展了一系列技術攻關及演示驗證項目，推動了NSHT的裝備化進程[3-4]。自2001年以來，美國開展了包括HCM和HGV多種彈道形式、涵蓋海陸空多種發(fā)射平臺的臨近空間高超聲速飛行器研發(fā)和試驗項目，如X-43A、X-51A、HTV-2、AHW、TBG等[5]，特別是空基快速響應武器(ARRW，AGM-183A 導彈)和通用型高超聲速滑翔體(Common-Hypersonic Glide Body，C-HGB)試驗成功，標志著美國臨近空間高超聲速武器已經從關鍵技術演示驗證向型號研制轉變。俄羅斯已實現(xiàn)多型臨近空間高超聲速武器的列裝，具體有“鋯石”高超聲速巡航導彈、“匕首”空基滑翔式導彈及“先鋒”陸基助推滑翔式導彈。此外，其他國家如澳大利亞、印度、法國等也在積極發(fā)展臨近空間高超聲速飛行器技術[6]。

隨著NSHT的快速發(fā)展，特別是俄羅斯等國高超聲速武器的實戰(zhàn)化部署，已經引起了各國對臨近空間特別是NSHT防御的高度重視[7]。美國在2019年《導彈防御評估報告》[8]中，明確將NSHT納入導彈防御體系需重點對抗的目標，并制定了NSHT防御發(fā)展規(guī)劃，在改造升級現(xiàn)有導彈防御系統(tǒng)的同時，還啟動了多個高超聲速目標防御攔截新技術和新裝備研發(fā)項目，以研發(fā)針對性的防御技術與裝備來彌補臨近空間防御能力的不足[9]。俄羅斯在列裝其高超聲速武器的同時，也同步加強了臨近空間防御體系的建設，如部署“共振-N”米波預警雷達、新一代空天防御系統(tǒng)S-500等。

針對NSHT防御涉及的諸多關鍵問題和技術，國內外專家學者已取得了一些具有參考價值的研究成果，且有專門文獻對NSHT防御相關領域的研究進行了梳理，如文獻[10-14]分別從臨近空間科學技術、NSHT防御、NSHT雷達探測技術、NSHT檢測技術和NSHT跟蹤技術等方面對相關研究進行了歸納總結。但是，目前尚未有文獻專門對NSHT預警探測領域的相關研究進行較為全面的歸納梳理，尤其是在NSHT目標特性、預警探測裝備體系構建與運用和預警探測關鍵技術等方面。預警探測系統(tǒng)作為防御體系的重要組成部分，是實現(xiàn)成功攔截的基礎和前提，作用至關重要，為了應對NSHT對國家空天安全造成的巨大挑戰(zhàn)，支撐我國NSHT預警探測相關領域的基礎研究和工程研制，非常有必要對國內外在NSHT預警探測領域最新研究進展進行梳理歸納。

在2008年的金融危機中，比特幣的創(chuàng)始人中本聰發(fā)明了比特幣，它成為了第一個去中心化的數(shù)字貨幣。區(qū)塊鏈是一個分布式網絡，每個節(jié)點都會存放所有交易的副本，并自動同步。節(jié)點可以是用戶的電腦、手機，或是其他設備。如圖2所示，區(qū)塊鏈網絡節(jié)點是扁平化的，每個節(jié)點的地位相等、公平，并以扁平拓撲的方式向相鄰節(jié)點進行數(shù)據(jù)交互[2]。

1 NSHT目標特性

②甲狀旁腺腺瘤:患者存在高鈣低磷血癥,PTH水平較高;1.原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進,甲狀旁腺激素調節(jié)體內鈣的代謝病維持鈣的平衡,引起高鈣低磷血癥;2.原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進包括腺瘤、增生、腺癌。甲狀旁腺腺瘤常見多為單發(fā)腺瘤。甲狀腺MRI示:甲狀腺右側葉后占位,考慮囊腺瘤,其內有出血,起源于甲狀旁腺可能大。甲狀腺增生約占12%,4枚腺體均受累;腺癌僅占1%-2%。定位檢查:超聲檢查,核素顯像。

圖1 NSHT飛行過程示意圖

1.1 運動特性

目標的運動特性表現(xiàn)在目標的飛行彈道、飛行速度和機動能力。從飛行過程看，HGV和HCM兩類目標的彈道特性略有不同。HGV類目標的彈道主要包括助推段、慣性段、再入拉起段、滑翔段和俯沖攻擊段。HCM類目標的彈道主要包括助推段、巡航段和俯沖攻擊段兩類NSHT目標彈道的定性描述在諸多文獻[15-19]中都有涉及，其分析重點集中于NSHT的滑翔段/巡航段。從飛行器設計方的角度來講，NSHT的彈道規(guī)劃都是在已知詳細參數(shù)和各種約束條件下設計的，而這些參數(shù)對于防御方是未知的，因此當前對NSHT的運動特性分析通常根據(jù)現(xiàn)有的飛行試驗進行建模分析。文獻[20]結合美國X-51A四次飛行試驗情況，采用數(shù)值分析方法對X-51A各階段彈道進行數(shù)學建模并仿真，給出了飛行器速度和高度與飛行時間和水平距離之間的關系。針對HGV類目標，文獻[21]建立了目標在再入拉起段和平衡滑翔段的彈道數(shù)學模型，并采用該模型對美國HTV-2的飛行試驗數(shù)據(jù)進行了擬合分析，結果表明所建模型能夠很好地擬合HTV-2的飛行軌跡，且可以推廣應用至其他HGV類目標。文獻[22-23]對HGV類目標的機動特性進行了研究，對目標的縱向跳躍機動、橫向擺動式機動和轉彎式機動模式及其控制規(guī)律進行了分析，并提出了機動可達能力、側向機動轉彎能力和側向機動繞飛能力三種指標來評估NSHT的機動性能。

NSHT高速高機動的運動特性、低RCS的隱身特性以及復雜的等離子體鞘套影響，也給傳統(tǒng)的信號處理和數(shù)據(jù)處理技術帶來了挑戰(zhàn)，嚴重影響了信息處理算法的性能。因此，提升預警系統(tǒng)對NSHT的探測能力，還應對信息處理相關算法做適應性改進和創(chuàng)新性研究。當前，相關研究主要集中在雷達檢測技術、目標跟蹤技術和軌跡預測技術等方面。

1.2 電磁散射特性

NSHT飛行過程中對空氣的擠壓和摩擦會造成飛行器表面溫度急劇上升，致使空氣或被燒蝕的防熱材料發(fā)生不同程度的電離，在飛行器周圍形成具有一定厚度的等離子體鞘套，同時在NSHT下游形成等離子體尾跡[24]，這些現(xiàn)象對電磁波的反射、折射和衰減作用改變了NSHT的電磁散射特性。因此，相關研究也主要集中在等離子體鞘套和尾跡對于目標RCS的影響上，當前主要從兩個途徑開展研究。一是對等離子體鞘套的試驗驗證或實測數(shù)據(jù)分析。美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)開展的Project RAM[24]、Trailblazer Program[25]等，獲得了大量關于飛行器再入大氣層時RCS變化的實測數(shù)據(jù)。二是對等離子體鞘套的數(shù)值計算和仿真分析。文獻[26]針對鈍錐形目標模型在高度為61 km和71 km、速度為7 650 m/s的條件下，分析了高超聲速流場特性和電磁散射特性，指出等離子體鞘套對RCS的最大影響(增強或衰減)可達20 dB，且不同飛行高度上，等離子體鞘套對RCS的影響變化很大。

