無聲守望

趙曉宏+龔鈺哲

近70多年來，各國一直選用雷達作為地基對空監(jiān)視傳感器。雷達能夠全天侯、全天時地探測數(shù)百千米范圍內(nèi)的空中目標(biāo)。但是地基對空監(jiān)視雷達有2個弱點：一是它們能被電子對抗設(shè)備（ECMs）或反雷達導(dǎo)彈（ARMs）干擾、削弱或摧毀；二是雷達發(fā)射射頻（RF）信號會暴露其地理位置，進而遭到打擊。與之相比，無源雷達不需發(fā)射信號也能探測空中目標(biāo)，因此可能增強其生存能力。

無源雷達最為與眾不同的特點是，其自身不產(chǎn)生射頻信號，而是利用空中已經(jīng)存在的電磁能。在現(xiàn)代社會，調(diào)頻（FM）廣播、手機通信以及電視信號等都會產(chǎn)生大量的電磁能。大部分無源雷達的作用范圍是30兆赫至3千赫，這個頻譜范圍包括地面數(shù)字電視廣播（DVB-T，包括30～300兆赫以及300兆赫～3千赫次頻段），調(diào)頻廣播（88～108兆赫），數(shù)字廣播（DAB，174～240兆赫）以及L波段（1～2千赫）信號，這些都是無源雷達研制者熱衷使用的波段范圍。無源雷達監(jiān)測這些頻譜，偵察從目標(biāo)反射的調(diào)頻信號或DAB/DVB-T信號。通過1個或幾個接收器，無源雷達能夠監(jiān)測指定空域或360°偵察空中目標(biāo)。無源雷達不是一個新概念。1935年，蘇格蘭物理學(xué)家羅伯特·華特森·沃特在英格蘭中部北安普敦郡達文特里鎮(zhèn)附近進行過一次開創(chuàng)性的試驗，利用BBC短波（1.8～30兆赫）無線電發(fā)送器偵察到1架英國空軍（RAF）的“黑福德”重型轟炸機，驗證了無源雷達的可行性。在試驗中，沃特將2個接收天線分別部署在距BBC發(fā)送器10千米的位置，通過探測飛機對無線電波的干擾，沃特和他的同事偵察到了“黑福德”轟炸機。重要的是，這次試驗證實了雷達具備探測飛行器的能力，且促使二戰(zhàn)期間所有主要交戰(zhàn)國都開始開發(fā)這項技術(shù)。當(dāng)前，盡管地基防空偵察廣泛采用傳統(tǒng)雷達，但無源雷達技術(shù)仍然在不斷發(fā)展。

ERA公司研發(fā)的無源雷達

捷克是研究地基對空監(jiān)視無源雷達的領(lǐng)跑者，從20世紀60年代就開始開發(fā)無源雷達。

2013年5月，該公司發(fā)布了“寂靜衛(wèi)士”無源耦合定位（PCL）系統(tǒng)。2014年4月，“寂靜衛(wèi)士”部署至波希米亞西部，以支援當(dāng)?shù)亟菘塑婈牎RA公司目前正在對“寂靜衛(wèi)士”無源雷達樣機進行最后的試驗和作戰(zhàn)評估，并正在就生產(chǎn)合同與捷克軍隊進行蹉商，計劃于2015年向捷克軍隊正式交付該雷達。

“寂靜衛(wèi)士”無源雷達集成在桅桿頂部。該雷達利用1個環(huán)形陣列天線來探測從各個方向反饋回來的無線電波?！凹澎o衛(wèi)士”的作用距離是150千米，可以與其他防空裝備共享輸出信號，比如遵循ASTERIX（歐洲空管多用途結(jié)構(gòu)化雷達監(jiān)視信息交換標(biāo)準(zhǔn)）以及北約AWCIES（空域指揮控制系統(tǒng)通用信息交換標(biāo)準(zhǔn)）通信協(xié)議的指揮控制中心。在2014年“聯(lián)合遠景”演習(xí)中，ERA公司將向北約成員國演示“寂靜衛(wèi)士”雷達。屆時，北約將試驗盟軍實現(xiàn)信息與情報系統(tǒng)互操作的可能性。

空客防務(wù)與航天公司研發(fā)的無源雷達

歐洲空客防務(wù)與航天公司透露，已經(jīng)研制出一種無源雷達樣機。該雷達主要由該公司自主投資，已得到了一些歐洲國家軍隊的支持。該雷達樣機已經(jīng)進行了數(shù)次戰(zhàn)地試驗，且正在改進之中?？湛头绖?wù)與航天公司認為該雷達將于“2017年達到全尺寸產(chǎn)品階段”。

