雷達探測技術的對抗與發(fā)展*

胡國光

(海軍裝備部上海軍事代表局　上?！?14063)

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雷達探測技術的對抗與發(fā)展*

胡國光

(海軍裝備部上海軍事代表局上海214063)

摘要雷達探測技術的對抗主要通過反制探測平臺、干擾探測途徑、隱蔽被探測目標以及戰(zhàn)場示假等手段來達成。論文闡述了對雷達對抗的反制、干擾、隱身、示假的方法,并論述了雷達探測技術的發(fā)展動向與發(fā)展分析。

關鍵詞雷達探測; 對抗; 發(fā)展

Countermeasure and Development of Radar Detecting Technology

HU Guoguang

(Shanghai Military Agent’s Bureau of Naval Armament Department, Shanghai214063)

AbstractThe confrontation of radar detecting technology is achieved by the means of anti-jamming, jamming, detection, and the means of the battlefield. In this paper, the anti-jamming, jamming, stealth and anti-jamming method of radar countermeasure are described.

Key Wordsradar detection, countermeasure, development

Class NumberTN97

1引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,利用先進的雷達探測技術嚴密監(jiān)視對方的通信設施、指揮中心、導彈發(fā)射設施、部隊集結地域等地面目標,構成了全天時、全天候、全方位、多譜段的偵察與監(jiān)視體系,使戰(zhàn)場趨于單向“透明”,給戰(zhàn)場目標的生存帶來了嚴重威脅。本文就雷達探測技術的對抗與發(fā)展作進一步的研究和探討[1]。

2對抗

雷達探測技術的對抗主要包括:反制探測平臺、干擾探測途徑、隱蔽被探測目標以及戰(zhàn)場示假等手段來達成[2]。

2.1反制

反制探測主要包括發(fā)展動能摧毀和輻射摧毀。

1) 動能摧毀。動能摧毀由導彈和控制系統(tǒng)組成。導彈由三級固體助推火箭、動能殺傷攔截器、保護罩等設備組成?？刂葡到y(tǒng)可由空中探測與跟蹤系統(tǒng)、各級指揮控制系統(tǒng)組成。

2) 強輻射摧毀。強輻射摧毀主要包括激光武器,微波武器和粒子束武器。應用強輻射武器是直接摧毀各類探測平臺。

激光武器非常適于摧毀和干擾空間和地面探測目標;高功率微波武器是利用電磁能量直接毀傷目標的武器;粒子束武器是發(fā)射帶負電的電子或帶正電的質子,利用高速帶電粒子流的強大動能來摧毀目標。

2.2干擾

干擾探測主要有包括:無源干擾和有源干擾。

1) 無源干擾。采用無源干擾材料或器材改變目標的電磁波反射特性,降低目標和背景的電磁波反射或輻射差異可以實施對光電偵察和光電精確制導武器系統(tǒng)的干擾。傳統(tǒng)的無源干擾方式有:撒布箔條或形成懸浮微粒(煙幕)或金屬電離氣體云,吸收雷達波。近年來又發(fā)展了新概念無源干擾器材,如單向可見的遮蔽煙幕,釋放后,對方無法看見己方,己方可看見對方;鍍層金屬電磁波干擾物,以吸收方式衰減雷達信號;特制膨化石墨干擾劑,可干擾可見光到毫米波波段的電磁波。

2) 有源干擾。有源干擾是用噪聲或類似噪聲的干擾信號淹沒或遮蓋有用信號,阻止接收機接收信息。有源干擾設備主要包括紅外干擾機、激光干擾機以及GPS干擾機等。

紅外干擾機是發(fā)射紅外干擾信號,破壞或擾亂敵方紅外觀測系統(tǒng)或紅外制導系統(tǒng)正常工作的設備;激光干擾機是發(fā)射激光干擾信號產(chǎn)生激光誘餌,干擾敵激光指示器功能的設備;GPS干擾機是通過發(fā)射干擾信號壓制導航系統(tǒng)和接收機,使GPS接收機接收不到或接收不到準確的GPS衛(wèi)星定位信號的設備。

2.3隱真

隱真是運用迷彩、遮障、隱形等技術措施隱蔽各類戰(zhàn)場目標,使探測設備難以發(fā)現(xiàn)或識別目標,采取隱真技術可以降低衛(wèi)星對目標偵察成像的概率。

