陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)對抗技術(shù)研究

宋之玉

（中國航天科工集團8511研究所，江蘇南京210007）

0 引言

陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)包括近程防空監(jiān)視雷達(dá)、炮位偵察雷達(dá)、活動目標(biāo)偵察雷達(dá)以及氣象雷達(dá)等，其中對陸軍作戰(zhàn)威脅最大的是近程隨行防空監(jiān)視雷達(dá)、炮位偵察校射雷達(dá)以及活動目標(biāo)偵察雷達(dá)，這些信息化感知設(shè)備的大量裝備大大提升了陸軍機步兵團自動化防空、精準(zhǔn)火力壓制、戰(zhàn)術(shù)機動與防御的效率，研究這類信息設(shè)備的電子對抗方法對于提升電子對抗作戰(zhàn)能力、保障戰(zhàn)術(shù)任務(wù)完成很有意義。

1 陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)裝備情況

1.1 活動目標(biāo)偵察雷達(dá)

活動目標(biāo)偵察雷達(dá)始于20世紀(jì)50年代，至今已經(jīng)發(fā)展到第五代，早期的戰(zhàn)場活動目標(biāo)偵察雷達(dá)大多是近程便攜式，采用調(diào)頻連續(xù)波或常規(guī)脈沖體制，主要用于偵察地面活動目標(biāo)（車輛、兵員），偵察范圍較??；20世紀(jì)60年代中程戰(zhàn)場偵察雷達(dá)開始研制，它采用距離門脈沖多普勒濾波技術(shù)來檢測運動目標(biāo)，偵察距離大幅提升；隨著微波功率技術(shù)，晶體管技術(shù)、計算機和信號處理技術(shù)的發(fā)展，活動目標(biāo)偵察雷達(dá)廣泛采用了固態(tài)微波電路、減輕設(shè)備質(zhì)量和提高機動性，簡化戰(zhàn)術(shù)操作。20世紀(jì)80年代以后，活動目標(biāo)偵察雷達(dá)的工作頻率向Ku波段、毫米波頻段發(fā)展，低端也向米波發(fā)展，如具有超視界能力的AN/PPS-24和EL/M-2130戰(zhàn)場偵察雷達(dá)等。

20世紀(jì)80年代后期，英、法等國進一步改進原有雷達(dá)，使雷達(dá)實現(xiàn)小型化并增大作用距離、提高測距精度。如英國的ZB-298及法國和德國的“拉達(dá)克”雷達(dá)。到20世紀(jì)90年代由于需要兼顧空地一體作戰(zhàn)，要求中程戰(zhàn)場偵察雷達(dá)具有低截獲概率、低空監(jiān)視和抗干擾能力，第三代中程戰(zhàn)場偵察雷達(dá)開始研制。這一代雷達(dá)采用全相參脈沖體制，同時實現(xiàn)遠(yuǎn)程低截獲概率，以提高雷達(dá)的抗干擾能力。如以色列的EL/M-2140雷達(dá)、美國的LBS輕型戰(zhàn)場監(jiān)視雷達(dá)。

20世紀(jì)90年代后期，各種被動傳感器和光電探測技術(shù)的涌現(xiàn)以及微電子、數(shù)字信號處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，促使戰(zhàn)場偵察雷達(dá)采用更加先進的雷達(dá)技術(shù)，例如脈沖壓縮、固態(tài)相控陣、低副瓣、低截獲概率、恒虛警、雷達(dá)組網(wǎng)等技術(shù)。

世界上先進活動目標(biāo)偵察雷達(dá)、低空監(jiān)視雷達(dá)的裝備情況如表1所示。圖1～3分別為RATAC射擊指揮雷達(dá)、MSTAR便攜式監(jiān)視雷達(dá)、EL/M-2140戰(zhàn)場偵察雷達(dá)。

表1 世界先進活動目標(biāo)偵察雷達(dá)、低空監(jiān)視雷達(dá)的裝備情況

1.2 炮位偵察校射雷達(dá)