除了飛行器本體和等離子體鞘套外，等離子體尾跡對目標RCS的影響也不可忽視。文獻[27-28]研究表明，等離子體尾跡對目標RCS的影響與目標高度、速度、電磁波頻率等因素相關，當電磁波頻率為3～30 MHz時，等離子體尾跡將出現(xiàn)較強的散射，其RCS甚至遠遠大于目標本體RCS，利用這一特性可以采用天波超視距雷達進行探測。

1.3 紅外輻射特性

一是從運動速度、加速度、加加速度或角速度的角度出發(fā)構建的運動學模型，通過運動狀態(tài)在時間維度上的積分得到目標狀態(tài)估計[100]。文獻[101-102]把Jerk模型和分段均勻假設應用到加速度建模中，結合狀態(tài)擴展和分離差分濾波，實現(xiàn)再入目標穩(wěn)態(tài)跟蹤。但上述模型本質都是假設機動指數(shù)衰減相關，描述HGV運動特性存在一定的局限性。針對這一問題，文獻[103]針對HGV巡航段跳躍飛行的特點，提出了一種修正的轉彎模型，能夠有效跟蹤處于巡航段跳躍飛行的HGV。文獻[104]將機動周期性相關假設引入跟蹤模型，提出了二階時間相關正弦波模型(Sine Wave, SW)，能較好地描述HGV類周期的運動特性。文獻[105]在SW模型基礎上，推導了自適應非零均值SW模型，進一步提高其機動適應能力[106]。機動周期性相關假設為HGV運動學跟蹤模型構建開辟了一個新的思路，但目標機動完全服從正弦的相關假設過于理想化，為此文獻[107]認為HGV目標機動相關性應同時體現(xiàn)為衰減性和周期性，在此基礎上提出衰減振蕩模型，跟蹤跳躍滑翔式HGV具有較高的精度及穩(wěn)定性。運動學模型機動適應能力較強，屬于“寬帶”模型，但模型結構相對粗放。

1.4 NSHT對預警探測的影響分析

綜合上述國內外NSHT發(fā)展情況、學術文獻及學界專家的認知，其特點可總結如下：

(1) 飛行速度快。NSHT在臨近空間的巡航或滑翔速度大于5 Ma，最大可超過25 Ma。

(2) 飛行高度主要位于臨近空間。NSHT的飛行高度為20～100 km，巡航或滑翔高度通常為25～60 km。

(3) 機動能力較強。機動過載能力為2～4 g，HCM類目標帶動力飛行可以隨時進行縱向和橫向機動，HGV類目標可以借助其良好的氣動特性進行縱向跳躍滑翔和橫向大范圍機動。

(4) 航程遠，打擊覆蓋范圍廣。根據(jù)作戰(zhàn)任務的不同，NSHT的射程縱向可達1 000～10 000 km，橫向可達2 000～4 000 km，理論上可以在1～2 h內攻擊全球任何地域。

(5) 目標電磁特性復雜。NSHT幾何尺寸小(約為1～20 m)，且受到等離子體包覆的影響，目標電磁特性復雜，屬于隱身類目標，通常可以認為其RCS為0.01～0.1 m2。

(6) 目標紅外輻射較強。NSHT飛行過程中的溫度可達1 000～2 000 K，紅外輻射特征明顯。

我想，只要林強信給我們拋光熟手，無論他怎么指責，甚至拍桌大罵，我也會做到罵不還口，打不還手。然而，我想錯了，林強信壓根就沒有提那些陳芝麻爛谷子，只是一個勁地和我敘舊，說他一直賞識我，說我是個難得的人才，說我為大發(fā)廠作了貢獻，功不可沒。說到動情時，唏噓不已。又說雖然你挖了大發(fā)廠的熟手和訂單，但我能理解，人在江湖，各為其主嘛。我趁機說了一大摞好話，表達了自己的歉意和誠意。

NSHT的上述特性與飛機、彈道導彈等目標具有明顯的區(qū)別，給現(xiàn)有防空反導預警探測體系帶來了極大的挑戰(zhàn)。

1) 防空預警系統(tǒng)

對現(xiàn)有防空預警系統(tǒng)而言，NSHT飛行高度高、速度快且RCS小帶來的影響如下：

(a) 探測高度有限。傳統(tǒng)防空預警雷達的最高覆蓋高度一般為25 km左右，難以實現(xiàn)臨近空間的覆蓋。

(b) 探測距離有限。傳統(tǒng)防空預警雷達針對2 m2目標的探測威力一般為300～500 km，當探測RCS為0.01～0.1 m2的NSHT時，其作用距離最大下降1/4以上，再考慮到NSHT的速度一般為5 Ma以上，預警時間十分有限。

NSHT主要包括HCM和HGV兩類目標。HCM一般通過固體火箭或其他組合動力將巡航體助推到較高馬赫數(shù)(一般為3～5 Ma)后，依靠超燃沖壓發(fā)動機驅動其在臨近空間內(一般為25～35 km高度)以超過5 Ma速度巡航飛行。HGV則通過固體火箭將其助推至一定高度，然后再入大氣層憑借其良好的升阻特性在臨近空間內(一般為30～60 km高度)無動力高速滑翔(一般為10～20 Ma)。兩類飛行器的作戰(zhàn)任務剖面如圖1所示。

(c) 信息處理算法的適應能力有限。傳統(tǒng)防空預警雷達的信號處理、數(shù)據(jù)處理算法都是針對常規(guī)空中目標設計的，處理NSHT時性能嚴重下降。一是高速高機動運動造成跨距離單元、跨多普勒單元的“兩跨”現(xiàn)象，傳統(tǒng)的積累檢測方法難以有效積累目標能量；二是雷達數(shù)據(jù)率相對較低，目標高速高機動運動造成起始與跟蹤波門增大、運動模型建模復雜，給現(xiàn)有的航跡起始、航跡跟蹤等數(shù)據(jù)處理算法造成了困難；三是復雜的等離子體鞘套及尾跡造成目標回波出現(xiàn)多個尖峰，造成傳統(tǒng)檢測方法容易出現(xiàn)多個“虛警”、跟蹤過程容易出現(xiàn)混批、誤差增大等現(xiàn)象。

2) 反導預警系統(tǒng)

在地/海基預警平臺方面，相關研究主要集中在雷達升級改造、雷達性能分析等方面，如美國正在研發(fā)和改進遠程識別雷達和AN/TPY-2雷達，俄羅斯已在北極地區(qū)部署“共振-N”米波預警雷達，國內新型相控陣雷達也都增加了臨近空間探測模式。

