美國海上預(yù)警探測系統(tǒng)發(fā)展研究

梁延峰，楊云祥

(中國電子科學(xué)研究院，北京　100041)

梁延峰(1986—)，男，黑龍江哈爾濱人，博士，主要研究方向為綜合電子信息系統(tǒng)等；

E-mail：peakbeam@hotmail.com；

楊云祥(1986—)，男，山東濟寧人，博士，主要研究方向為綜合電子信息系統(tǒng)等。

?

綜述

美國海上預(yù)警探測系統(tǒng)發(fā)展研究

梁延峰，楊云祥

(中國電子科學(xué)研究院，北京100041)

摘要：海上預(yù)警探測系統(tǒng)是美國彈道導(dǎo)彈防御體系的重要組成部分，本文詳細(xì)介紹了以海基X波段雷達(dá)、預(yù)警偵察船、作戰(zhàn)艦艇預(yù)警探測雷達(dá)為代表的美國海上預(yù)警探測系統(tǒng)的發(fā)展概況，并結(jié)合信息技術(shù)發(fā)展趨勢總結(jié)了海上預(yù)警探測系統(tǒng)功能集成化、雷達(dá)數(shù)字化、結(jié)構(gòu)模塊化、天線一體化、探測網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展特點。

關(guān)鍵詞：預(yù)警探測；?；鵛波段雷達(dá)；預(yù)警偵察船；艦載雷達(dá)

0引言

預(yù)警探測是指利用探測(主要以有源探測為主)、監(jiān)視和通信等技術(shù)手段，搜索、發(fā)現(xiàn)、識別、跟蹤和監(jiān)視來自陸、海、空、天、水下等來襲目標(biāo)。預(yù)警探測系統(tǒng)是軍事綜合電子信息系統(tǒng)的重要組成部分，也是國家安全的基石，無論在和平時期還是戰(zhàn)爭時期，預(yù)警探測系統(tǒng)都要全天時、全天候工作，監(jiān)視進入預(yù)警區(qū)域的目標(biāo)，并快速識別目標(biāo)的性質(zhì)，防止敵方的突然襲擊，是國家實體安全防御體系的“千里眼”[1]。

海上預(yù)警探測系統(tǒng)作為預(yù)警探測系統(tǒng)的重要組成部分，可以機動部署于遠(yuǎn)離國土的公海海域以及海外軍事基地，大大拓展了預(yù)警區(qū)域，給軍事指揮中心提供了更多的預(yù)警時間。雖然美國海上軍事戰(zhàn)略歷經(jīng)調(diào)整，但是始終重視海上預(yù)警探測系統(tǒng)的發(fā)展，在技術(shù)勢力及裝備配置上一直處于國際領(lǐng)先地位，其標(biāo)志性裝備“宙斯盾”系統(tǒng)——美國彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的?；P(guān)鍵節(jié)點——自2002年開始，開展了34次攔截試驗，28次取得成功，成功率遠(yuǎn)高于陸基反導(dǎo)系統(tǒng)[2]，這也充分證明了海上預(yù)警探測系統(tǒng)對國家安全的重要意義。近期，隨著其《21世紀(jì)海上力量合作戰(zhàn)略》的發(fā)布實施，美海軍將進一步尋求全域介入能力，更將海上預(yù)警探測系統(tǒng)作為實現(xiàn)其戰(zhàn)略目標(biāo)的核心能力之一，因此可以預(yù)見，美軍在未來仍將不斷增強其海上預(yù)警探測能力，拓展預(yù)警探測范圍，以服務(wù)于美國國家安全及海外攸關(guān)利益的需要。

目前，我國面臨的主要威脅來自海上方向，但我國的海上預(yù)警探測能力尚不足以滿足國家需要，海上預(yù)警探測體系建設(shè)和裝備發(fā)展需求迫切，本文研究了美國海上預(yù)警探測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和建設(shè)理念，對于我國增強海上預(yù)警探測能力具有重要借鑒意義。

1美國海上預(yù)警探測系統(tǒng)概況

美國從1983年就計劃開展彈道導(dǎo)彈防御計劃(BMD)。1993年，克林頓政府將彈道導(dǎo)彈防御計劃分為國家導(dǎo)彈防御(NMD)和戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御(TMD)兩部分。隨后的小布什政府繼續(xù)發(fā)展彈道導(dǎo)彈防御計劃，建立了一體化多層次的BMD系統(tǒng)，分為助推段防御、中段防御和末端防御[3]。海上預(yù)警探測系統(tǒng)在三段防御中都發(fā)揮著重要的作用。在助推段防御時，負(fù)責(zé)將探測到的威脅目標(biāo)信息傳遞給指揮中心并發(fā)出預(yù)警信號；在中段防御時，跟蹤和監(jiān)視目標(biāo)的運動軌跡并回傳給指揮中心做研判；在末端防御時，協(xié)同武器系統(tǒng)對威脅目標(biāo)進行攔截打擊。除了針對空天目標(biāo)的預(yù)警探測外，部分海上預(yù)警探測裝備負(fù)責(zé)探測水下來襲目標(biāo)。與此同時，海上預(yù)警探測系統(tǒng)在平時擔(dān)負(fù)著獲取電磁環(huán)境信息、搜集導(dǎo)彈信息、探測海洋環(huán)境信息等任務(wù)，為戰(zhàn)時做好準(zhǔn)備。