陸軍炮位偵察校射雷達(dá)的裝備大大地提高了炮兵作戰(zhàn)的偵察手段，雷達(dá)僅需要跟蹤一發(fā)敵方的攻擊彈道，就可以安全而便捷地超視距偵察敵方炮群的位置，然后是可以想見的反擊火力；自20世紀(jì)60年代以來，炮位偵察校射雷達(dá)得到了迅速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、相控陣技術(shù)、高速信號處理技術(shù)等迅速用于雷達(dá)工程，陸軍的電子偵察能力大大提高。至2000年，美軍發(fā)展了第三代AN/TPQ-36和AN/TPQ-37雷達(dá)，普遍采用相控陣、脈沖壓縮、動目標(biāo)檢測等技術(shù)，使雷達(dá)偵察能力大大提高，目前已發(fā)展到第四代（AN/TPQ-53雷達(dá)），使雷達(dá)具有威力強、偵察距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍大、反應(yīng)速度快、處理目標(biāo)數(shù)多、定位精度高（火控級）、抗干擾能力強以及高度自動化的特點，是現(xiàn)代陸軍炮兵作戰(zhàn)重要的電子偵察手段。由于炮位偵察雷達(dá)的普遍裝備，近30年來在局部沖突中炮兵已不敢輕易開炮了。

目前，世界上已經(jīng)裝備的炮位偵察校射雷達(dá)主要有美國的AN/TPQ-36、AN/TPQ-37雷達(dá)、AN/TPQ-53雷達(dá)，瑞典、挪威、丹麥三國聯(lián)合研制的ARTHUR雷達(dá)，英國、法國、德國聯(lián)合研制的Cobra雷達(dá)，我國研制的LLP62、LLP63雷達(dá)。我國周邊國家和地區(qū)，如韓國、日本、印度、臺灣、俄羅斯、越南也裝備了不同型號的炮位偵察雷達(dá)。外軍先進炮位偵察校射雷達(dá)裝備情況如表2所示。圖4～6分別為AN/TPQ-37炮位偵察雷達(dá)、AN/TPQ-53雷達(dá)、ZOOPAK-1M雷達(dá)。

圖1 RATAC射擊指揮雷達(dá)

圖2 MSTAR便攜式監(jiān)視雷達(dá)

圖3 EL/M-2140戰(zhàn)場偵察雷達(dá)

表2 世界先進炮位偵察校射雷達(dá)的裝備情況

美軍在使用炮位偵察校射雷達(dá)時，注意AN/TPQ-36和AN/TPQ-37雷達(dá)的相互補充。在每個師的作戰(zhàn)地域內(nèi)，一般預(yù)定展開2部AN/TPQ-37雷達(dá)和3部AN/TPQ-36雷達(dá)。美軍現(xiàn)代炮位偵察校射雷達(dá)作戰(zhàn)配置情況如表3、圖7所示。

炮位偵察校射雷達(dá)定位原理為：

表3 美軍炮位偵校雷達(dá)作戰(zhàn)典型配置情況表

炮位偵察校射雷達(dá)一般有偵察定位和校射2種工作模式，偵察模式主要用于對敵正在發(fā)射的火炮陣地進行定位，確定敵火炮陣地坐標(biāo)；校射模式則用于確定己方火炮彈丸落點坐標(biāo)，校正己方火炮射擊。2種模式工作原理基本相同，均通過對彈丸的多點跟蹤實現(xiàn)定位。

偵察模式下，在搜索扇區(qū)內(nèi)，雷達(dá)發(fā)出可隨地形遮蔽角變化而調(diào)節(jié)的筆狀波束，在遮蔽角上方仰角位置，形成一個仰角波束寬度的搜索屏，按照預(yù)先設(shè)定的搜索波束序列，以每秒鐘2～5次的頻率搜索彈丸目標(biāo)，在每個波束駐留時間內(nèi)發(fā)射一定數(shù)量的探測脈沖，然后在每個距離單元進行積累檢測，雷達(dá)一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，在搜索到目標(biāo)的波束位置立即發(fā)一個驗證波束，對目標(biāo)進行確認(rèn)，如果經(jīng)過驗證確認(rèn)是目標(biāo)，雷達(dá)就會以更高的頻率對目標(biāo)進行跟蹤，當(dāng)跟蹤到預(yù)定點數(shù)時，后端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)彈道相關(guān)邏輯將對目標(biāo)航跡進行進一步確認(rèn)，確認(rèn)依據(jù)是目標(biāo)的運動速度和軌跡特性，如果是飛機或鳥等不符合彈道特性的目標(biāo)，雷達(dá)則判定為不感興趣目標(biāo)并終止對其跟蹤。雷達(dá)對目標(biāo)連續(xù)跟蹤若干點，然后將跟蹤數(shù)據(jù)進行卡爾曼濾波，采用彈道外推軟件推算出發(fā)射該彈丸火炮（火箭）的炮位坐標(biāo)。