(a) NSHT的全程探測困難。目前天基紅外預警高軌衛(wèi)星能夠實現(xiàn)NSHT的助推段預警，但不具備滑翔/巡航段預警能力，而中低軌預警衛(wèi)星盡管存在探測NSHT的潛力，但單星覆蓋范圍有限，受成本和數(shù)量的限制，目前也不具備NSHT的全域全程跟蹤能力；地/海基預警雷達受部署陣位、地球曲率和目標飛行高度低等因素影響，僅能實現(xiàn)NSHT飛行末段的視距內探測，可提供的預警時間要遠小于彈道導彈；現(xiàn)有其他空基/臨空基平臺探測手段也不是專門針對NSHT設計的，對NSHT的探測能力有限。

(b) NSHT的軌跡預測困難。軌跡預測的效果很大程度上取決于目標的彈道外推模型。對于彈道導彈而言，其彈道運動基本符合二體運動規(guī)律，具有相對的固定性，往往可以獲得較高的軌跡預報精度。而NSHT飛行彈道規(guī)劃靈活，機動能力強且可以全程控制，難以對其未來時刻的機動情況進行預測，從而難以構建固定的彈道外推模型。對于防御方來講，來襲NSHT的型號、控制參數(shù)及控制規(guī)律等都是未知的，NSHT軌跡預測較為困難。

2 NSHT預警裝備體系構建與運用

圍繞NSHT的預警探測問題，研究人員采用定性討論與定量分析相結合的方法，從預警平臺與手段、預警裝備體系構建及預警資源運用等方面提出了大量的對策與建議，為反NSHT預警探測體系的建設提供了很好的理論支持。

2.1 預警平臺與手段

根據(jù)目標特性，研究人員探討了多種針對性的NSHT探測方案。這些方案既涉及雷達、紅外、可見光等多種傳感器，又涵蓋天、空、地/海等多平臺；既有對現(xiàn)有預警裝備探測能力的適應性分析和改進建議，又有新型預警手段的設計與可行性論證。

1) 天基預警平臺

興趣點，就是目標要向主體本身的學習、生活興趣靠近。只有和興趣相近的目標，才能激發(fā)主體更大的動力，獲得更多的可能性。據(jù)調查，主體對目標有興趣，那目標達成的可能性比對目標沒有興趣達成的可能性高兩倍以上。

天基預警平臺具有覆蓋范圍廣、不受地球曲率限制等優(yōu)點，在反導預警中發(fā)揮著重要作用，但是其對NSHT的探測能力有待研究和驗證。典型的天基預警系統(tǒng)主要有美國的國防支援計劃系統(tǒng)(DSP)、天基紅外系統(tǒng)(SBIRS)及俄羅斯的穹頂(Купол)反導預警系統(tǒng)。

文獻[34-35]探討了天基紅外預警衛(wèi)星對NSHT的探測能力和時空覆蓋性問題，針對HCM類目標(X-51A)和HGV類目標(類HTV-2)，參考美國天基紅外探測器的靈敏度參數(shù)，構建天基紅外衛(wèi)星探測模型，并對高、低軌紅外預警衛(wèi)星的探測距離進行仿真計算。研究指出，高軌衛(wèi)星能夠實現(xiàn)HGV類目標的助推段預警，但對HCM類目標的助推段預警能力不足；高軌衛(wèi)星難以實現(xiàn)NSHT滑翔段/巡航段的探測跟蹤，而低軌衛(wèi)星通過改進紅外凝視傳感器和探測模式，能夠實現(xiàn)NSHT滑翔段/巡航段的探測；合理設計低軌衛(wèi)星星座，可以實現(xiàn)臨近空間的時空覆蓋。在此基礎上，文獻[36]針對550 km和1 600 km兩種軌道高度，設計了基于Walker星座的低軌衛(wèi)星星座，表明當軌道數(shù)達到 24 時，兩種軌道高度的低軌紅外衛(wèi)星星座都能夠完全覆蓋除南北極附近以外的全部區(qū)域，即基本具備對NSHT的全球覆蓋性探測能力。

文獻[37-38]討論了天基雷達系統(tǒng)探測NSHT的相關問題，在分析天基雷達探測的基本要求和功率孔徑要求的基礎上，給出了天基雷達系統(tǒng)的星座設計方案。最后以X-51A為例，仿真分析了低軌道衛(wèi)星星座與目標的可見性關系，給出了單軌道全覆蓋方案和多軌道的全球全天候覆蓋方案，以實現(xiàn)NSHT的有效探測跟蹤。但是，通過增加衛(wèi)星總數(shù)實現(xiàn)全球覆蓋的代價很大，而多軌道面的大量衛(wèi)星將帶來發(fā)射和測控復雜、數(shù)據(jù)交互難度大、機動和生存能力不強等問題。另外天基雷達系統(tǒng)組成復雜、技術難度大，國外目前也只是在進行技術攻關，短時間內難以有效發(fā)揮作用。

這種形勢下，專業(yè)的人在西王做得了專業(yè)的事嗎？對于大紀和大龍來說，他們是西王的“外人”，尤其是大紀，在集團和俱樂部來說屬于“客人”，最終的話語權在西王老板及其老鄉(xiāng)身上；大紀本身的性格特點，也決定了他不爭不搶，對于西王方面的一些不合理的事情，估計大紀也難有勇氣去抗爭。

2) 空基/臨空基預警平臺

空基/臨空預警平臺主要包括平流層飛艇、浮空氣球或各類飛機等，相比天基預警平臺，具有信息獲取及時、可長時間監(jiān)視重點區(qū)域的優(yōu)點；相比地/海基預警平臺，具有視距遠、可靈活部署的優(yōu)點。

文獻[39]探討了平流層飛艇載雷達探測NSHT的可行性，在考慮大氣衰減和等離子鞘套衰減對電磁波影響的基礎上，構建了雷達探測路徑衰減的計算模型，通過仿真分析不同頻段艇載雷達和地基雷達的衰減情況，表明同樣配置下，艇載雷達對NSHT的探測更具優(yōu)勢。文獻[40]討論了采用臨空基雷達探測NSHT的思路，設計了常規(guī)掃描和臨邊掃描兩種模式，并計算分析了臨近空間不同平臺高度、不同威力的臨空基雷達對NSHT的覆蓋情況。文獻[41]分析了平流層飛艇載雷達探測性能受飛艇運動的影響問題，研究表明飛艇晃動會減弱回波的強度并影響脈壓的性能，進而影響雷達的探測性能。文獻[42-43]研究了平流層飛艇載雷達對NSHT的跟蹤性能，在補償飛艇晃動帶來的測量誤差的前提下，采用Singer模型和Kalman濾波算法對NSHT進行跟蹤，通過對比地基雷達的跟蹤性能，指出飛艇載雷達的跟蹤精度優(yōu)于地基雷達，并且能夠連續(xù)無間斷地跟蹤目標。

（7）利用好所有現(xiàn)有的自然景觀，按照公路美學以及和周圍自然環(huán)境相協(xié)調的原則進行設計，保證公路能夠和自然環(huán)境融為一體。

