早期预警雷达部署要求探讨*

刘 健 姚澎涛 罗 亮

空军工程大学防空反导学院，西安 710051



早期预警雷达部署要求探讨*

刘 健 姚澎涛 罗 亮

空军工程大学防空反导学院，西安 710051

早期预警雷达用于TBM的早期探测。合理部署早期预警雷达对提高反导作战效能起着重要作用。早期预警雷达部署要考虑的因素很多。采用系统分析方法，从预警时间需求角度，分析了早期预警雷达的部署要求，得到了早期预警雷达离反导系统的最小水平距离公式。探讨了早期预警雷达与其它传感器的配合部署问题，得到了配合部署前提下早期预警雷达到TBM发射点的最大球面距离公式。从监视范围需求，给出了早期预警雷达的部署要求。所得结论对早期预警雷达部署具有指导意义。

反导；早期预警雷达；部署；弹道导弹；作战

早期预警雷达是指用于早期发现、跟踪弹道导弹的远程雷达。按其平台可分为地基雷达和海基雷达。TBM(战术弹道导弹)的预警跟踪主要由天基红外预警卫星、早期预警雷达、制导雷达(或多功能雷达)分段配合协同完成，有些情形下还需要中继跟踪雷达的接力跟踪。在没有天基红外预警卫星的情况下，也可采用天波超视距雷达承担TBM助推段的探测任务，或将早期雷达前置部署以尽早实现对TBM的预警。

关于雷达部署，国内外文献主要表现在下面几个方面[1-14]：1)如何消耗最小的能量实现对区域的充分有效覆盖； 2)研究考虑地理环境条件下传感器的优化配置问题；3)多传感器的配置规划及其对目标跟踪精度的影响等；4)基于不同角度的雷达反隐身、抗干扰优化部署研究；5)不同角度下的雷达组网问题分析与部署研究。这些方法主要是面向技术角度，不是针对反导需求。针对反导需求的雷达部署研究资料较少，主要有文献[15]从最近目标指示点和雷达顶空盲区2个角度对目标指示雷达的部署要求进行了分析。由此可以看出，针对反导作战需求的早期预警雷达部署方法有待探讨。

早期预警雷达部署要考虑的因素很多，如雷达部署应为反导系统提供必须的预警时间；应能对TBM可能的发射区域进行全面监视；早期预警雷达还需要与其它传感器配合，以实现探测区域的分段衔接等。此外还有很多别的因素要考虑，如雷达探测精度需求和雷达交接班需求等。下面主要讨论前面3个需求的部署问题。

1 满足预警时间需求的早期预警雷达部署要求

在没有天基红外预警卫星或天波超视距雷达的情形下，可将早期预警雷达前置部署以尽早实现对TBM的预警。但是，早期预警雷达的前置部署要受到国土疆界和地形地物等诸多因素的限制，不可能无限制的前置。若部署的早期预警雷达不能提供必要的预警时间，则不能进行反导作战。因此，必须对满足预警时间需求的早期预警雷达部署要求进行分析。

要给出满足预警时间需求的早期预警雷达部署要求，必须分析反导作战过程中的相关事项时间。反导作战过程中与部署相关的主要事项时间如下。

早期预警雷达对探测区域进行监视，发现可疑目标后，经历一段时间的数据采集和信息处理，之后发出TBM告警，并随之将预警信息传输到相关火力单位。不妨设数据采集、信息处理与通信所需要的总时间为t0秒。

接到TBM告警后，火力单位立刻进行战斗准备，进行电站启动、供电、制导站加电自检、导弹供电、发射架竖起和自检等，期间需要一定的准备时间(单位通常取分钟)，这也是早期预警雷达必须提供给火力单位的预警时间。不妨设所需的最少预警时间为tyj分钟，即60tyj秒。这期间反导系统还有落点预报、中继跟踪雷达探测发现目标、目标识别、威胁评估等事项，但这些事项不影响火力单位进行战斗准备。

火力单位准备好以后，制导雷达根据目标指示对相应空域进行搜索。从接收目标指示到制导雷达截获目标，需经历目标指示响应时间，设其为t1秒。

从制导雷达截获目标到拦截弹出筒需要系统反应时间t2秒；从拦截弹发射到与TBM遭遇存在拦截弹飞行时间，设为t3秒。

图1给出了从早期预警雷达发现目标到弹目遭遇所经历的时间构成。

图1 从发现目标到弹目遭遇的相关时间构成图

1.1 反导系统和早期预警雷达都配置在目标航路上的情形

由图1和2可以看出，如果反导系统在杀伤区远界与TBM遭遇，那么TBM被发现后飞到杀伤区远界的时间为60tyj+t0+t1+t2+t3。

图2 早期预警雷达部署要求推算图

见图2，由水平杀伤区远界Dsy、预警雷达位置s0、预警雷达最大探测距离Ryj可得，

因此,

设拦截弹与目标在杀伤区远界遭遇，则

(1)

由于反导系统配置点o的部署范围由TBM落点(即要地)已基本确定[16]，因此，式(1)给出了满足预警时间需求的早期预警雷达离火力单位的最近距离。

由于早期预警雷达部署涉及到较大范围，使用直角坐标系会有误差，因此s0可取为对应的球面距离。不过，反导部署要受多种因素的限制，不必过于精细，并且为了描述方便，依然使用pos坐标系的图示和术语，以下同。