2014年5月，英國民航局授予該公司一項可行性研究項目以鑒定這項技術(shù)是否能夠應(yīng)用于空中交通管理。

據(jù)該公司稱，該雷達能夠提供一項前所未有的性能，即在世界上首次綜合利用調(diào)頻電臺DAB和DVB-T的實時信號。當(dāng)接收調(diào)頻電臺信號反射時，該雷達的探測范圍高達200千米；而使用DAB或DVB-T信號能夠探測到40千米范圍內(nèi)的小型飛行器。該公司的設(shè)計中還包括1個任務(wù)規(guī)劃工具，從而確定雷達部署的最佳地理位置，使其能夠更好地利用空中的甚高頻（VHF）信號。該雷達的整體結(jié)構(gòu)是一根天線，固定在13米高的桅桿上，整套系統(tǒng)能夠安裝車輛上。

空客防務(wù)與航天公司在2012年7月發(fā)布了這種無源雷達，并透露已為德國聯(lián)邦軍事技術(shù)與采購辦公室提供了1套演示系統(tǒng)，且已經(jīng)在德國南部的斯圖加特機場鑒定了雷達的對空監(jiān)視能力。

空客防務(wù)與航天公司自從2006年開始研制該雷達，最初試驗了雷達探測到調(diào)頻廣播信號干擾的能力。進一步研究后，該公司在2011年將該雷達的探測范圍拓展至DAB和DVB-T信號。該雷達每0.5秒進行1次圖像刷新，它能夠探測到12000米高空中的飛行目標(biāo)。當(dāng)利用調(diào)頻廣播信號探測從飛行物體反饋回來的信號時，該雷達能夠提供約500米精度的定位；但使用DAB和DVB-T的反饋信號時，定位精度可提升至10米。

空客防務(wù)與航天公司認為，該雷達能夠在防空中發(fā)揮“填補空白”的作用。在軍方或者民事空中交管部門的傳統(tǒng)雷達作用距離之外，或者環(huán)保法規(guī)禁止部署傳統(tǒng)雷達以避免電磁污染時，無源雷達的部署能夠提供區(qū)域?qū)毡O(jiān)視。

英德拉公司研發(fā)的無源雷達

西班牙的英德拉系統(tǒng)公司也在大力研究和開發(fā)無源雷達，目前正在實施無源陣列逆合成孔徑雷達自適應(yīng)處理（APIS）項目。英德拉公司雷達的先進之處在于，采用逆合成孔徑雷達（ISAR）技術(shù)產(chǎn)生移動目標(biāo)的高精細雷達圖像，其清晰度足以用于目標(biāo)識別。這使雷達操作員能夠區(qū)分民航客機、軍用飛機、無人機以及導(dǎo)彈，從而極大地提高了目標(biāo)分辨能力。英德拉公司的APIS無源雷達通過探測到民用電視信號受到的干擾，以辨識空中目標(biāo)。該公司聲稱ISAR雷達的應(yīng)用使APIS成為世界上第1部高分辨無源雷達。

在歐洲防御局（EDA）的支持下，英德拉公司已經(jīng)完成了該雷達的研發(fā)和性能演示，并在2013年為EDA演示了這些功能。作為APIS項目主承包商，英德拉公司還獲得了意大利的電信全國高校聯(lián)盟（CNIT）、Vitrociset電信和電子公司、西班牙阿爾卡拉大學(xué)、塞浦路斯大學(xué)以及匈牙利科學(xué)院的技術(shù)支持。

Selex公司研發(fā)的無源雷達

意大利的Selex ES公司正在穩(wěn)步推進AULOS無源雷達的研究工作。該雷達采用FM和DAB/DVB-T信號以跟蹤低可觀測性空中目標(biāo)，以及在幾百千米范圍內(nèi)的低飛目標(biāo)。該公司聲稱，AULOS雷達能同時探測和跟蹤數(shù)個雷達反射面小的目標(biāo)，并確定這些目標(biāo)的位置和高度。endprint

Selex ES公司開發(fā)了2種型號的AULOS雷達—AULOS-2D和AULOS-3D，前者設(shè)計為固定型，監(jiān)控范圍可覆蓋90°扇面空域，利用FM信號探測空中目標(biāo)，并提供目標(biāo)距離與方位信息；而AULOS-3D則能夠提供目標(biāo)高度。Selex ES公司在2013年巴黎航展上展示了AULOS雷達。由于其設(shè)計減少了電磁輻射而帶來了環(huán)境利益，該雷達獲得了由意大利工業(yè)研究協(xié)會授予的奧斯卡梅西獎。

泰利斯公司研發(fā)的無源雷達

法國的泰利斯公司近20多年來一直致力于無源雷達的研制，側(cè)重研究利用FM信號進行目標(biāo)偵察的技術(shù)。該公司無源雷達生產(chǎn)部門經(jīng)理呂克·約里波瓦透露，泰利斯工程師們在2005年前后也對DVB-T信號的使用進行了試驗，近年來更是綜合利用FM和DVB-T信號以獲得三維信息。約里波瓦說：“泰利斯公司研制的雷達樣機已經(jīng)在世界不同地點進行了20次的無源雷達技術(shù)演示試驗?！?/p>