但從飛艇的載荷能力、高空能源傳輸?shù)葘嵱媒嵌葋砜矗R空基飛艇平臺搭載高性能紅外探測器更為可行。文獻[44]指出，飛艇載紅外探測系統(tǒng)對NSHT的有效探測距離可達數(shù)百公里甚至上千千米量級，并給出飛艇應盡量部署在海拔高度大于18 km高空的建議。在此基礎上，文獻[45]提出了飛艇載紅外系統(tǒng)組網探測的設計方法，通過20 km的高空優(yōu)化部署9艘浮空飛艇，實現(xiàn)了對7 000 km×7 000 km正方形區(qū)域95%左右的覆蓋率。此外，一些文獻還探討了基于無人機機載異類傳感器的NSHT探測與定位方案[46]。

3) 地基/海基預警平臺

對現(xiàn)有反導預警系統(tǒng)，NSHT飛行高度相對較低、機動性強軌跡難預測帶來的影響如下：

文獻[47]基于STK/Matlab開發(fā)了NSHT檢測與跟蹤可視化仿真平臺，該平臺可實現(xiàn)地面雷達對NSHT的檢測跟蹤性能評估，且具有良好的可視化效果。文獻[37]利用STK軟件仿真分析了單部和組網地基雷達對NSHT的探測能力，對橫向和縱向等不同布站模式下的雷達組網探測性能開展了討論。研究指出，雷達組網的探測能力優(yōu)于單部雷達，但受限于地球曲率和NSHT飛行高度低的影響，地基雷達的探測距離有限，再考慮到NSHT的飛行速度快，雷達預警時間十分有限。文獻[48]對地基雷達(GBR)探測NSHT時的部署問題進行了研究，通過對前沿部署、接力部署和要地部署等不同部署方式下的探測性能進行仿真分析，指出前沿部署和接力部署相結合的探測性能較好，前沿部署可提供較長的預警時間。此外，文獻[49]還探討了可見光觀測NSHT的可行性，綜合考慮NSHT的可見光輻射特性、大氣傳輸、人眼觀測靈敏度等因素，仿真分析了不同氣象條件下、不同時段的地基可觀測距離及預警時間，指出對于NSHT的滑翔段的可觀測距離理論上可達數(shù)千千米，但是該研究并沒有考慮視距限制影響。

總的來看，關于預警平臺與手段的相關研究多以國內學者為主，國外方面鮮有相關的學術文獻，大多以政府報告、年度國防授權法案為主。但從這些材料中可以看出，國外應對NSHT的預警手段與國內基本一致，例如美國啟動了一系列預警探測系統(tǒng)的改進和驗證工作：一是天基預警平臺方面，開展了低軌“過頂持續(xù)紅外”(OPIR)寬視場傳感器、“高超聲速與彈道跟蹤太空傳感器” (HBTSS)等多項針對NSHT的技術開發(fā)與驗證項目[9]；二是空基/臨空基預警平臺方面，美國的大型高空飛艇、集成傳感器結構飛艇，都可為臨近空間目標探測提供大量及時準確的數(shù)據(jù)；對收割者MQ-9無人機進行改造，形成對中高空目標的被動探測能力，戰(zhàn)時可以充當防區(qū)外NSHT探測的移動節(jié)點[50]；三是地/海基方面，一方面研發(fā)和改進遠程識別雷達和AN/TPY-2雷達，另一方面采用多光譜目標系統(tǒng)(MTS)進行地面電光/紅外和高級傳感器觀測驗證[51]。這也進一步印證了國內學者研究方向和思路的正確性。

3.2.2 HAPLR評價指標。HAPLR評級體系依據(jù)于IMLS所提供的相關數(shù)據(jù)，包括人均藏量、每小時訪問人次、每千人口全日制員工數(shù)等15項指標，其中6項為輸入指標、其余9項為輸出指標[8]。如表3。對每一項指標賦予不同權值，加權計算得出各個圖書館的分數(shù)以便排名。

2.2 預警裝備體系構建與運用

要實現(xiàn)NSHT的及時預警、全程連續(xù)探測和穩(wěn)定跟蹤，單一平臺、單一傳感器顯然難以解決，必須構建相應的預警裝備體系。但是，NSHT預警裝備體系的構建既不是從零起步、也不是推倒重來，而是基于現(xiàn)有防空反導預警裝備體系進行適應性改進，明確探測能力需求與缺口，研發(fā)新型裝備或改進現(xiàn)有裝備。國內外的相關研究大都沿著這一思路展開，主要圍繞著預警裝備體系構建和預警資源運用兩方面進行研究。

1) 預警探測裝備體系構建

明確能力需求是進行預警探測裝備體系構建的前提。文獻[52]指出，實現(xiàn)NSHT的實時預警，預警裝備體系需要具備全球覆蓋、準確跟蹤和有效預測三個方面的能力需求，并給出了針對性的應對對策。文獻[53-54]從NSHT上升段防御的策略出發(fā)，在構建空基攔截模型的基礎上，分析了上升段攔截對預警系統(tǒng)作用距離和跟蹤精度的需求。文獻[55]指出為了給攔截系統(tǒng)贏得必要的作戰(zhàn)反應時間，預警探測系統(tǒng)對典型NSHT的探測距離必須超過1 000 km以上，并對比分析了不同預警裝備的優(yōu)缺點。文獻[56]則進一步細化到NSHT探測對雷達裝備的性能需求，分析了地基雷達在探測范圍、信號處理、數(shù)據(jù)處理等方面的性能需求，相關結論對于改進現(xiàn)役雷達裝備具有一定指導意義。

在預警探測裝備體系構建方面，現(xiàn)有文獻大多采取定性討論的方法，以建設發(fā)展思路和指導性原則研究為主。早在2012年，NSHT各項試驗剛剛開展之際，文獻[57]就分析了國外特別是美國導彈防御體系的預警系統(tǒng)對NSHT探測的適應性和性能，給出了反NSHT預警探測裝備體系構建的思路。隨后，相繼有學者[58-59]對反NSHT預警裝備體系的構建問題進行探討，指出應綜合運用雷達、光電以及新型探測手段等多種傳感器，依托天基、空基/臨空基、地基/海基等多平臺構建全域預警探測裝備體系。文獻[60]則采用定量分析的方法對多平臺多傳感器的探測能力進行了估算，針對X-51A和HTV-2兩類典型NSHT目標，通過STK軟件對各平臺靜態(tài)部署下的探測效果進行了仿真分析，指出空天地多平臺協(xié)同探測體系在探測空域、時效性等方面具有較大優(yōu)勢，可有效彌補單平臺的不足，為構建NSHT預警裝備體系提供了技術支撐。除了預警裝備以外，文獻[61]進一步設計了由指揮控制中心、信息處理中心和預警裝備組成的預警探測體系的總體結構，梳理了探測系統(tǒng)工作的基本流程，指出應在傳感器的探測能力、信息傳輸能力和處理能力及合理調度系統(tǒng)內資源等各方面加強建設。文獻[62]指出，針對NSHT應建立基于天空地海多平臺的一體化網絡化立體化預警探測網絡、一體化預警探測信息處理系統(tǒng)和一體化通信網絡，實現(xiàn)天、空、地、海探測系統(tǒng)互聯(lián)互通互操作。文獻[63]從整體設計、建設方法、體系結構、綜合運用和效能提高等方面闡述了NHST預警裝備體系建設思路。文獻[64]提出了基于復雜網絡理論的NSHT預警裝備體系網絡模型，研究了模型的拓撲結構和統(tǒng)計特征，對NSHT預警裝備體系連接結構的設計具有一定的借鑒意義。文獻[65]則對NSHT預警裝備體系的開發(fā)及驗證方法進行了討論分析，對構建規(guī)范、合理的NSHT預警裝備體系具有借鑒意義。

