面向先进威胁的地面对空情报雷达发展方向分析

南京电子技术研究所 潘红伟

地面对空情报雷达面对日益先进的空中威胁和多元化任务需求，存在探测、跟踪、识别等多项重大挑战，对空情报雷达能否应对这些挑战成为备受关注的话题。本文回顾了对空情报雷达的发展历程，从雷达体制、工作频段，体系架构、器件等方面总结了对空情报雷达发展现状；从作战对象、战场环境等分析了对空情报雷达面临的先进威胁；从系统架构、探测方式、信号形式和信息处理等提出了对空情报雷达发展方向。期待能够为对空情报雷达研发和使用人员提供一个对对空情报雷达的完整和系统的了解，并希望能够引起对对空情报雷达更多的讨论和思考。

地面对空情报雷达源于20世纪初期电磁理论的突破和第二次世界大战期间军事大国对轰炸机威胁紧迫的预警需求。在对空情报雷达的发展历程中，通过不断引入新体制新技术，其性能得到显著提高；担任的任务日益增多，对空情报雷达除了探测传统非隐身气动目标外，还承担了隐身飞机、战术弹道导弹、临近空间目标、巡航导弹等目标的探测任务；完成的功能更加全面，不仅用于发现威胁目标，还对目标进行分类、识别和优先级排序，并引导己方防御力量开展拦截。

根据对空情报雷达采用的技术体制，对空情报雷达共发展了四代。第一代为机械扫描两坐标警戒雷达，用于对来袭飞机进行预警，这种体制雷达数据更新率低，且需要测高雷达的配合对目标进行精确定位；第二代为单脉冲测角MTD雷达，采用相参处理方式提高信噪比，利用单脉冲测角技术克服目标脉冲间起伏造成的幅度比较测角误差，使测角精度实现数量级的提升；第三代为相控阵雷达，显著提高了波束扫描速度、增强了雷达可靠性、抗干扰能力，使一部雷达能够同时应对多个目标，实现多种功能；第四代为数字阵雷达，使雷达波束扫描和波束形状控制更加灵活，为雷达多功能和先进算法的实现提供了支撑，推动雷达向软件化和智能化演化。

1 对空情报雷达面对先进威胁的挑战

近年来，随着国际安全形势的演化和新军事革命的发展，以美国为代表的军事强国不断提出新型作战概念，如以“分布式杀伤”为代表的分布式打击概念、以“作战云”为代表的广域协同作战概念、以“穿透性制空”为代表的隐身突防概念、以“无人僚机”为代表的有人无人协同作战概念、以“空战体系综合技术与实验（SoSITE）”为代表的无人蜂群作战概念、以“多域战”为代表的多兵种联合作战概念以及以“电磁频谱战”为代表的电磁频谱对抗作战等，这些作战概念牵引前沿军事技术和高端作战装备发展，给对空情报雷达带来了诸多挑战。

1.1 对不同高度、不同动力学目标的探测挑战

当前情报雷达在探测隐身战机时，威力大约下降为对三代战机探测距离的40%～50%，探测高度也大大收缩。巡航导弹低空/超低空飞行，利用地球曲率和地形的遮挡规划进攻航路，绕开对空情报雷达覆盖空域，俄罗斯今年3月宣布成功试射新型核动力巡航导弹，巡航速度超过3马赫，拥有无限续航能力，能够利用侦察信息，在敌方对空雷达覆盖的外围飞行，避开敌方探测。临近空间高超声速飞行器和战术弹道导弹飞行于传统对空情报雷达的探测高度之上，飞行速度快，具有隐身能力，飞行轨迹与传统气动目标相差很大，美国DARPA联合各军种启动了多项临近空间高超声速飞行器研制计划，正在进行密集的试验；俄罗斯“匕首”高超声速导弹也完成研制和试验，于2017年12月进入试装状态，“匕首”高超声速导弹速度达10马赫，射程约2000km，可携带核弹头和常规弹头，采用空射滑翔飞行方式。