美國海上預(yù)警探測系統(tǒng)可以分為三類：專用平臺系統(tǒng)、預(yù)警偵察船以及作戰(zhàn)艦艇預(yù)警探測系統(tǒng)。專用平臺系統(tǒng)是指將雷達(dá)搭載在專用海上平臺上，平臺可以是固定的，也可以是可以動的，多采用海上鉆井平臺進行改造。根據(jù)平臺類型不同，可以分為固定式平臺系統(tǒng)和半潛式平臺系統(tǒng)。固定式平臺系統(tǒng)的代表是Texas Towers，半潛式平臺系統(tǒng)的代表是?；鵛波段雷達(dá)(SBX)。預(yù)警偵察船是指專門從事預(yù)警偵察任務(wù)的海上船舶，按照具體承擔(dān)的任務(wù)可以分為三類：海洋監(jiān)視船、海洋調(diào)查船和導(dǎo)彈監(jiān)測船。作戰(zhàn)艦艇預(yù)警探測系統(tǒng)是指作戰(zhàn)艦艇上搭載的預(yù)警探測雷達(dá)系統(tǒng)。隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，艦載預(yù)警探測雷達(dá)的探測距離不斷擴大，同時依靠作戰(zhàn)艦艇的前出部署，可以有效的擴大預(yù)警探測范圍。目前美國作戰(zhàn)艦艇上搭載的預(yù)警探測雷達(dá)系統(tǒng)主要是AN/SPS-48系列三坐標(biāo)對空搜索雷達(dá)、AN/SPS-49系列二坐標(biāo)對空搜索雷達(dá)以及SPY-1系列相控陣?yán)走_(dá)。

下文將詳細(xì)介紹這些典型裝備的發(fā)展歷程和主要特點，并總結(jié)海上預(yù)警探測裝備的未來發(fā)展趨勢。

圖1　美國海上預(yù)警探測系統(tǒng)組成

2專用平臺預(yù)警系統(tǒng)

美國在上世紀(jì)50年代開始建設(shè)的專用平臺系統(tǒng)——Texas Towers 固定式海上預(yù)警探測雷達(dá)，是冷戰(zhàn)時期針對蘇聯(lián)研制的海基防空預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分。美國原計劃建造5座該雷達(dá)系統(tǒng)，部署在美國東海岸。自1957年開始，美國相繼建造了3座該雷達(dá)，但是由于平臺抗毀性差，該計劃于1963年被迫終止。

隨著海洋工程技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能夠抵抗惡劣海上環(huán)境的半潛式海上平臺，為海上專用平臺預(yù)警探測系統(tǒng)的發(fā)展提供了支持。美國于2002年開始發(fā)展以半潛式平臺為基礎(chǔ)的?；鵛波段雷達(dá)(SBX)，并于2006年開始使用，目前部署于Adak港。

海基X波段雷達(dá)是將一部X波段雷達(dá)加裝在半潛式鉆井平臺上的預(yù)警探測系統(tǒng)，平臺長119 m，寬76 m，排水量達(dá)到5萬噸，可以承受每小時208 km 的狂風(fēng)。該平臺可以依靠拖船進行轉(zhuǎn)移，同時具備自我推進能力，航速可達(dá)到每小時11公里。因此，海基X波段雷達(dá)可以針對不同的安全威脅機動部署。SBX雷達(dá)采用了有源相控陣技術(shù)體制，對空探測距離可以達(dá)到4800 km，被稱為“海上巨眼”[4]。

圖2　?；鵛波段雷達(dá)

圖3　海基X雷達(dá)在導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中的作用[6]

SBX是美國海上預(yù)警探測典型裝備，它是美國國家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)關(guān)鍵部分中段防御系統(tǒng)的主要組成部分，主要用于監(jiān)視近太空空間，辨別來襲的各種彈道導(dǎo)彈分彈頭及假目標(biāo)，為導(dǎo)彈攔截提供遠(yuǎn)程監(jiān)視、截獲和精密跟蹤。SBX的工作流程如圖3所示。SBX可以發(fā)現(xiàn)并跟蹤導(dǎo)彈，監(jiān)控導(dǎo)彈的實時彈道數(shù)據(jù)，并通過在飛攔截彈通信系統(tǒng)(IFICS)將數(shù)據(jù)傳送給指揮中心，由指揮中心判斷是否為來襲目標(biāo)，并指揮陸基攔截系統(tǒng)(GBI)發(fā)射攔截武器(KV)。在攔截過程中，SBX可以對攔截效果進行評估，并將評估報告?zhèn)骰刂笓]中心。自SBX服役以來，參加了多次反導(dǎo)試驗并發(fā)揮重要作用。2008年2月25日，SBX參加了衛(wèi)星摧毀實驗并取得成功。雖然SBX的必要性及經(jīng)濟性仍然受到質(zhì)疑，但是SBX對美國國家安全的貢獻(xiàn)是不容忽視的[5]。