2019年美國國防部《導彈防御評估報告》明確將NSHT納入防御范疇，并提出了NSHT預警能力建設的發(fā)展規(guī)劃，從體系需求論證、現(xiàn)有預警體系要素升級、預警裝備關鍵部件級技術探索等方面全面鋪開研究，國內許多學者[50-51,66]都從不同角度對該報告進行了解讀和研判。概括來講，美國NSHT預警裝備體系構建的總體思路是：在評估現(xiàn)有導彈防御體系對NSHT探測能力的基礎上，有針對性地改進現(xiàn)役裝備、驗證探測新手段和新技術、研發(fā)新型裝備，突出天基預警技術和裝備的研發(fā)，最終將對陸海空天多平臺預警探測能力進行整合，形成一體化的預警探測體系。可見，國內外對于反NSHT預警裝備探測體系構建的思路基本一致。

2) 預警資源運用

針對NSHT探測，預警資源運用的研究主要集中在兩方面：一是預警裝備體系內多傳感器資源的調度問題；二是單傳感器資源主要是雷達資源的管理問題。

如前所述，反NSHT預警裝備體系內融合了多個平臺、多種傳感器資源，此時及時準確、合理高效地調度體系內的預警資源，對于發(fā)揮預警裝備體系的作戰(zhàn)效能至關重要。文獻[67]針對天海地一體化傳感器資源協(xié)同調度問題進行了研究，指出反NSHT作戰(zhàn)預警探測資源調度存在探測跟蹤難、傳感器交接頻繁、調度方案動態(tài)變化等難點，并從提高傳感器能力、設計合理的體系架構和應用高效的調度算法給出了提升傳感器資源調度作戰(zhàn)效能的對策。文獻[68]研究了NSHT探測預警資源的分配問題，將預警機或飛艇載雷達、地基雷達等傳感器抽象為預警資源節(jié)點，根據(jù)NSHT的運動狀態(tài)和預警資源的探測性能等指標，設計了調度算法合理調度預警資源，典型場景仿真實驗表明，所提方法能夠根據(jù)NSHT飛行狀態(tài)與預警資源部署情況合理地分配預警資源，在確保NSHT的跟蹤精度的前提下，提升了資源的使用效率。文獻[69]針對雷達組網探測HGV問題，提出了基于深度增強學習的雷達-目標分配方法，并在多目標攻擊和飽和攻擊兩種場景下驗證了算法性能，結果表明所提方法在目標分配數(shù)量、目標威脅度、雷達交接次數(shù)和跟蹤時長等指標上表現(xiàn)出了優(yōu)于傳統(tǒng)方法的性能。文獻[70]針對重點區(qū)域NSHT防御場景，提出了一種實用高效的地基雷達優(yōu)化部署方法，在首次發(fā)現(xiàn)距離、責任區(qū)覆蓋系數(shù)等指標上實現(xiàn)了多部地基雷達的最優(yōu)化部署，提高了地基雷達探測NSHT優(yōu)化部署的效率。

在單傳感器資源管理方面，相關研究主要集中在雷達搜索資源管理方面。文獻[71]分析了無引導信息下遠程預警相控陣雷達對NSHT的搜索能力，針對HTV-2類目標，分別設計了水平和高仰角搜索屏，并對目標最短穿屏距離和雷達最小掃描次數(shù)進行了推導，仿真結果表明雷達具備對迎面來襲目標的搜索捕獲能力。文獻[72-74]考慮NSHT機動進入雷達盲區(qū)時的再次搜索捕獲問題，利用目標丟失前有限的觀測數(shù)據(jù)估算目標的運動參數(shù)、攻角和傾側角，以概率分布情況作為引導信息，設計最優(yōu)搜索策略以確定交接雷達的搜索空域和波位順序，實現(xiàn)了NSHT在盲區(qū)內的再次快速捕獲。文獻[75]研究了跟蹤制導雷達搜索NSHT的空域波位編排問題，在考慮波束編排樣式和波束展寬效應等因素的基礎上，提出了最優(yōu)波束編排的靜態(tài)模型和動態(tài)模型，實現(xiàn)了跟蹤制導雷達對搜索空域的連續(xù)高概率覆蓋。

試驗段位于某高速公路K201+250—K231+500標段，線路全長30.25km，路基寬度設計為26m，道路全線設計行車速度為100km/h，該道路路基結構形式設計為：20cm級配碎石+20cm水泥穩(wěn)定級配碎石+20cm水泥穩(wěn)定級配碎石。由于試驗段所處地區(qū)冬季寒冷夏季炎熱且晝夜溫差較大，常規(guī)半剛性基層瀝青路面容易出現(xiàn)反射裂縫等病害，因此，試驗段道路在設計時決定采用級配碎石作為路面基層。

3 NSHT預警探測關鍵技術

二是在城鄉(xiāng)環(huán)境治理方面，榮縣環(huán)境綜合整治活動開始后，300多名第一書記在環(huán)境綜合治理中擔任先鋒，堅持“綠水青山就是金山銀山”的原則。駐村第一書記主要抓秸稈禁燒、垃圾處理、沿河兩岸環(huán)境整治等，各村成立秸稈禁燒巡查小組，每日進行全域巡查，采用獎懲并重的措施開展秸稈禁燒工作。社區(qū)第一書記主要配合開展場鎮(zhèn)綜合環(huán)境的治理。

3.1 雷達檢測技術

NSHT目標RCS較小，加上其超高速和高機動特性，是典型的高速高機動弱小目標，給傳統(tǒng)的雷達檢測技術帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。現(xiàn)代雷達一般采用相參積累來提高弱小目標的檢測性能，但目標的高速高機動造成嚴重的“兩跨”問題，傳統(tǒng)的積累檢測方法難以有效積累目標能量。此外，目標高超聲速飛行時產生的等離子體鞘套及等離子體湍流尾跡顯著區(qū)別于常規(guī)目標的特性，也給傳統(tǒng)的雷達檢測帶來新的問題。

1) 積累檢測方法

相參積累利用了回波信號的相位信息，其獲得的信噪比增益比非相參積累更高，因此目前的研究主要集中在相參積累檢測上。綜合現(xiàn)有研究，根據(jù)NSHT的運動情況可分為勻速、勻加速和變加速NSHT相參積累等三類算法。

一是勻速NSHT相參積累檢測。當目標勻速運動時，對其進行相參積累只需要考慮距離走動問題。目前，主要采用Keystone變換(Keystone Transform, KT)[76]和Radon傅里葉變換(Radon Fourier Transform, RFT)[77]等。其中，KT變換最早應用在雷達成像領域，而RFT本質是沿搜索的目標運動軌跡積累回波信號能量，但算法運算量較大。對此，文獻[77]利用RFT自身形成的盲速旁瓣，得到模糊速度，進而構造速度搜索函數(shù)，再采用標準RFT進行速度-距離二維搜索，可有效避免速度模糊帶來運算量大的問題。此外，為減小因參數(shù)搜索帶來的運算量大的問題，部分學者提出了基于頻域相關變換[78]和基于時域相關變換[79]的相參積累算法，這些都是通過回波信號相關變換來避免參數(shù)的大范圍搜索，進而降低運算量，但對回波信噪比要求更高，難以適用于低信噪比下的NSHT檢測。