這一技術(shù)由該公司與法國的武器裝備總署（DGA）軍事采購部和歐盟共同投資。泰利斯公司在這個領(lǐng)域研發(fā)的產(chǎn)品還包括在2010年7月14日巴黎國慶日慶典上用于空中偵察的國土警報器（HA-100）。該公司稱，量產(chǎn)型HA-100雷達將會在幾個月后推出，它可能利用FM信號，也可能利用DVB-T信號，或者是兩者都用。

其他公司無源雷達的研發(fā)現(xiàn)狀

美國開發(fā)的無源雷達有洛克希德·馬丁公司的“沉默哨兵”雷達?！俺聊诒崩走_于1998年發(fā)布，已經(jīng)進行了一系列的試驗，已驗證了其對固定翼作戰(zhàn)飛機和直升機的偵察能力?！俺聊诒崩走_能夠安裝在固定陣地或集成在車輛上以快速部署。它利用FM信號反饋來探測空中目標(biāo)。該公司強調(diào)，利用FM信號反饋和VHF信號反饋的最重要的特點之一就是，這些信號不會像其它頻率信號那樣容易受到影響和削弱。此外，VHF信號在白天和黑夜都很容易被探測到。“沉默哨兵”至少需要利用3個廣播信號源來確定目標(biāo)位置。無源雷達的探測范圍大約為220千米，根據(jù)不同配置的天線，能夠監(jiān)控60°方位或360°全方向，其監(jiān)控高低角為50°?！俺聊诒崩走_每8秒就更新一次覆蓋范圍，且擁有足夠的處理能力來同時跟蹤200多個目標(biāo)。

英國的BAE系統(tǒng)公司正在與英格蘭南部的Roke Manor研究中心合作研發(fā)“手機雷達”（Celldar）系統(tǒng)。與上述無源雷達采用FM信號、DAB信號以及DVB-T信號不同，“手機雷達”的原理是探測民用GSM數(shù)字手機通信網(wǎng)信號的干擾，工作頻段為380兆赫～1.9千赫?！笆謾C雷達”的樣機于1999年完工，據(jù)報道2002年BAE系統(tǒng)公司加入了該項目。此后再未有關(guān)于該項目的進展或“手機雷達”性能細節(jié)的消息披露。

南非也在推動無源雷達的研制。根據(jù)2013年9月的消息，Paralax電子公司與CSIR防御電子公司和開普敦大學(xué)已經(jīng)研制出了一部無源雷達樣機。目前已對位于南非西開普省的三個接收器進行了試驗，驗證了雷達在150千米范圍內(nèi)探測民航飛機的能力。

無源雷達能否替代傳統(tǒng)雷達？

無源雷達具有許多優(yōu)點，尤其是反輻射導(dǎo)彈（ARM）對其干擾和攻擊所產(chǎn)生影響較小，然而，這種技術(shù)是否能夠在未來代替?zhèn)鹘y(tǒng)雷達進行地面對空監(jiān)視呢？

ERA公司的商業(yè)總裁安德杰·克洛斯特認為，這項技術(shù)的應(yīng)用之一包括用于“填補空白”技術(shù)的運用，比如能夠監(jiān)視現(xiàn)役傳統(tǒng)雷達無法覆蓋的空域范圍。例如，一個國家可能在其領(lǐng)土范圍內(nèi)安裝多個對空監(jiān)視雷達，為其提供平原或丘陵地區(qū)的防空偵察能力，但是由于諸如RF信號無法穿透巖石等原因，山地條件下傳統(tǒng)雷達的偵察能力有限。此時，可將無源雷達部署到峽谷中，防止作戰(zhàn)飛機低空飛行的方式避開傳統(tǒng)雷達的監(jiān)視。無源雷達還有一個優(yōu)點，它們不需要自己產(chǎn)生RF信號，因此與傳統(tǒng)雷達相比經(jīng)濟成本較低。

同樣，空客防務(wù)與航天公司也認為，無源雷達可以應(yīng)用于“通過填補（傳統(tǒng)）雷達能力空白而增強對空監(jiān)視能力，比如，在山地或居民區(qū)附近，無源雷達可能會顯得極為重要，因為它可以避免發(fā)射RF信號以減少電磁污染”，還有就是無源雷達“是一種為重要基礎(chǔ)設(shè)施、軍事設(shè)施以及大型活動提供防護的效費比高的方式”。但是，泰利斯公司認為，“無源雷達不會代替?zhèn)鹘y(tǒng)雷達”，“無源雷達更適合在93～185千米距離內(nèi)提供低空或超低空偵察能力?！?/p>

無源雷達不可能在短期內(nèi)代替?zhèn)鹘y(tǒng)地基對空監(jiān)視雷達的原因之一可能是因為其目標(biāo)分辨率仍然較低。空客防務(wù)與航天公司的無源雷達在探測小型飛機的時候有20米的誤差。在提供“填補空白”能力時，這個誤差是可以接受的；但是不足以為防空導(dǎo)彈提供火控信息。盡管如此，無源雷達仍然具有發(fā)展前景—以低成本、高可靠性的方法來增強現(xiàn)有地基對空監(jiān)視雷達網(wǎng)絡(luò)。endprint