3預(yù)警偵察船

預(yù)警偵察船是指專門從事海上偵察預(yù)警活動的艦船。預(yù)警偵察船活動區(qū)域大，可以遠(yuǎn)航持續(xù)抵近目標(biāo)偵察，彌補了空中偵察和地面?zhèn)刹斓牟蛔悖乾F(xiàn)代戰(zhàn)爭中獲取情報的主要手段之一。目前，美軍擁有現(xiàn)役預(yù)警偵察船20余艘，根據(jù)使命任務(wù)不同，可分為海洋監(jiān)視船、海洋調(diào)查船和導(dǎo)彈監(jiān)測船。

3.1海洋監(jiān)視船

美軍為監(jiān)視全球重要海域的潛艇動向，在北美洲大陸東、西部沿岸、阿留申群島、日本海域、及格陵蘭、冰島、不列顛群島等海域部署了固定式的“音響監(jiān)測系統(tǒng)”(Sound Surveillance System, SOSUS)[7-9]。為配合SOSUS，美軍同時開展了機動式拖曳線陣監(jiān)視系統(tǒng)(SURTASS)的開發(fā)，其中核心部分之一是UQQ-2型聲納，該聲納成為后來T-AGOS計劃的基礎(chǔ)。其中“T”字表示這些艦船是由隸屬于軍事海運司令部具平民身份的船員操作，AGOS是“一般性輔助海洋監(jiān)視”(Auxiliary General Ocean Surveillance)的縮寫。海洋監(jiān)視船是美國T-AGOS計劃下的系列艦船，主要用于水聲監(jiān)聽，其以幾千米每小時至十幾千米每小時的速度巡航，配合SOSUS可滿足美軍對全球關(guān)注海域潛艇動向把控的需求。

美海軍海洋監(jiān)視船包括3種不同級別系列艦船——堅強級(Stalwart)、勝利級(Victorious)以及完美級(Impeccable)，滿載排水量分別為2285 t，3380 t和5270 t，都配有UQQ-2型SURTASS被動聲納，如表1所示。

堅強級海洋監(jiān)視船是冷戰(zhàn)時期的產(chǎn)物，美軍為應(yīng)對蘇聯(lián)潛艇的威脅，前后共建造了18艘堅強級海洋監(jiān)視船，主要使用SURTASS拖曳被動聲納線陣在海上執(zhí)行常態(tài)化水下監(jiān)視任務(wù)，并將信息經(jīng)衛(wèi)星傳回美軍基地。后由于蘇聯(lián)解體，美軍水下監(jiān)視需求與堅強級相比，勝利級海洋監(jiān)視船最大的不同在于為適應(yīng)水聲監(jiān)聽的需求在船體設(shè)計上尋求了一些變化。勝利級采用了“雙船體”，即使用兩個相互平行的角狀船體構(gòu)成小水線面船型[11]，水線面積僅為同等排水量常規(guī)單船體船只的四分之一左右，大大減少了船體受海浪運動的影響，增加的船體穩(wěn)定性，有利于拖曳作業(yè)，同時，甲板面積增加40-50%，可搭載更多任務(wù)電子設(shè)備[12]?，F(xiàn)役4艘，于1991年8月至1993年7月間陸續(xù)服役，是美軍對我國華東、華南沿海和南沙群島附近海區(qū)進行水聲監(jiān)聽的重要力量。

表1　三型T-AGOS系列檢測船的技術(shù)數(shù)據(jù)[10]

發(fā)生變化，堅強級海洋監(jiān)視船被改裝、出售，現(xiàn)已全部退役，由性能更強的勝利級、完美級海洋監(jiān)視船替代。

與勝利級類似，完美級海洋監(jiān)視船同樣采用了“雙船體”小水線面船型，同時除配有SURTASS被動聲納外，還增加了LFA主動聲納[13]，是美軍最為先進的聲納系統(tǒng)，能力非常出眾：SURTASS拖攬1800 m，可探知150~450 m深度潛艇的方位和類型；LFA主動聲納用以對付被動聲納無法探知的“極靜”潛艇。這種主被動配合的聲納系統(tǒng)，探測距離最遠(yuǎn)可達(dá)100海里[14]。聲納系統(tǒng)收集聲納數(shù)據(jù)后，將信息由衛(wèi)星傳至岸上基站進行分析或引導(dǎo)反潛攻擊。

圖4　完美級T-AGOS——“無暇號”海洋監(jiān)視船

美國的海洋監(jiān)視船是美國水下預(yù)警防御的重要裝備，于此同時，也擔(dān)負(fù)著情報收集的使命。監(jiān)視船常年活動在世界范圍內(nèi)的各大海域，探測潛艇并將情報給美國國內(nèi)?！盁o暇號”就常年活躍在我國東南沿海，伺機搜集我國潛艇、各類艦艇等情報。2009年3月8日，“無瑕號”在我國南海專屬經(jīng)濟區(qū)從事情報搜集活動，我國5艘船只對其進行驅(qū)趕。