按照相關規(guī)則,按照稅法規(guī)定外國企業(yè)以及外國企業(yè)收入,相關企業(yè)包含三例:在資金、運營、購銷等方面，存在直接或間接地操控或具有聯(lián)系;直接或間接地同為第三者所操控或具有;以及有其他利益上的相相聯(lián)系。

二是勻加速NSHT相參積累檢測。目標勻加速運動時，對其進行相參積累需要考慮距離走動、距離彎曲和多普勒走動三個問題。目前，針對勻加速目標相參積累的研究很多，大多是針對距離走動、距離彎曲和多普勒走動這三個問題采用不同方法并組合使用。在解決距離走動問題上，與勻速高超聲速目標的方法類似，主要采用KT變換和RFT變換。在解決距離彎曲問題上，主要采用二階Keystone[80]等。在解決多普勒走動問題上，主要采用調頻率(加速度)估計進而進行相位補償[81]。此外，為解決估計精度和計算量之間的矛盾，文獻[82-83]在進行無模糊多普勒頻率估計并補償?shù)幕A上，分別采用尺度變換和分段計算多普勒調頻率的方法消除加速度帶來的影響。

一是通過認知目標運動規(guī)律進行預測。文獻[124]針對HGV高度層面的軌跡具有類周期的規(guī)律，采用改進集成經驗模態(tài)分解將其分解為線性項、周期項及隨機項，并利用滑動回歸模型進行預測。該方法對高度的預測精度較高，但無法實現(xiàn)三維軌跡預測。李廣華[125]在地理坐標系下采用勻加速、二次曲線加速和衰減振蕩加速的組合式描述濾波加速度的變化。此外，楊彬等[126]利用廣義回歸神經網絡直接對目標位置進行預測，這兩種方法對不同機動類型適應性較好，但其預測效果無法保證。文獻[127]通過數(shù)值分析認為HGV氣動加速度呈現(xiàn)振蕩形式，在此基礎上擬合氣動加速度變化并預測其未來軌跡。該方法在較短時間內預測精度較高，但對目標機動變化遲鈍。

2) 等離子體影響下的檢測

針對等離子體鞘套問題，文獻[91-92]研究了等離子體鞘套對寬帶與窄帶雷達檢測的影響，研究成果對于處理等離子體鞘套下的目標回波信號，以及設計等離子體鞘套下的目標檢測方法具有一定的借鑒意義。文獻[93]對等離子體鞘套包覆下的目標動態(tài)電磁散射特性進行模擬和特征提取，研究成果對于等離子體鞘套動態(tài)影響下的目標檢測問題具有啟發(fā)性。文獻[94]分析了雷達信號在穩(wěn)態(tài)和時變等離子體中傳輸特性，研究了高超聲速飛行器載雷達的目標檢測問題，研究成果對于高超聲速飛行器載雷達的應用具有一定的參考意義。文獻[95]針對目標高超聲速飛行產生等離子體湍流尾跡條件下的目標檢測及本體定位問題進行研究，其成果對于未來開展多種狀態(tài)的NSHT檢測定位具有啟發(fā)性。

3.2 目標跟蹤技術

目標跟蹤技術主要包括跟蹤模型和濾波算法兩個部分，其核心在于從量測信息中最優(yōu)地提取有關目標運動狀態(tài)的有用信息[96]。跟蹤模型決定了跟蹤濾波的趨勢和走向，它包括描述目標運動狀態(tài)的機動模型和描述傳感器觀測的量測模型；濾波算法修正局部觀測噪聲誤差，它包括線性濾波和非線性濾波兩類算法[97-98]。線性濾波算法在數(shù)學上是最優(yōu)狀態(tài)估計方法，但是受制于機動模型狀態(tài)空間參數(shù)和量測模型觀測空間參數(shù)的格式，NSHT的跟蹤通常不得不采用非線性濾波算法，常見的有EKF、UKF、粒子濾波等。由于濾波算法具有較強的適應性和魯棒性，改進難度較大，算法優(yōu)化不會帶來跟蹤精度的顯著提高，通常通過構造精巧的跟蹤模型來提高目標的跟蹤精度，主要是構造更加貼近目標真實機動情況的機動模型[99]，來降低濾波算法中狀態(tài)方程的系統(tǒng)誤差。那么如何根據(jù)HGV獨特的運動特性建立相應的機動模型是解決HGV跟蹤的核心問題，現(xiàn)有HGV目標跟蹤機動模型大體分為動力學模型及運動學模型兩條路線。

NSHT在臨近空間高超聲速飛行時，受氣動熱影響，紅外輻射特性較為明顯。針對HCM類目標，現(xiàn)有研究多以X-51A或X-43A為目標模型進行討論。文獻[29]分析了X-51A在臨近空間飛行時的紅外輻射強度，構建了X-51A發(fā)動機尾噴管、蒙皮及尾焰的紅外輻射特性模型并進行數(shù)值仿真，仿真結果表明，目標在長波波段的紅外輻射強度是彈道導彈中段飛行時的十幾倍，而中波輻射強度更是達到了近千倍之多[30]。文獻[31]從NSHT熱防護系統(tǒng)設計的角度出發(fā)，提出了一種氣動熱力分析的方法用來預測NSHT飛行過程中的溫度變化歷史，并以X-43A為目標模型進行仿真分析，結果表明該模型預測的飛行過程溫度變化情況與試驗記錄的溫度數(shù)據(jù)基本一致。針對HGV類目標，現(xiàn)有研究大多采用CAV或HTV-2作為目標模型進行仿真分析。文獻[32]針對CAV-L的典型飛行彈道，對其中波段紅外輻射強度進行了仿真，并結合美軍天基紅外預警衛(wèi)星的探測性能，計算了天基紅外預警系統(tǒng)對CAV-L的探測距離，結果表明探測距離可達幾千千米(2 000～6 000 km)。文獻[33]在研究HTV-2目標紅外輻射特性的基礎上，綜合考慮探測背景、大氣傳輸特性等因素，建立了NSHT的衛(wèi)星成像模型，仿真生成了不同波段下地球同步軌道和低軌預警衛(wèi)星對類HTV-2目標跳躍滑翔段的紅外圖像。仿真實驗表明，0.2～0.3 μm紫外波段可以成為衛(wèi)星對高超聲速飛行器的探測波段，2.63～2.85 μm波段對高超聲速目標的跟蹤時間更長，可用于對高超聲速目標長時間持續(xù)性的跟蹤探測。