1.2 对无人智能集群目标的探测挑战

对空情报雷达面对无人集群存在大量挑战，一是发现挑战，集群中单架无人机体积小且机身使用复合材料，单架无人机的RCS极小，若无人机集群在作战前期采用分散飞行，由于目标分散于多个距离单元，对空情报雷达很难探测到无人攻击集群；二是架次判断挑战，无人机集群若采用密集编队飞行，由于采用智能控制且没有飞行员损伤的顾虑，间距可比有人编队小得多，对空情报雷达需要更大的信号带宽和更窄的波束才能将临近的目标分辨开来；三是信息通道挑战，编队中无人机数量动辄上百架，加上RCS小，飞行路线多变，且伴随干扰措施，这将给雷达资源调度、信号和数据处理能力提出较大挑战。

1.3 抗复杂电子对抗措施的挑战

雷达作为一种通过发射和接收电磁波对目标进行定位的电子装备，面临着激烈的电磁争夺和控制的挑战，雷达面临的电磁干扰呈现出空域纵横交错、时域动态持续、频域密集重叠、能量频繁调控的特点。近年来，国外电磁对抗新理论、新技术、新装备层出不穷。2015年12月和2017年10月，美国智库战略与预算评估中心（CSBA）分别发布了《电波制胜：重拾美国在电磁频谱领域的主宰定位》和《灰区制胜：利用电磁战重拾升级控制能力》的研究报告，阐述了电磁频谱战的作战概念和使用方式，将电磁频谱战作为削弱敌方传感器搜索和瞄准能力，而又不至于引发引发对手过度反应从而导致局面失控的一种手段，如图6所示。在技术开发上，美国DARPA启动了“自适应雷达对抗”（ARC）项目，旨在对抗采用波束电子控制、波形灵活变化以及采用先进编码措的多功能地空和空空雷达，地面对抗情报雷达无疑是其重点关注对象。国外电子对抗装备研制也取得重要进展，2017年，雷声公司用AN/ALR-69（V）雷达告警接收机演示了单站辐射源定位能力，这是雷达告警接收机首次实现单站辐射源定位能力。

可以预见，对空情报雷达在未来战场将面临对手更多的电磁攻击软杀伤威胁，对空情报雷达的工作环境更为复杂。因为电磁杀伤的使用更为灵活，自卫式、伴随式、支援式、主瓣式、副瓣式、阻塞式、瞄准式、欺骗式等多种手段相互交织；电磁反应的速度更为敏捷，对雷达信号的截获分选识别将由过去的事后分析转变为实时分析，实时响应；电磁定位更为精准，不仅能够单站侧向，还能单站定位，从而实现对雷达的精准攻击。

1.4 抗反辐射武器打击的挑战

对空情报雷达面临的反辐射硬打击威胁包括反辐射导弹和反辐射无人机。从越南战争开始，美国空军高度重视用反辐射导弹开展对地防空压制，研制出AGM-45“百灵鸟”、AGM-78“标准”、AGM-88“哈姆”等反辐射武器。近年，美国又为F-35战斗机研制了“增程型先进反辐射导弹”（AARGM-ER），计划于2021年服役。随着无人机技术的发展，国外研制并装备了反辐射无人机。相比反辐射导弹，无人机具有更强的信号分选和目标识别能力，能够在准备攻击的雷达顶空驻留侦察，有充分的时间对雷达和诱饵进行分辨，选中目标后进行攻击，提高对雷达毁伤概率。

敌方反辐射导弹和反辐射无人机将对空情报雷达置于险境，使雷达操作员不敢开机对空中进行监视。敌方反辐射武器的发展对对空情报雷达配备的反辐射攻击诱饵的逼真度或告警设备和响应速度提出了新的要求，同时对空情报雷达的发射信号必须具备低截获能力，以提升实战条件下的生存和抗摧毁效能。