雷達(dá)在偵察模式下跟蹤的是彈丸的升弧段，而且為了保證定位精度，跟蹤的弧段小于2/3最大彈道高。在跟蹤目標(biāo)過程中，若目標(biāo)跟蹤丟點，則在目標(biāo)預(yù)測角度位置，采用擴大跟蹤門的補點跟蹤方法重新捕獲目標(biāo)，然后繼續(xù)跟蹤，若連續(xù)三次丟失目標(biāo)，確認(rèn)目標(biāo)消失。雷達(dá)采用分時工作方式，可以跟蹤多個彈丸目標(biāo)。

校射模式與偵察模式的工作過程基本相同，丟失目標(biāo)的補救措施及進一步確認(rèn)目標(biāo)的方式也基本相同。校射方式下，雷達(dá)初始搜索波束仰角較高，雷達(dá)跟蹤己方彈丸的降弧段，波束由高向低跟蹤彈丸。雷達(dá)搜索方位扇區(qū)和仰角由己方火炮（火箭）的射擊參數(shù)確定。

現(xiàn)代炮位偵察校射雷達(dá)技術(shù)特點為：

1）普遍采用相控陣天線技術(shù)，能夠邊跟蹤邊搜索新目標(biāo)；

2）輻射功率孔徑積大、威力強、偵察距離遠(yuǎn)；

3）普遍采用脈沖壓縮、相干積累、動目標(biāo)檢測等多種抗干擾措施；

4）通過后端彈道相關(guān)策略能夠自動識別彈丸目標(biāo)，剔除雜波、假目標(biāo)干擾；

5）對火炮的定位速度快，從發(fā)現(xiàn)彈丸到推出炮位坐標(biāo)小于10 s，雷達(dá)和火力單元聯(lián)網(wǎng)，保證反擊即時有效。

圖4 AN/TPQ-37炮位偵察雷達(dá)

圖5 AN/TPQ-53雷達(dá)

圖6 ZOOPAK-1M雷達(dá)

圖7 美軍師炮位偵校雷達(dá)配置示意圖

2 陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)信號處理方法

陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)，不論是戰(zhàn)場監(jiān)視雷達(dá)還是炮位偵察雷達(dá)，主要用于探測行進的部隊、坦克、車輛，還有低飛的直升機、固定翼飛機、身管火炮的彈道，雷達(dá)探測時要求在通視良好的條件下進行，各種天然的障礙如山丘、樹林、建筑以及故意電子干擾等都會妨礙正常探測，使目標(biāo)難以被發(fā)現(xiàn)。

陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)為了在較強的地雜波中發(fā)現(xiàn)感興趣的運動目標(biāo)，在回波信號處理上普遍采用距離門脈沖多普勒（PD體制）或者動目標(biāo)檢測技術(shù)（MTD體制）。

為了實現(xiàn)MTD檢測技術(shù)或者距離門脈沖多普勒濾波，雷達(dá)采用相參脈沖串重頻積累檢測技術(shù)，脈沖串內(nèi)脈沖個數(shù)根據(jù)探測距離的遠(yuǎn)近和探測模式（搜索還是跟蹤）的不同一般在16～128之間選取，但在一組脈沖串內(nèi)，發(fā)射脈寬和重頻、載頻保持不變，距離門內(nèi)的回波信號在中頻以后進行N個脈沖（16～128個）的采樣，然后對量化數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換（FFT分析），劃分多個多普勒信道，如圖8所示，根據(jù)探測目標(biāo)信號的預(yù)計多普勒范圍，剔除環(huán)境雜波信道，選擇若干的預(yù)定目標(biāo)信道進行一維恒虛警（CFAR）檢測，實現(xiàn)精細(xì)的多普勒濾波，單個多普勒濾波器（信道）帶寬一般為幾十赫茲到200 Hz不等。