二是從力產生加速度的角度出發(fā)構建的動力學模型，通過對目標所受不同類型的力進行分析，獲得其加速度信息，以對目標狀態(tài)進行估計[108]。文獻[109]對傳感器坐標系下目標狀態(tài)方程的顯性表達式進行了推導，并對不同跟蹤坐標系下的跟蹤性能進行了討論。文獻[110]在此基礎上分別將其應用于滑翔式再入彈道目標、助推-滑翔再入目標，取得了較好的效果。文獻[111]在動力學模型構建時考慮了目標的周期性特點，建立了新的跟蹤狀態(tài)方程。文獻[112]把轉彎力參數(shù)與爬升力參數(shù)間的耦合關系作為先驗信息引入到HGV跟蹤中，并對不同飛行模式下的機動頻率變化加以考慮，有效提高了跟蹤精度、算法適應性及穩(wěn)定性。此外，文獻[113]采用對氣動參數(shù)的導數(shù)建模或離線統(tǒng)計機動模式等方法來提高動力學模型精度，進而根據(jù)不同運動方式自適應調整模型。動力學模型屬于“窄帶”模型，當模型構建較合理時，動力學模型可達到較高的估計精度，與目標真實運動的匹配程度較高，但嚴重依賴于先驗信息，因此模型的適應性較差。

此外，文獻[114]認為單個模型不能較好的匹配復雜運動或強機動運動，需要采用交互多模型(Interacting Multiple Model, IMM)來描述HGV復雜的運動特征。文獻[115]采用CA、CV及Singer三個模型的交互來跟蹤滑翔段的HGV目標，具有較高的估計精度，但對機動適應性較差。文獻[116]提出基于多站式交互多模型跟蹤HGV目標，驗證了結合無跡卡爾曼濾波的IMM跟蹤精度優(yōu)勢，但算法時間復雜度較高。文獻[117]針對傳統(tǒng)IMM中模型與目標真實運動模式在不同方向匹配程度存在差異這一問題，提出了多通道IMM，提高模型對真實運動模式的描述精度。文獻[118]基于HGV飛行全過程，給出了一種具有飛行狀態(tài)辨識、變模型數(shù)量和變模型轉移概率的變結構IMM跟蹤算法，進而提高跟蹤精度。IMM本質是通過多個模型逼近目標運動，其效果依賴底層模型集合設定及模型的交互準則[119]。文獻[120]針對傳統(tǒng)多模型算法無法進行模型子集間快速跳轉且運算量大的問題，選取加速度和角速度作為模型參數(shù)，建立模型集連通圖之間的連通關系，實現(xiàn)了模型子集之間的快速跳轉。

3.3 軌跡預測技術

軌跡預測是指根據(jù)目標的歷史軌跡信息結合目標規(guī)律估計目標未來運動狀態(tài)或趨勢的過程。軌跡預測是在特定時間下對目標的空間狀態(tài)估計過程，包含時間屬性及空間屬性。當前HGV軌跡預測研究大多基于進攻方視角，即從航跡規(guī)劃、制導律設計等方面進行，其重點在于優(yōu)化設計HGV制導與控制[121]。但從防御視角來看，軌跡預測問題缺乏足夠的先驗信息，且高度依賴于預警探測傳感器的測量精度；另外，與彈道導彈相對固定的彈道相比，NSHT飛行彈道規(guī)劃靈活且全程可控制、機動能力強，很難建立其彈道外推模型，因此NSHT的軌跡預測難度相對較大。文獻[122]針對非慣性運動目標提出了解析法、數(shù)值積分法及函數(shù)逼近法三種經典的軌跡預測算法，為HGV軌跡預測算法奠定了一定的基礎[123]。當前HGV軌跡預測大致從以下三個方面進行。

三是變加速NSHT相參積累檢測。目標變加速運動時，對其進行相參積累除需要考慮距離走動、距離彎曲和多普勒走動問題外，還需要考慮因目標加加速度導致的三階距離走動和二階多普勒走動問題。典型的方法主要有廣義RFT[84]、Radon分數(shù)階模糊函數(shù)[85]、Radon線性正則模糊函數(shù)[86]、Radon高階時間調頻率變換[87]等，這些方法需要通過多維搜索獲得運動參數(shù)的估計值，導致運算量很大。為減小因參數(shù)搜索帶來運量大的問題，部分學者提出了調頻率-二次調頻率分布[88]、廣義SCFT-非均勻FFT[89]、相鄰互相關函數(shù)[90]等非參數(shù)搜索的積累方法，運算量相比參數(shù)搜索方法大大降低，更有利于工程實現(xiàn)。

忘我的工作讓這個鐵漢忽略了自己的身體。2008年11月，馬國新被查出患有慢性粒細胞白血病。得知病情后，一連三天，他徹夜未眠。但他很快振作起來，更加意識到時間的寶貴，他沒日沒夜地忙工作，像高速運轉的陀螺一樣停不下來。

1.初始化。設置迭代次數(shù)t=1；初始化蝙蝠種群的位置Xi、速度vi、頻率F、頻度α及響度A；設置放大系數(shù)F*。

二是通過辨識控制模式進行預測。針對平衡滑翔，文獻[128]分析平衡滑翔方式的約束，近似求解了軌跡表達式并預測其軌跡。文獻[129]在平衡滑翔條件下分析了不同階的解析式誤差，但對于HGV很難得到其對應的標準平衡滑翔彈道，導致不同階近似解難以適應HGV軌跡預測。平衡滑翔方式下，HGV軌跡預測的重點是在平衡滑翔約束下求解目標近似運動方程，與跳躍滑翔相比，軌跡預測難度較小。

綜上所述，在電氣工程的進一步技術優(yōu)化與發(fā)展下，電氣安裝工程在建筑工程中的作用愈發(fā)突出，社會對建筑電氣安裝工程的要求也在不斷發(fā)生改變，建筑電氣安裝工程只有嚴格安裝規(guī)定要求進行相應質量控制與管理，才能促使建筑電氣安裝工程的質量得到保障。對此，有效加強建筑電氣安裝工程的質量控制與管理水平，不僅利于保障建筑電氣安裝工程的整體質量，發(fā)揮建筑電氣工程的良好功能性作用，且其對于滿足建筑電氣安裝工程的使用需求也具有較多有利之處。

在跳躍滑翔軌跡預測方面，文獻[130]認為當前HGV存在典型控制模式，假定目標面積、質量、升阻力系數(shù)與攻角關系已知的情況下直接求解攻角及傾側角，但該算法先驗信息假設過于理想化。針對攻角及傾側角難以求解的問題，部分學者轉而求解包含控制量信息的其他參量，如升阻比、氣動參數(shù)等[131]。文獻[132]假設升阻比呈線性形式，并對這一參量進行線性擬合并預測。該算法的優(yōu)點在于升阻比和目標狀態(tài)聯(lián)合迭代預測，兩者間可以作一定程度的修正，但只適用于縱向平面，無法擴展到三維軌跡預測。文獻[133]定義了一組新的氣動參數(shù)，通過對該參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)進行擬合并預測其未來狀態(tài)，最終預測目標軌跡。該算法實現(xiàn)了三維軌跡預測，在最大升阻比飛行時預測精度較高，但該算法前提假設不適用于飛行器馬赫數(shù)較大及氣動力變化劇烈的情況。