3.2海洋調(diào)查船

海洋調(diào)查船的最初功能是水深測量，隨著科技的發(fā)展，功能逐漸拓展為海底地形地貌探測以及海洋氣象水文調(diào)查等。海洋調(diào)查船最初主要用于科學(xué)考察，后來逐步加強了軍事應(yīng)用，主要為海軍提供海洋環(huán)境以及氣象水文保障。美國在20世紀(jì)90年代建造了6艘5000噸的“帕塞芬德”級海洋調(diào)查船(T-AGS 60～65)。每艘船上都裝備了回聲測深儀、海底淺層剖面儀、多波束系統(tǒng)、多普勒聲學(xué)測流儀、測掃聲納、重力儀、磁力儀等20多種海洋測量設(shè)備，可以完成30多種測量任務(wù)，詳盡準(zhǔn)確地探測海底地形、海底地貌、海底淺層剖面、海底表層底質(zhì)等多種戰(zhàn)場要素[15-20]。

部分海洋調(diào)查船在海洋測量的基礎(chǔ)上，發(fā)展了電子偵察功能，“瑪麗·西爾斯”號(T-AGS-65)就是典型代表。該船上配備了無線電接收機、雷達(dá)接收機、終端解調(diào)和記錄設(shè)備、信號分析儀器及電子干擾設(shè)備通過截收對方無線電臺、雷達(dá)或其它電子設(shè)備輻射的電磁信號，該船不僅能準(zhǔn)確查明這些電子設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和戰(zhàn)術(shù)性能，而且還可能獲得對方無線電臺、雷達(dá)或其它兵力兵器的部署甚至導(dǎo)彈的發(fā)射、飛機的起飛和艦艇出港等重要軍事情報。

美國海洋調(diào)查船主要擔(dān)負(fù)的軍事使命是戰(zhàn)場準(zhǔn)備和情報偵察。通過對世界各海域的測繪和考察，可以建立資料詳盡的海洋環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫，為作戰(zhàn)艦艇及潛艇的外出作戰(zhàn)提供了環(huán)境保障。同時，通過電子偵察獲得的情報，可以建立電子情報數(shù)據(jù)庫，分析可疑目標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)尋找敵方的電磁漏洞，為發(fā)動賽博攻擊奠定基礎(chǔ)。

圖5　“瑪麗·西爾斯”號(T-AGS-65)

3.3導(dǎo)彈監(jiān)測船

導(dǎo)彈監(jiān)測船主要用于監(jiān)視美國及別國的彈道導(dǎo)彈試驗，搜集遠(yuǎn)程彈道的導(dǎo)航、射程及精度方面的情報。美國建造這種測量船主要出于兩個目的：一是出于安全考慮，火箭或者導(dǎo)彈試驗大都是選擇向海洋發(fā)射，安裝有雷達(dá)天線和電子設(shè)備的測量船作為岸基跟蹤站的補充，可以增加測控范圍；二是美國出于監(jiān)視其他國家的火箭或者導(dǎo)彈發(fā)射的需要，在美國感興趣的國家發(fā)射火箭或者導(dǎo)彈期間，派遣一艘披著“民事科研”外衣的航天測量船到別國沿海收集射程情報[21]。

長期以來，美國主要使用兩艘導(dǎo)彈監(jiān)測船執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)——T-AGM-23“觀察島”號和T-AGM-24“無敵”號?！坝^察島號”裝備了一部S波段“眼鏡蛇·朱迪”相控陣?yán)走_(dá)和一部X波段拋物面雷達(dá)?！把坨R蛇·朱迪”相控陣?yán)走_(dá)的天線為八角形平面陣列天線，可以覆蓋120度的扇形區(qū)域，探測距離超過3000km，能同時跟蹤100個目標(biāo)[4]，主要負(fù)責(zé)跟蹤洲際導(dǎo)彈。X波段拋物線雷達(dá)具有更高的分辨率，主要負(fù)責(zé)搜集彈道導(dǎo)彈在飛行末段的情報數(shù)據(jù)。“觀察島號”還配備了一套遠(yuǎn)程導(dǎo)彈射程精確測量系統(tǒng)，可以精確測量別國導(dǎo)彈的射程[22]。該船常年活動在太平洋上，主要監(jiān)控我國和朝鮮的彈道導(dǎo)彈試射，從而獲取導(dǎo)彈參數(shù)及性能。另一艘導(dǎo)彈測量船“無敵號”配備了更先進的“眼鏡蛇·雙子星”雷達(dá)，該雷達(dá)同樣工作在S波段和X波段兩個頻段，探測距離可以達(dá)到2000 km，可以作為美國彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的前置雷達(dá)，用來監(jiān)控可能來襲的導(dǎo)彈目標(biāo)[23]。