陸軍戰(zhàn)場雷達(dá)通常采用距離門二邊16～32個距離單元的平均噪聲電平選大進行恒虛警檢測門限計算，當(dāng)左右相鄰的若干距離門內(nèi)的背景噪聲變大時，所獲得的距離門檢測門限自動上浮，保持恒定的虛警概率，如圖9所示?？偟恼f來，陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)是在頻域（速度）上檢測運動目標(biāo)的，如果全部多普勒檢測信道被噪聲污染，則檢測門限被自動抬高，雷達(dá)就無法發(fā)現(xiàn)弱小目標(biāo)（如彈丸、人）的存在。

圖8 陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)信號處理框圖

圖9 陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)恒虛警門限和檢測框圖

距離門地雜波是一個較強的背景噪聲，雖然在距離門譜分析之前經(jīng)過三脈沖對消，但對消剩余依然會影響慢速目標(biāo)的檢測；另外，雷達(dá)探測工作的戰(zhàn)場環(huán)境、氣象條件都可能影響正常的目標(biāo)檢測，如遮擋的樹林或較高的植被，在5級以上的大風(fēng)天氣時都可能使背景雜波的頻譜展寬，擴展到多普勒檢測信道，經(jīng)過恒虛警處理后，影響徑向速度落入那些信道的弱小目標(biāo)的檢測。人為的窄帶瞄準(zhǔn)噪聲，尤其是多普勒噪聲將直接壓制PD雷達(dá)對目標(biāo)的檢測。

3 陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)的對抗辦法

對抗陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)的電子干擾方法一般采用升空干擾方法，比如采用無人機、有人機、氣球或吊傘攜帶電子干擾機發(fā)射升空，對預(yù)定地域的陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)進行抵近干擾，可以采用噪聲壓制干擾也可以采用多假目標(biāo)距速欺騙、迷惑、飽和阻塞干擾；由于受到作戰(zhàn)地形的影響，車載或地面設(shè)備在戰(zhàn)術(shù)效能上均不理想。

陸軍戰(zhàn)場雷達(dá)干擾機不論是便攜干擾機還是無人機載干擾機、傘降干擾機，通常采用電池供電（鋰、熱電池），因此干擾體制應(yīng)選用既經(jīng)濟高效又構(gòu)成簡單的干擾信號——相參干擾技術(shù)。因戰(zhàn)場雷達(dá)探測低空目標(biāo)，如低伸的上升或者降弧段彈道，波束的仰角較低，天線波束仰角電掃描范圍一般為-2°～12°，這樣必然受到主瓣或者近副瓣地雜波的干擾，為了對付強的副瓣地雜波干擾，絕大部分陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)采用動目標(biāo)檢測（MTD）技術(shù)或者脈沖多普勒（PD）技術(shù)以及恒預(yù)警技術(shù)，所以干擾體制可以采用相參多假目標(biāo)遮蓋干擾、窄帶噪聲壓制干擾或者多普勒噪聲壓制干擾等技術(shù)。

噪聲壓制干擾時，高密度的干擾能量從雷達(dá)的主瓣、旁瓣進入雷達(dá)接收機，其結(jié)果必然抬高各多普勒檢測信道的基底噪聲電平，當(dāng)雷達(dá)采用單元平均選大恒虛警（GO-CFAR）技術(shù)時，該待檢單元的檢測門限值必然大幅度提高，這樣弱小的目標(biāo)回波（如彈丸、人員）信號將被淹沒，距離門內(nèi)將不能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，雖然確實存在目標(biāo)，但雷達(dá)B顯示器異?！扒鍧崱保踔吝B零星的噪聲虛警點也沒有。由于噪聲干擾信號是主旁瓣進入的連續(xù)波信號，因此在雷達(dá)搜索階段，幾乎全部的距離門內(nèi)將無法檢測目標(biāo)信號，雷達(dá)被完全壓制。

當(dāng)戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)采用固定檢測門限檢測目標(biāo)時，由于干擾信號全時域全角度高密度地超過檢測門限，使雷達(dá)的B顯示器充滿大量噪聲雪花（虛警點），雷達(dá)檢測器無法檢測并確定真正目標(biāo)的存在，虛警概率超過0.9以上，雷達(dá)也被完全壓制。

4 陸軍雷達(dá)干擾方式

目前對炮位偵察校射雷達(dá)的有效干擾方法有多種，各種干擾方法各有其特點，不同干擾方式對新型炮位偵察校射雷達(dá)的干擾效果也不同。采用炮彈或無人機作為干擾平臺與采用車輛作為干擾平臺的對比如表4、表5所示。