1) 迷彩偽裝。迷彩的斑點與顏色的選擇及背景有關,在沙漠、草地、雪地等單調背景上可使用與背景相同的保護迷彩,在斑駁背景上可使用仿制背景多色斑點圖案的仿造迷彩,在斑駁背景上活動的目標則采用三色或四色變形迷彩。

2) 遮障偽裝。遮障偽裝在戰(zhàn)場偽裝中占有重要地位,制式偽裝遮障系統(tǒng)由偽裝網(wǎng)和架設桿件等組成。根據(jù)遮障面的取向,可形成水平、垂直、傾斜、掩蓋遮障等不同類型,分別對抗空中和地面?zhèn)刹臁?/p>

3) 目標隱形。目標隱形是通過降低目標的信號特征使其難以被發(fā)現(xiàn)、識別、跟蹤和攻擊的低可探測技術。

2.4示假

示假主要包括:目標示假和行動示假。

1) 目標示假。目標示假是利用假目標欺騙迷惑敵人。假目標與真目標具有相同特征,可以做成假飛機、假導彈、假機場、假陣地和假港口等各類假目標。

2) 行動示假。行動示假是指為欺騙、迷惑敵人所采取的一種虛假性行動。如在敵方照相偵察衛(wèi)星、紅外偵察衛(wèi)星通過己方敏感地區(qū)上空時,施放煙幕或其他遮蓋物,以便隱蔽重要目標的圖像,或是根據(jù)需要,在其他方向進行佯動。

3發(fā)展動向

1) 美國諾格公司披露為B-1B遠程轟炸機升級改造設計的新型雷達。美國諾斯羅普·格魯門公司網(wǎng)站2015年5月6日報道:美國諾斯羅普·格魯門公司(諾格公司)公布了一種可用于B-1B轟炸機升級改造的新型雷達——“可變尺寸的敏捷波束雷達-全球打擊”(SABR-GS)。該雷達是一型全狀態(tài)、全功能的有源相控陣雷達,是諾格公司AN/APG-83 SABR雷達的派生型。該雷達利用了已經(jīng)過實際檢驗的F-35、F-22和F-16戰(zhàn)斗機機載雷達的硬件、傳統(tǒng)的和先進的工作模式,其尺寸相當于F-16使用的SABR雷達的近3倍。該雷達能全天候地提供空前的目標區(qū)域詳察和數(shù)字式地圖測繪能力,與B-1B目前配裝的AN/APQ-164無源相控陣雷達相比,能提供先進的作戰(zhàn)能力和更好的可靠性,是經(jīng)濟上可承受、低風險的B-1B飛機雷達換裝解決方案。該雷達能夠形成大型合成孔徑雷達圖像,具有先進的圖像處理和傳感器集成性能,可提供巨大的態(tài)勢感知優(yōu)勢,并在情報、監(jiān)視與偵察和瞄準方面賦予B-1B強大的新能力。該雷達還采用開放式架構標準來綜合來自其他機上傳感器的數(shù)據(jù)[3]。

按照美國空軍B-1系統(tǒng)項目辦公室在2011年授予的一份總金額2100萬美元的風險降低合同,諾格公司發(fā)展了SABR-GS。該公司已在試飛中演示了該雷達的先進能力及先進的傳感器和融合處理,為項目推進到工程和制造發(fā)展階段做好了準備。在完成這份合同之前,諾格公司已在美國空軍的B-1B轟炸機“雷達現(xiàn)代化改進計劃”(RMIP)中,成功地對該機的雷達接收機和處理機進行了現(xiàn)代化改進。這樣,美國空軍今后將只需要用SABR-GS的天線取代B-1B當前配裝的AN/APQ-164雷達的天線。

2) 諾格公司推出B-1轟炸機的可擴展敏捷波束雷達。軍事與航空電子網(wǎng)站2015年5月6日報道:諾斯羅普·格魯曼公司為美國空軍B-1B“槍騎兵”轟炸機推出其可擴展的敏捷波束雷達——全球打擊型(SABR-GS)[4]。

SABR-GS雷達是一種用于B-1的全性能、多功能的有源電掃陣列(AESA)雷達。作為一種可負擔的、低風險的雷達改型解決方案,SABR-GS提供先進的作戰(zhàn)能力,以及比傳統(tǒng)無源ESA更高的系統(tǒng)可靠性。