2014年3月25日，“觀察島”號正式退役，由T-AGM-25“霍華德·洛倫岑”號接替它擔(dān)負(fù)導(dǎo)彈監(jiān)測的使命?！盎羧A德·洛倫岑”號全長162 m，寬27 m，排水量為10264 t，搭載了新式彈道導(dǎo)彈跟蹤雷達(dá)“眼鏡蛇王”。“眼鏡蛇王”雷達(dá)是有源相控陣?yán)走_(dá)，包括X波段和S波段兩部雷達(dá)，在后部船橋煙囪后面較高處安裝的是S波段雷達(dá)，后側(cè)甲板處安裝的是X波段巨大旋轉(zhuǎn)式相控陣?yán)走_(dá)，如圖6所示。與退役的“眼鏡蛇·朱迪”相比，“眼鏡蛇王”具有更高的分辨率，S波段雷達(dá)可以跟蹤更多目標(biāo)，同時X波段雷達(dá)不僅可以觀測普通高速移動對象物，還可以獲知彈頭朝向[24-25]。

圖6　“霍華德·洛倫岑”導(dǎo)彈監(jiān)測船

4作戰(zhàn)艦艇預(yù)警探測系統(tǒng)

作戰(zhàn)艦艇預(yù)警探測系統(tǒng)主要指對空搜索雷達(dá)系統(tǒng)，用于發(fā)現(xiàn)及跟蹤來襲的空中目標(biāo)。由于作戰(zhàn)艦艇可以大范圍前出、機動靈活部署，因此可以有效的增加預(yù)警探測的范圍，同時可以加強對重點區(qū)域的預(yù)警探測能力，對整個海上預(yù)警探測體系具有重要意義。

20世紀(jì)40年代，美國海軍在“加利福尼亞”號裝備了第一部艦載雷達(dá)——CXAM對空搜索雷達(dá)，從此海上預(yù)警探測進入了一個全新的時代。1953年，美國研制出第一部頻率掃描陣列雷達(dá)AN/SPS-26，該雷達(dá)為三坐標(biāo)對空搜索雷達(dá)，實現(xiàn)了三維立體搜索和目標(biāo)探測。但AN/SPS-26雷達(dá)不具備對“黃銅騎士”、“韃靼人”等導(dǎo)彈的跟蹤制導(dǎo)能力。為了解決這一問題，美國海軍相繼研制出了具備導(dǎo)彈制導(dǎo)能力的AN/SPS-39三坐標(biāo)雷達(dá)以及可以與海軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)對接的AN/SPS-42三坐標(biāo)雷達(dá)。

隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，AN/SPS-48系列三坐標(biāo)對空搜索雷達(dá)逐步取代了AN/SPS-39和AN/SPS-42系列雷達(dá)，成為裝備美國海軍艦艇的主力裝備。該型雷達(dá)工作在E/F頻段(2.9 GHz—3.1 GHz)，探測距離可以達(dá)到400 km，可以提供空中目標(biāo)的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及為武器系統(tǒng)提供目標(biāo)指示[4]。目前美國“尼米茲”級航母以及大部分導(dǎo)彈巡洋艦和驅(qū)逐艦都裝備了AN/SPS-48E雷達(dá)。它是美國海軍中遠(yuǎn)程防空的關(guān)鍵設(shè)備，能夠?qū)?fù)雜電磁環(huán)境中來襲的小型反艦?zāi)繕?biāo)提供預(yù)警，同時可以向“標(biāo)準(zhǔn)-II”型導(dǎo)彈提供中途制導(dǎo)及目標(biāo)數(shù)據(jù)。

圖7　AN/SPS-48三坐標(biāo)對空搜索雷達(dá)

在裝備AN/SPS-48系列雷達(dá)同時，美國海軍同時還裝備了AN/SPS-49二坐標(biāo)對空搜索雷達(dá)進行補充探測。AN/SPS-49雷達(dá)工作在頻率更低的C頻段(850MHz-942MHz)，因此具有更大范圍的對空探測能力、提供更長的預(yù)警時間。另外，由于902-928MHz頻段受海雜波影響較小，AN/SPS-49雷達(dá)能夠更好地克服海雜波的影響，對低空飛行的來襲目標(biāo)具有更好的探測效果，有效地彌補了AN/SPS-48在這方面的不足[26]。

圖8　AN/SPS-49二坐標(biāo)對空搜索雷達(dá)