三是通過推斷HGV打擊意圖進行預測。文獻[134-135]考慮了彈目距離、打擊對象重要程度、禁飛區(qū)等影響作戰(zhàn)意圖的因素，并利用貝葉斯理論構建代價函數(shù)，結合當前HGV飛行狀態(tài)預測其軌跡。該算法從攻擊意圖的角度對HGV軌跡做出方向性判斷，適用于解決中長期的、具有明顯任務意圖的HGV軌跡預測，而攻擊意圖的判斷需要結合戰(zhàn)場態(tài)勢，包含多種人為因素如專家經驗、目標重要程度等。因此該算法難點在于結合戰(zhàn)場態(tài)勢分析攻擊意圖，量化各類定性因素權值及比重。此外，文獻[136]基于最優(yōu)化飛行假設，提出一種針對HGV類目標的可達區(qū)域快速預測方法，基于平衡滑翔假設和最大橫程的埃格斯解，考慮目標當前位置、速度與最大升阻比等參數(shù)，獲得目標最大縱、橫程終點坐標，進而得到可達區(qū)域。該方法具有利用先驗信息少、精度較高和運算量小等優(yōu)點，可對HGV類目標進行準實時連續(xù)的可達區(qū)預測，適用于防御方對HGV類目標的實時預警。

總體而言，基于運動規(guī)律認知的軌跡預測，其重點在于尋找當前的運動規(guī)律，并認為預測期間運動規(guī)律不變，然后對其進行表征；基于控制模式辨識的軌跡預測，注重控制模式的辨識以及基于防御方的控制信息求解，在假設預測期間控制模式不變的情況下，對模式進行描述；基于作戰(zhàn)意圖推斷的軌跡預測，側重作戰(zhàn)意圖的挖掘，允許存在運動規(guī)律或控制模式變化，通過規(guī)劃目標的打擊路徑進行軌跡預測。

4 存在問題與思考

NSHT防御首要的是要形成對該類目標的預警探測能力。盡管國內外學者圍繞NSHT預警探測問題，在目標特性、探測手段、預警裝備體系和信息處理算法及關鍵技術等方面取得了豐富的研究成果，但由于高超聲速飛行器本身還在發(fā)展之中，人們對其目標特性的認識也在不斷變化，相關研究也有待進一步深入。

4.1 模擬仿真多，試驗驗證少

由于NSHT大多處于研發(fā)和技術驗證階段，飛行試驗數(shù)據(jù)很少公開，所以這方面的試驗數(shù)據(jù)很難獲得。因此當前關于NSHT的研究大多以模擬仿真為主，通過實際試驗進行閉環(huán)驗證的不多。指出這一問題并非是要完全否認模擬仿真的合理性，而是因為模擬仿真與實際試驗是分析事物、認識事物的兩個重要手段，二者相輔相成，模擬仿真可以說是實際試驗的前提，而實際試驗又是對模擬仿真的驗證，因此對于事物的認識過程應該遵循“仿真→驗證→再仿真→再驗證……”的螺旋式上升的步驟。模擬仿真的基礎步驟是建立準確合理、適度復雜的模型，而建模的過程又涉及到大量理論工作、實際試驗結果以及工程經驗結論。但是，當前許多研究在建模過程中并不是完全基于NSHT的試驗數(shù)據(jù)完成，而是借鑒了其他領域的研究成果和模型。比如在NSHT目標特性研究方面，目標RCS特性的研究特別是等離子體鞘套及尾跡現(xiàn)象，主要借鑒的是飛船返回艙再入過程中的模型；目標飛行過程的紅外輻射特性，也都借鑒了其他目標如彈道導彈、飛機類目標的模型；而NSHT的運動特性仿真過程中，對其外形、參數(shù)、大氣模型都進行了一定程度的簡化。再比如，在對檢測、跟蹤和軌跡預測等算法的性能進行評估時，采用的數(shù)據(jù)也大多是基于預設模型的仿真數(shù)據(jù)。這些研究在特定的模型下得到了相應的結論，但這些結論在實際中的性能如何、效果如何，還缺乏試驗對研究結論的實踐檢驗。

4.2 定性討論多，定量分析少

在預警裝備體系構建方面，現(xiàn)有文獻大多采取定性討論的方法，以建設發(fā)展思路和指導性原則研究為主，定量分析不夠，還沒有形成統(tǒng)一或權威性方案。客觀地講，現(xiàn)有防空反導預警體系在探測NSHT時，還存在著地基預警系統(tǒng)受地球曲率影響探測距離有限、空基預警系統(tǒng)長時間監(jiān)視能力不足、天基紅外預警系統(tǒng)尚未形成全球覆蓋能力等問題，全程預警探測能力尚不完備。為了滿足對NSHT及早預警、全程探測和穩(wěn)定跟蹤的迫切需求，國內外研究人員針對預警裝備體系構建進行了探討且給出了基本相同的觀點：在平臺上注重天基、空基/臨空基等高平臺的應用；在手段上注重紅外探測設備的運用；在作戰(zhàn)使用上注重組網協(xié)同探測。綜合來看，關于預警裝備體系構建方面，當前的研究定性分析居多，側重于用“語言”來描述，即明確了體系中應包含哪些裝備，但是定量分析不足，缺乏“數(shù)量”的描述，如體系中每類裝備的數(shù)量、能力等。因此，未來預警裝備體系構建方面的研究，應在定性分析的基礎上，注重加強定量分析，突出預警裝備體系的能力需求、要素組成與數(shù)量等需求指標和覆蓋范圍、預警時長、疏漏率等性能評估指標的論證，使定性分析的結論更加科學、準確。

4.3 單一技術研究多，體系運用探討少

總的來說，針對NSHT預警探測的相關研究，聚焦單一技術的文獻多，而對預警裝備體系運用方面的探討少。在預警體系構建方面，大多數(shù)文獻主要討論預警裝備體系組成、平臺和傳感器等問題，而在預警資源運用上也只是圍繞著多傳感器(同類傳感器)資源調度、單裝傳感器資源管理等單一問題或技術進行討論，從整體的角度出發(fā)研究預警體系運用的文獻不多、深度不夠。從體系的角度出發(fā)研究預警系統(tǒng)運用，一方面應對整個預警探測系統(tǒng)自身進行研究，探討不同平臺不同傳感器的優(yōu)化部署、調度管理以及交接協(xié)同，分析單個傳感器的工作模式設置、參數(shù)調整優(yōu)化等；另一方面應在整個防御體系下研究預警探測系統(tǒng)運用，綜合考慮全殺傷鏈涉及的所有因素，如指揮控制結構、攔截武器的性能等，從指揮流程、陣地部署、作戰(zhàn)協(xié)同等多方面積極探索預警火力一體的NSHT協(xié)同防御方案。

5 結束語

綜合近年來國內外的研究進展來看，反NSHT預警體系的建設以及整個防御體系的建設，目前尚處于前期演示論證和概念設計階段，相關的發(fā)展規(guī)劃、裝備建設和部署運用等方面的論證都還不成熟；圍繞NSHT預警探測關鍵技術的研究，也還沒有得到試驗的完全驗證。盡管如此，針對NSHT預警探測問題的研究成果，最近幾年呈現(xiàn)井噴式的態(tài)勢，已然成為了預警探測領域的一個重要研究方向，未來建議對預警體系能力需求論證、現(xiàn)有預警體系要素升級、預警體系構建與運用和預警裝備關鍵技術探索與驗證等方面予以重點關注。