該系統(tǒng)擁有大型的合成孔徑雷達地圖,先進的圖像處理和傳感器集成,可提供明顯的態(tài)勢感知優(yōu)勢,賦予B-1強大的新的情報、監(jiān)視、偵察和瞄準能力。開放式的體系架構標準已經(jīng)用于集成來自其他板載傳感器的數(shù)據(jù),實現(xiàn)了系統(tǒng)壽命的持續(xù)創(chuàng)新和承受能力。

作為AN/APG-83 SABR的衍生品,SABR-GS充分利用F-35、F-22和F-16飛機上已成熟的硬件、傳統(tǒng)模式和先進的操作模式。SABR-GS尺寸比F-16 SABR系統(tǒng)大近3倍,可提供全天候的前所未有的目標區(qū)域詳情和數(shù)字地圖。

諾格公司副總裁,監(jiān)視系統(tǒng)分部的保羅·卡拉夫斯表示,“通過開發(fā)SABR-GS,我們已實現(xiàn)了對任務關鍵的能力——這對SABR技術和B-1來說是一個重要的里程碑。通過利用F-16飛機SABR的成功,已為美國空軍的B-1項目節(jié)約了成本,證明了SABR AESA技術是可擴展的,且可將飛機生存能力擴展至未來25年?！?/p>

公司已在飛行中證明了先進的B-1 AESA和先進傳感器和融合處理,為雷達的工程、制造和開發(fā)階段做好準備。

該合同的完成遵循著雷達現(xiàn)代化改進計劃(RMIP)。其中,諾格公司對B-1轟炸機的雷達接收器和處理器進行了現(xiàn)代化。SABR-GS將取代目前部署在所有B-1轟炸機的APQ-164雷達天線。

3) 諾斯羅普·格魯曼公司為美海軍研制無人機感知與規(guī)避雷達。美國軍事航空航天電子學網(wǎng)站2015年6月23日報道:上周美海軍授予諾斯羅普·格魯曼公司一份價值3910萬美元的合同,用于改進“特里同”(Triton)無人機的空對空雷達系統(tǒng),為今后幾年的生產(chǎn)決策做準備[5]。

美海軍與諾斯羅普·格魯曼公司正在研制MQ-4C型“特里同”無人機,也被稱作“廣域海上監(jiān)視”(BAMS)無人機,屆時可在十英里以上的高空全天時監(jiān)視2000海里范圍的水面。 另外,該無人機的地面搜索雷達和電子光學傳感器套件還能夠自動探測與識別不同種類的船舶。

除了長航時海上監(jiān)視任務,“特里同”無人機還將與P-8A“海神”海上巡邏機協(xié)作探測、定位、攻擊潛在的敵方潛艇。P-8A“海神”海上巡邏機由波音737客機改裝而成,主要負責監(jiān)視和反潛艇戰(zhàn)任務。

由于“特里同”無人機負責巡邏大面積海域,搜尋敵方潛艇、海盜、毒品走私等任務,因此必須裝備這種感知與規(guī)避雷達。

除了部分有人駕駛偵察機,其航程和飛行高度將會比所有飛機更長、更高,且可以自主運行。

資金和技術問題延長了感知與規(guī)避雷達的研發(fā)時間。這種空對空雷達設計開創(chuàng)了同類雷達的先河。諾斯羅普·格魯曼公司及雷達制造商Exelis公司在維持美海軍要求的性能同時,努力使該系統(tǒng)適應“特里同”無人機的體積和承重。

這種雷達設計未來有可能裝備其它無人機。

具備感知與規(guī)避能力是飛機的一項基本要求,包括有人機和無人機,特別是在管制或繁忙區(qū)域飛行時,飛機必須具備這種能力。

無人機與其他無人機以及商業(yè)、軍事和通用飛機共同安全飛行的能力,是將無人機整合到美國國家空域系統(tǒng)(National Airspace System)進行商用和私用的重要一步?！疤乩锿睙o人機上的感知與規(guī)避雷達技術將有助于實現(xiàn)這一目標。

4) 英美兩家公司聯(lián)合打造反無人機雷達。美國c4isrnet網(wǎng)2015年8月11日報道:美國API技術公司和英國布萊特監(jiān)控系統(tǒng)公司正積極合作,制造反無人機雷達。