AN/SPS-48、49系列雷達(dá)都是通過旋轉(zhuǎn)天線實現(xiàn)360度全方位覆蓋，掃描速度遠(yuǎn)不及電掃雷達(dá)。隨著相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，美國海軍于1969年開始研制AN/SPY-1系列多功能相控陣?yán)走_(dá)。該雷達(dá)由四面陣構(gòu)成，每一陣面覆蓋90度方位角，工作在S波段，探測距離約為500 km，能夠自動搜索、跟蹤多個目標(biāo)，具備“標(biāo)準(zhǔn)”導(dǎo)彈的制導(dǎo)能力，是美國海軍“宙斯盾”系統(tǒng)的核心裝備[4]。1983年，AN/SPY-1A雷達(dá)裝備首批12艘“提康德羅加”級導(dǎo)彈巡洋艦。1991年開始，“阿利伯克”級驅(qū)逐艦已經(jīng)全面裝備具有更強雜波抑制能力、可以兼容改進型“海麻雀”導(dǎo)彈和“標(biāo)準(zhǔn)II”導(dǎo)彈的AN/SPY-1D型雷達(dá)。目前，AN/SPY-1雷達(dá)已發(fā)展了AN/SPY-1A、B、D、F、K等多種型號，如表2所示。近年來，通過配備雷達(dá)信號與數(shù)據(jù)處理機，該雷達(dá)能夠跟蹤、識別彈道導(dǎo)彈真假目標(biāo)，增加了有限的中遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈攔截能力，使其能更好的融入到預(yù)警防御體系中，發(fā)揮更大的作用。

表2　SPY-1系列各型雷達(dá)情況[4]

圖9　AN/SPY-1相控陣?yán)走_(dá)

5海上預(yù)警探測系統(tǒng)發(fā)展趨勢

隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，海上作戰(zhàn)的作戰(zhàn)形態(tài)和作戰(zhàn)樣式都發(fā)生了巨大的變化?，F(xiàn)代海上對抗更注重信息化的對抗，對海上預(yù)警探測系統(tǒng)提出了更高的要求。為應(yīng)對信息化條件下的新挑戰(zhàn)，海上預(yù)警探測系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn)以下幾個趨勢。

功能集成化：傳統(tǒng)作戰(zhàn)艦艇上裝備了探測、導(dǎo)航、制導(dǎo)、火控、引導(dǎo)等多種任務(wù)雷達(dá)，占據(jù)了大量的空間，同時需要多名操作人員，經(jīng)濟性和可維護性都較差。目前雷達(dá)的研制越來越注重多任務(wù)化，希望能夠同時兼顧對空、對海搜索、早期預(yù)警、防空自衛(wèi)及對海對地作戰(zhàn)所需的跟蹤、瞄準(zhǔn)、火控等多種任務(wù)。例如美國目前研制的新型防空反導(dǎo)雷達(dá)AMDR，具備X和S雙波段工作模式。其中，X波段雷達(dá)負(fù)責(zé)水平搜索、精確跟蹤、導(dǎo)彈通信和末端照射功能，S波段則負(fù)責(zé)立體搜索、跟蹤、彈道導(dǎo)彈識別。一部雷達(dá)同時兼顧防空和反導(dǎo)任務(wù)，縮短了響應(yīng)時間，提高了作戰(zhàn)效能[27][28]。

雷達(dá)數(shù)字化：隨著近些年數(shù)字技術(shù)不斷進步，經(jīng)濟型數(shù)字零部件普及率不斷提高，雷達(dá)數(shù)字化程度逐步向射頻端前移，為數(shù)字陣列雷達(dá)的發(fā)展提供了有力的支撐。數(shù)字陣列雷達(dá)具有幅相控制精度高、瞬時動態(tài)范圍大、空間自由度高、波束形成靈活等特點，具有探測復(fù)雜目標(biāo)能力強、抗干擾能力強、地形適應(yīng)能力強、探測精度高等性能優(yōu)勢。由于數(shù)字陣列雷達(dá)具有技術(shù)體制上的優(yōu)勢，因此它可以有效的應(yīng)對復(fù)雜的海戰(zhàn)場環(huán)境，實現(xiàn)高效的海上預(yù)警探測性能[29]。

結(jié)構(gòu)模塊化：模塊化的設(shè)計思想近年來不斷在工程領(lǐng)域得到推廣。模塊化的開放式系統(tǒng)硬件和軟件結(jié)構(gòu)便于維護，同時降低了成本，縮短了研發(fā)周期，使系統(tǒng)更新管理具有高度的靈活性，方便系統(tǒng)以最小的成本及時更新?lián)Q代，更快的適應(yīng)新的軍事斗爭需求?，F(xiàn)代雷達(dá)中可模塊化的產(chǎn)品包括天線、接收發(fā)射裝置、信號處理器、數(shù)據(jù)處理器、二次電源等硬件以及信號處理解算軟件等[30]。

天線一體化：隨著艦船平臺上的電子設(shè)備增多，天線數(shù)量不斷增加。復(fù)雜的電磁環(huán)境給全艦的電磁兼容性設(shè)計帶來了極大的困難，同時由于反射面積增大，也使艦船的隱身性能下降。為解決這一問題，美國海軍最早開始開展了綜合射頻技術(shù)研究，將幾個分布式寬帶多功能孔徑取代目前數(shù)目繁多的天線孔徑，采用模塊化、開放式、可重構(gòu)的射頻傳感器系統(tǒng)體系架構(gòu)，并結(jié)合功能控制與資源管理調(diào)度算法、軟件，同時實現(xiàn)雷達(dá)、電子戰(zhàn)與通信、導(dǎo)航、識別等多種射頻功能[31]。在利用綜合射頻技術(shù)減少天線數(shù)量的同時，注重雷達(dá)陣面與平臺的共形設(shè)計，達(dá)到天線與船體的一體化，進一步提高了艦船整體的隱身性，提升了綜合作戰(zhàn)效能。美國新型DDG-1000級驅(qū)逐艦就是采用這種設(shè)計理念建造的，它的雷達(dá)反射截面積明顯比CG-47級和DDG-51級驅(qū)逐艦小很多。