1.2 反导系统和早期预警雷达都不在目标航路上的情形

一般情形下，反导系统和预警雷达不可能正好配置在目标航路上。根据要地、TBM可能发射区域设定目标航路，设目标相对火力单位的航路捷径为pt,预警雷达最近配置点坐标为(p0,s0)，图3中

图3 反导系统和预警雷达不在目标航路上时预警雷达部署要求推算图

由于航路捷径一般不使用正负符号，因此“∓”号视预警雷达与目标航路在p轴的方向而定。若预警雷达与目标航路同在p轴的正向或负向，取“-”号；若二者位于p轴的相反的两向，取“+”号。

这样，式(1)在图3中表现为

这就是一般情形下早期预警雷达离反导系统的最小水平距离。

设早期预警雷达配置点的一般坐标为(pyj,syj)，若要为反导系统提供必须的预警时间，则其必须满足

(2)

因此，如果早期预警雷达离反导系统的水平距离不满足条件式(2)，则不能提供必须的预警时间，必须让预警雷达前移，或让反导系统在某些环节上缩短时间需求。对于某些射程短的TBM，若条件式(2)不成立，则不能构成拦截条件。因此，条件式(2)也是反导体系能否对TBM构成拦截的判别条件之一。

要指出的是，早期预警雷达可能要为多个反导系统提供预警信息。此时，式(2)中的原点o应取为最前面的反导系统配置点。

2 早期预警雷达与其它传感器的配合部署问题

由于工作原理，同步天基红外预警系统、天波超视距雷达主要承担TBM助推段的探测任务，对于中段的TBM则无能为力，所以承担中段跟踪的早期预警雷达与承担助推段探测的传感器存在探测区域的分段衔接问题。因此，早期预警雷达与其它传感器的配合部署是反导雷达部署必须考虑的关键问题之一。

从预警时间的角度，预警雷达离TBM发射点越近越好。但是，预警雷达离TBM发射点越近，则监视的范围越小，需要的中继雷达也越多；此外，在TBM助推段结束前无法计算TBM落点，预警雷达离TBM发射点太近也没必要。那么，预警雷达离TBM发射点最远能远到什么距离呢？

要使得目标在飞行到高度ht之前被发现，则雷达到TBM发射点的地球球面距离L应满足

(3)

图4 雷达探测距离示意图

(4)

3 满足监视范围需求的早期预警雷达部署要求

由于TBM作战部队可有多个，并且可以机动发射，因此早期预警雷达必须对TBM可能的发射区域都具备探测能力。设某早期预警雷达OE的责任探测区域如图5中阴影A所示。

要对区域A都构成探测条件，则A应包含于早期预警雷达的探测范围内。

图5 早期预警雷达探测范围应覆盖TBM可能发射区域

以早期预警雷达配置点oE为原点，建立坐标系poes,s轴为雷达天线法线方向，s轴指向责任探测区域A中若干TBM发射点的重心位置。因此，满足监视范围需求的早期预警雷达部署要求以下2条均满足：

1)设d为A中任一点，其坐标为(sd,pd)，则d到雷达oE的距离应小于雷达的最大探测距离Ryj，即

(5)

2)向量oEd与坐标轴oEs的夹角应小于早期预警雷达的最大方位角βyj，即

(6)

从理论上讲，上面坐标应采用地理坐标、地表应按球面对待，但是早期预警雷达要探测的是上升到一定高度的空中目标，并且一般情形下反导一方不会将雷达配置到距离、方位要求的极限状态，上面条件只是作战使用中最基本的要求，因此，对式(5)和(6)不必做更细的讨论。

4 算例

从上面结果可以看出，预警时间对早期预警雷达构成的部署约束较易满足。但是，当TBM射程较近时，如射程为500km的TBM，其飞行时间仅为6min，上述时间之和大于TBM飞行时间，反导系统无法完成射击准备。

由式(4)得，要对40km高度目标构成探测条件，早期预警雷达到TBM发射点的球面距离L应小于908km。

由此结论可以得出，对于中近程TBM，地球曲率对雷达部署的影响不是很大。因此，监视范围需求是早期预警雷达部署的一个重要约束。

5 结语

本文给出的3个部署要求，是早期预警雷达作战部署要满足的3个基本条件。此外，雷达探测精度需求、雷达交接班需求、兼顾对空中目标的探测需求、地形遮蔽等因素都会对雷达部署产生约束。早期预警雷达与其它传感器的部署配置、任务区分、管理配合是一个整体规划问题，因此，反导预警系统的作战使用还需要做更广泛、更深入的探讨。

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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

*国防科技重点实验室基金项目(9140XXXXXXXX001)

2013-04-09

刘 健(1964-)，女，湖南隆回人，副教授，博士，主要研究方向为防空反导决策分析；姚澎涛(1983-)，男，陕西澄城人，硕士研究生，主要研究方向为地面防空反导作战决策分析；罗 亮(1988-)，男，宁夏固原人，硕士研究生，主要研究方向为地面防空反导作战决策分析。

1006-3242(2014)04-0091-06

N945.12

A