API公司在新聞發(fā)布會上表示,布萊特A400系列ku波段多普勒雷達用于偵察8km以內(nèi)的中小型無人機。

布萊特公司CEO馬克雷德福表示,API公司在雷達應用方面有豐富的經(jīng)驗,其產(chǎn)品以高可靠性的技術出名,我們有幸與之合作,建立戰(zhàn)略伙伴關系。合作可增加產(chǎn)量,滿足全球日益增長的產(chǎn)品需求。

5) 以色列研發(fā)可探測小型無人機的三維電子雷達。美國無人機視野網(wǎng)站2015年8月17日報道:以色列ARTSYS 360公司正在研發(fā)一種小型三維電子雷達,將能探測小型無人平臺。ARTSYS 360公司表示,該雷達重量輕,能耗低,掃描范圍達400m[6]。

性能上該雷達系統(tǒng)可以實現(xiàn)垂直方向三維90°掃描、水平方向360°掃描,提供1.5°的水平和垂直精確度;每秒360°掃描一次。其小型雷達及其控制中心通過WiFi、局域網(wǎng)、RJ45水晶接頭及3G網(wǎng)絡進行通信,通過電子柵格提供電力,擁有一組可選式4塊鋰電池,可持續(xù)48～96小時執(zhí)行任務,還擁有一塊太陽能光板。

用途上該雷達系統(tǒng)的一個主要應用是國土安全領域,比如,沿圍欄或邊境部署,作為人力巡邏以外的額外防護措施;另一個潛在應用是探測交通堵塞,幫助管理交通。該系統(tǒng)可以探測及干擾靠近的四軸飛行器并使其失效,這使其在打擊無人機毒品走私、防止無人機空中事故方面也具有潛在用途。ARTSYS 360公司表示,該雷達系統(tǒng)可以確保三維—360°盲區(qū)覆蓋,并確保在高密度環(huán)境下的探測與追蹤;其執(zhí)行任務時的輻射較低,因此也適宜在城市地區(qū)執(zhí)行任務。

6) 洛克希德·馬丁公司將為美導彈防御局建造遠程識別雷達。美國航天新聞網(wǎng)、軍事航空航天電子學網(wǎng)站2015年10月22日報道:10月21日,美國防部宣布,洛克希德·馬丁公司贏得導彈防御局(MDA)價值7.84億美元的合同,將建造遠程識別雷達(LRDR),以識別來自太平洋地區(qū)(主要是朝鮮)的導彈威脅。

LRDR簡介:該S波段雷達將顯著提高“地基中段防御系統(tǒng)”的能力,增強對導彈彈頭、誘餌及其他目標的識別能力。長期以來,美國導彈防御系統(tǒng)無法區(qū)分來襲彈頭和較低復雜性誘餌的問題備受批評,LRDR計劃解決這一問題。

LRDR為基于固態(tài)氮化鎵(GaN)的雷達,將結合經(jīng)過驗證的固態(tài)雷達技術和彈道導彈防御算法,并集成到一個開放式架構上,以支持未來升級。項目工作將在2024年1月前完成。該雷達將在克里爾空軍基地運行。

國防部與工業(yè)界官員曾表示,該雷達主要用于導彈防御,但還可支持美空軍的空間態(tài)勢感知任務。根據(jù)導彈防御局2015財年預算請求,LRDR將提供全天時的持續(xù)精確跟蹤與識別能力,該新型雷達將成為MDA傳感器網(wǎng)絡的重要組成部分。

合同確定:2014年6月,洛克希德·馬丁公司曾獲得價值9.14億美元的固定價格合同,為美空軍建造下一代空間監(jiān)視系統(tǒng),即稱為“空間籬笆”的S波段雷達。洛克希德·馬丁公司在“空間籬笆”的工作中利用了可擴展、開放式架構技術,這幫助其贏得LRDR合同。

美國防部稱,曾接收到三份合同投標,但沒有確定其他公司。10月22日,雷聲公司和諾斯羅普·格魯曼公司證實也提交了提案。國防部官員和立法者曾表示,該項目最終將花費10億美元。白宮在2016財年預算中為該項目請求1.37億美元。