探測網(wǎng)絡(luò)化：由于被探測目標(biāo)在不同方向上的雷達(dá)反射截面積不同，因此利用不同艦船上的探測雷達(dá)協(xié)同工作，通過增大雷達(dá)發(fā)射機和接收機之間的夾角，可以更有效的探測隱身目標(biāo)。與此同時，多雷達(dá)協(xié)同組網(wǎng)探測，可以多角度探測同一個目標(biāo)，提高了系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)概率，也為目標(biāo)的精確識別提供了重要依據(jù)。目前雷達(dá)組網(wǎng)協(xié)同探測需要突破的關(guān)鍵技術(shù)包括空間同步、時間同步、相位同步、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)萚32]。

6結(jié)語

經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，美國海上預(yù)警探測系統(tǒng)已逐漸成熟。在不斷提升自身探測性能的同時，美國海軍更注重預(yù)警探測系統(tǒng)與其他武器裝備協(xié)同工作的能力，建立一套完整的預(yù)警探測體系，承擔(dān)了日常預(yù)警探測、敵方數(shù)據(jù)情報收集以及戰(zhàn)時導(dǎo)彈攔截等多種使命任務(wù)。美國海上預(yù)警探測系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展歷程值得我海軍借鑒，在深入研究數(shù)字陣列雷達(dá)、綜合射頻、協(xié)同探測等預(yù)警探測技術(shù)的同時，要注重海上預(yù)警探測體系建設(shè)，合理、高效、經(jīng)濟的發(fā)展預(yù)警探測系統(tǒng)，保障我國海上方向安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]童志鵬. 綜合電子信息系統(tǒng)[M]. 國防工業(yè)出版社，2010.

[2]佚名. 美國?；磳?dǎo)系統(tǒng)比陸基靠譜[EB/OL]. (2013-10-06). http://mil.news.sina.cn/2013-10-06/1001743033.html

[3]金林. 彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)綜述[J]. 現(xiàn)代雷達(dá)，2012，34(12)：1-7.

[4]趙登平. 世界海用雷達(dá)手冊(第二版)[M]. 國防工業(yè)出版社，2012.

[5]陳曉棟. 美國?；鵛波段雷達(dá)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 現(xiàn)代雷達(dá)，2011，33(6)：29-31.

[6]佚名. Sea-Based X-Band Radar (SBX) for Missile Defense [EB/OL] (2006-06-12) http://www.raytheon.com/products/stellent/groups/public/documents/content/cms04_018670.pdf

[7]凌國民. 海洋水聲監(jiān)視技術(shù)[J]. 聲學(xué)與電子工程，2001,61(1):1-6.

[8]胡曦明, 董淑福. 傳感器網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)——傳感器網(wǎng)絡(luò)的下一代軍事應(yīng)用構(gòu)想[J]. 信號與系統(tǒng)，2010,07(26)：26-28.

[9]John Merrill. Remembering: the sound surveillance system(SOSUS) [J]. The Submarine Review, 2007, (10):97-107.

[10]佚名. 美國海軍的T-AGOS系列監(jiān)測船[EB/OL]. (2009-03-12) http://www.haust.edu.cn.blog.163.com/blog/static/2313865820092127120583/

[11]許淼, 王紹明. 美國“勝利” 號水聲監(jiān)聽船[J]. 般舶工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟信息，1999，174(10)：44-54.

[12]林偉國, 朱云翔 范井峰 羅伯坤. 小水線面雙體船的發(fā)展及在海軍艦船領(lǐng)域中的應(yīng)用前景[J]. 船舶，2007(3)：1-4.

[13]劉孟庵. 拖曳線列陣聲吶技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 聲學(xué)與電子工程，2006,3(83):1-5.

[14]佚名. 美國海軍無暇號監(jiān)測船可以偵聽靜音潛艇[EB/OL].(2009-03-16). http://mil.news.sina.com.cn/2009-03-16/1540545587.html

[15]A. Edward Gent. T-AGS 60 Class Oceanographic Survey Ships: Evolution of the Hydrographic Mission[J]. OCEANS’02, 2002(3):1780-1783.

[16]尹路，李延斌，馬金鋼. 海洋觀測技術(shù)現(xiàn)狀綜述[J]. 艦船電子工程，2013，11(33)：4-13.

[17]張勐寧, 郭紀(jì)捷. 美國海軍T-AGS60級新型多功能海洋調(diào)查船[J]. 海洋技術(shù), 1997, 16(2):57-59.