2 对空情报雷达发展方向

根据对空情报雷达当前技术基础和满足应对先进威胁的需求，对空情报雷达将向软件定义开放式系统架构、分布式协同探测、探攻一体、智能化信息处理、低截获概率等几个方向发展。

2.1 软件定义系统架构

采用软件定义的雷达又称为软件化雷达，软件化雷达是具有通用开放式体系架构，系统功能可通过软件定义、扩展和重构的新一代雷达系统。对空情报雷达采用软件化雷达技术，能够通过功能重构在隐身目标探测、战术弹道导弹探测、高超声速飞行器探测、智能集群目标探测之间无缝切换，用一部雷达实现多部传统雷达才能实现的功能。

2.2 分布式协同探测

分布式协同探测的网络化雷达利用不同视角、不同频段电磁波作用下目标电磁散射特性的剧烈变化实现对各种低可观测目标的有效探测，同时提升反侦察、抗干扰等能力，通过数据融合技术可以提高雷达在时域、频域、空域的探测与跟踪精度。

2.3 探攻一体

探攻一体即雷达与高功率微波武器一体化设计，利用宽带AESA和空间功率合成技术生成大功率，探攻一体雷达能够真正满足探测与攻击的一体化要求。作战时，先用雷达模式对目标进行搜索和跟踪，确认目标后切换到高功率微波武器模式，对目标进行干扰和摧毁，实现对目标全天候、实时、高精度、效果可控的攻击，彻底解决信息链、打击链分割独立的问题，这对反无人蜂群攻击和对抗反辐射打击具有很强的吸引力。

对空情报雷达一般安装在载车上，相对机载和舰载雷达雷达，体积、重量、功耗等资源较为宽裕，可以首先试用。对空情报雷达相对机载雷达和舰载雷达，移动速度慢，防护措施少，面临的威胁多，具有强烈的探攻一体需求。

2.4 智能化信息处理

将智能化的思想映射到雷达设计中，通过智能发射、智能感知、智能处理（检测跟踪/抗干扰/目标识别）、智能调度等环节，实现以在线自适应和离线自学习两大闭环为特点的智能化综合处理，可降低人类误判，并显著提高雷达目标检测、抗干扰、目标识别等工作效能。

对空情报雷达的智能化处理可分为初级智能化处理和高级智能化处理两个层次，其中初级智能化初级即精细化处理。对空情报雷达精细化设计和处理主要特点体现在控制/处理参数精细化设计、多门限检测和多通道数据并行等方面。智能化处理主要体现在目标与环境的自适应匹配、多策略并行、多手段联合和基于大数据的学习进化等方面。以目标型号识别为例，基于规则和模板的识别方法难以适应所有目标，特别是小样本目标和未知目标；而智能化识别通过深度学习网络实现端到端的识别处理，可以避免传统基于规则和模板匹配的完备性要求，实现基于大数据的智能化目标稳健识别。

2.5 低截获概率

降低发射信号被敌方侦察设备截获是反干扰最有效的措施，避免被敌方截获也就避免了后续被分选、识别、对抗的可能。雷达低截获包括频率捷变、宽带、低峰值功率等措施。

对空情报雷达除利用传统线性调频、非线性调频等宽带信号和捷变频信号，还可利用微波光子、量子、人工智能等新体制、新机理雷达，降低被敌方截获的概率，提高在软对抗和硬打击环境下的生存能力。

结束语：对空情报雷达经过近百年的发展，系统形态和作战效能多次发生质的变化。然而，作为雷达对立面的目标同样在与雷达的对抗中不断发展壮大。面向未来，对空情报雷达能否跟上先进威胁变化的节奏？对空情报雷达应该如何演化？对于这些令人困扰的问题，经过本文对对空情报雷达发展历程的回顾、现状的总结、威胁的分析和未来的预测，也许能够给雷达研究、设计人员和使用人员提供一个有一定价值的解答，本文仅作抛砖引玉，期望引起同行更多的思考。