“地基中段防御系統(tǒng)”其他改進工作:MDA“地基中段防御系統(tǒng)”改進計劃的另一個重點工作是設計新型殺傷器,以取代雷聲公司建造的“大氣層外殺傷飛行器”。過去幾年中,“大氣層外殺傷飛行器”一直被認為是試驗失敗的原因。洛克希德·馬丁公司、雷聲公司和波音公司正致力于新型殺傷器的不同組件。最終,將選擇其中一家公司來生產(chǎn)新硬件。

4發(fā)展分析

為了應對迅速發(fā)展和完善的光電偵察、火控設備,以及紅外成像、激光、電視、復合制導等光電制導武器,未來雷達探測技術的對抗將向綜合化、一體化、多元化、立體化等方向發(fā)展[7]。

1) 綜合化。隨著光電干擾技術的發(fā)展,單一波段的光電設備很容易被干擾。光電復合告警裝備能根據(jù)戰(zhàn)術需要,對紅外、紫外和激光等不同波段的光電威脅源進行復合探測和數(shù)據(jù)融合處理。多波段光電傳感器的綜合和多種光電探測信息的融合,將使各類告警技術優(yōu)勢互補、資源共享,從而更好地發(fā)揮綜合效能,提高探測識別的概率。

2) 一體化。未來戰(zhàn)爭中,采用單一波段的光電對抗設備來對抗多波段光電探測和光電精確制導武器是難以奏效的,必須采用可探測干擾各主要波段光電威脅的光電探測干擾一體化、軟硬殺傷一體化的綜合光電對抗系統(tǒng),來對抗多類型、多目標、多批次的光電精確制導武器。

3) 多元化。隨著新能源、新材料和新技術的研究和應用,光電對抗手段更加豐富全面。新型光電探測技術使得光電偵察告警的精度和作用距離明顯改善。各種抗干擾措施綜合使用,將進一步提高武器裝備的抗光電干擾效能。

4) 立體化。目前,光電對抗裝備的作戰(zhàn)平臺已經(jīng)從陸基、海基向空基和天基發(fā)展。為了爭奪制空權,美俄等國均在積極發(fā)展衛(wèi)星技術的同時,利用激光技術研制反導和反衛(wèi)星武器,即利用激光武器摧毀敵方彈道導彈、巡航導彈和衛(wèi)星。

5結語

隨著綜合化、一體化、立體化的雷達探測對抗技術發(fā)展,在未來現(xiàn)代化戰(zhàn)爭或局部戰(zhàn)爭中,根據(jù)戰(zhàn)場實際情況,適時綜合運用各種反偵察監(jiān)視手段,實施反偵察行動,達到阻止偵察、干擾偵察和躲避偵察等目的,就能夠有效地提高戰(zhàn)場目標的生存能力[10]。

參 考 文 獻

[1] 王瑞君,王宏強,莊釗文,等.太赫茲雷達技術研究進展[J].激光與光電子學進展,2013,50(4):040001.

[2] 司來義,錢七虎.信息化戰(zhàn)爭中的防御與防護[M].北京:解放軍出版社,2004.

[3] 美國諾格公司披露為B-1B遠程轟炸機升級改造設計的新型雷達[N].每日防務快訊,2015-05-12.

[4] 諾格公司推出B-1轟炸機的可擴展敏捷波束雷達[N].每日防務快訊,2015-05-15.

[5] 諾斯羅普·格魯曼公司為美海軍研制無人機感知與規(guī)避雷達[N].每日防務快訊,2015-06-30.

[6] 英美兩家公司聯(lián)合打造反無人機雷達[N].每日防務快訊,2015-08-14.

[7] 以色列研發(fā)可探測小型無人機的三維電子雷達[N].每日防務快訊,2015-08-21.

[8] 洛克希德·馬丁公司將為美導彈防御局建造遠程識別雷達[N].每日防務快訊,2015-10-28.

[9] 張健,張雷,曾飛,等.機載激光3D探測成像系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國光學,2011,4:213-232.

[10] 王戎瑞.固體激光雷達技術發(fā)展現(xiàn)狀[J].激光與紅外,1999,29(6):325.

中圖分類號TN97

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.01.004

作者簡介:胡國光,男,碩士,工程師,研究方向:雷達。

*收稿日期:2015年7月7日,修回日期:2015年8月23日