[18]孫曄飛, 吳學(xué)寧. 神秘的美國間諜船[J]. 現(xiàn)代艦船，2004(6).

[19]杜朝平. 電子偵察船—流動的海上偵察陣地[J]. 現(xiàn)代艦船，2003(12).

[20]陳波，李騰. 海軍電子偵察船發(fā)展建議[J]. 艦船電子工程，2014，9(34)：8-11.

[21]佚名. 美國導(dǎo)彈測量船管窺：最新船只預(yù)計2010年服役[EB/OL]. (2009-05-18) http://www.china.com.cn/military/txt/2009-05/18/content_17793698.htm

[22]佚名. Observation Island[EB/OL]: http://www.nvr.navy.mil/nvrships/details/AGM23.htm

[23]梁桂華. 窺天賊眼[J]. 現(xiàn)代兵器，2004，08：27-31.

[24]Jmarconi. USNS Observation Island is inactivated[EB/OL]. (2014-4-13). http://mscsealift.dodlive.mil/2014/04/23/usns-observation-island-is-inactivated/

[25]董磊. 日刊解析針對中國的東亞彈道導(dǎo)彈防御態(tài)勢[EB/OL].(2015-5-3). http://www.cankaoxiaoxi.com/mil/20150503/764065.shtml

[26]張云雯, 姚景順, 沈振華, 陳曉曦. 美國航母雷達(dá)的配置及特點分析[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)，2011，02(33)：134-139.

[27]謝勇光. 淺述美國海軍防空反導(dǎo)雷達(dá)的發(fā)展[J]. 現(xiàn)代雷達(dá)，2011，08(33)：10-12.

[28]張春雁. 國外防空反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)發(fā)展分析[J]. 飛航導(dǎo)彈，2013，04：53-54.

[29]吳曼青. 數(shù)字陣列雷達(dá)的發(fā)展與構(gòu)想[J]. 雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2008，12(06)：401-405.

[30]魏清新，張嬋. 美國海軍艦載雷達(dá)的研制進展[J]. 飛航導(dǎo)彈，2013，08：58-63.

[31]徐艷國, 胡學(xué)成. 綜合射頻技術(shù)及其發(fā)展[J]. 中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2009，12(6)：551-559.

[32]周萬幸. 艦載雷達(dá)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J]. 現(xiàn)代雷達(dá)，2007，10(29)：1-4.

梁延峰(1986—)，男，黑龍江哈爾濱人，博士，主要研究方向為綜合電子信息系統(tǒng)等；

E-mail：peakbeam@hotmail.com；

楊云祥(1986—)，男，山東濟寧人，博士，主要研究方向為綜合電子信息系統(tǒng)等。

《中國電子科學(xué)研究院學(xué)報》編輯部誠聘審稿專家

為了更進一步完善稿件評審機制，提高稿件的評審質(zhì)量及評審效率，縮短本刊出版時滯周期，確保具有原創(chuàng)性高質(zhì)量學(xué)術(shù)水平的稿件及時發(fā)表，本刊編輯部現(xiàn)面向國內(nèi)外誠聘本學(xué)科各領(lǐng)域?qū)徃鍖＜摇?/p>

誠聘審稿專家的條件如下：

·具有博士學(xué)歷、副教授及以上技術(shù)職稱，具有良好的科研道德，處于本學(xué)科各研究領(lǐng)域的中青年專家、學(xué)者。

·熟悉并了解所從事研究領(lǐng)域國內(nèi)外最新的研究狀況及發(fā)展趨勢。具有良好的專業(yè)英語水平，能熟練使用網(wǎng)絡(luò)對評審的稿件進行文獻(xiàn)的查新、檢索。

·近年來在國外重要檢索源刊或國內(nèi)主要核心期刊上發(fā)表過數(shù)篇以上的學(xué)術(shù)性論文。

·有意從事兼職審稿工作，具有較高的學(xué)術(shù)造詣；對稿件的評審能做到認(rèn)真負(fù)責(zé)、客觀公正；能按本刊稿件評審要求及時返回審稿意見。

有意者請聯(lián)系我編輯部,電話：68893411。

The Research of American Sea Based Early Warning and Detection System

LIANG Yan-feng, YANG Yun-xiang

(China Academy of Electronics and Information Technology, Beijing 100041, China)

Abstract:Sea based early warning and detection systems play important role in the American ballistic missile defense system. In this paper, as the typical early warning and detection systems, sea based X band radar, early warning and investigation ships and shipboard early warning radar are introduced in detail. Then the development characteristics of sea based early warning and detection systems are summarized. Multi-functional radar, digital array radar, modularized design, integrated antenna and networked radar detection will be the development trends.

Key words:early warning and detection; sea based X band radar; early warning and investigation ships; shipboard radar

作者簡介

中圖分類號：E3/7，TN95

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-5692(2016)01-007-08

收稿日期：2015-11-30

修訂日期：2016-01-23

doi:10.3969/j.issn.1673-5692.2016.01.002