表4 不同干擾平臺的作戰(zhàn)效能對比分析

采用炮彈吊傘或者便攜式無人機作為干擾平臺，即時發(fā)射滯空干擾機對地面戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)進行抵近壓制干擾具有很大的戰(zhàn)術(shù)對抗優(yōu)勢，既解決了地面干擾機受地形限制及人員安全的問題，又可以使干擾機在大角度內(nèi)具有良好的旁瓣干擾效果，因此，研制投擲式傘降干擾機和便攜式戰(zhàn)術(shù)對抗無人機是陸軍作戰(zhàn)急需的裝備。

表5 不同干擾平臺的使用性能對比分析

4.1 車載干擾方式

車載干擾方式就是電子干擾車，優(yōu)點是干擾功率大、帶寬寬、功能齊全，天線可定向輻射，依靠天線升高工作（一般小于20 m）；缺點是受地形遮擋嚴(yán)重、目標(biāo)較大，陣地容易暴露，易被反輻射攻擊和彈道火力攻擊；干擾空中目標(biāo)容易，干擾地基雷達(dá)較難，為了干擾地基戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)，干擾車必須位于高地上，但高地一般不具有戰(zhàn)術(shù)意義，對雷達(dá)通視的同時也易被敵方發(fā)現(xiàn)；對于道路通行要求高，難以適應(yīng)山區(qū)、林區(qū)、沼澤作戰(zhàn)和空投作戰(zhàn)。

4.2 傘降干擾方式

如圖10所示，使用榴彈炮和火箭炮發(fā)射，投送傘降干擾機，干擾彈發(fā)射即工作，自掩護彈道，到達(dá)指定空域后開倉，釋放傘降干擾機，對敵方戰(zhàn)場雷達(dá)實施抵近干擾，繼續(xù)掩護后續(xù)的攻擊彈道；優(yōu)點是抵近干擾，干擾效果好，沒有人員安全和地形遮擋問題，使用便捷，作戰(zhàn)實時性好；缺點是受到彈載空間的限制，干擾功率、電池儲量和干擾時間有限，受到氣象的影響一般不能實現(xiàn)定點定高干擾。

4.3 無人機干擾方式

利用小型便攜式無人機平臺，攜帶雷達(dá)干擾機，戰(zhàn)場即時發(fā)射，進入敵方淺縱深區(qū)域（10～30 km），長時間抵近干擾壓制敵方戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)，使其難以發(fā)揮戰(zhàn)術(shù)感知效能；具有作戰(zhàn)使用靈活便捷、壓制效果好、裝備成本低廉、能重復(fù)使用、使用安全等優(yōu)點，可以有效提升陸軍合成旅戰(zhàn)場電子對抗能力。

在部隊展開之前和展開作戰(zhàn)當(dāng)中，即時發(fā)射戰(zhàn)術(shù)對抗無人機干擾敵方淺縱深（10～30 km）的炮位偵察雷達(dá)雷達(dá)、活動目標(biāo)偵察雷達(dá)、火控雷達(dá)；使其不能發(fā)現(xiàn)和跟蹤己方攻擊彈道、推算己方炮群坐標(biāo)，不能偵察己方部隊展開機動情況，不能攔截己方低空突襲平臺（如陸航直升機、巡航導(dǎo)彈、察打無人機等）。能夠全天候適應(yīng)山地、丘陵、森林、沼澤等地形快速發(fā)射和多次重復(fù)使用的工作方式，以便實現(xiàn)戰(zhàn)場快速的實時的電子對抗；大型無人機需要車輛機動、跑道和大型滑軌發(fā)射，發(fā)射準(zhǔn)備時間較長，對作戰(zhàn)地形要求較高，不能前出至作戰(zhàn)地域內(nèi)根據(jù)需要發(fā)射或批量空投作戰(zhàn)，將影響作戰(zhàn)的實時性和不同地形的機動性；因此便攜式小型炮兵戰(zhàn)術(shù)對抗無人機可能更具有較好作戰(zhàn)效能。

5 干擾技術(shù)實現(xiàn)辦法

如前分析，陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)干擾機可以采用相參儲頻+多普勒噪聲壓制干擾機，也可以采用多假目標(biāo)飽和阻塞干擾機，二者均基于數(shù)字相參儲頻器實現(xiàn)，干擾信號不但能夠享有雷達(dá)信號的脈內(nèi)處理增益，也能部分共享雷達(dá)的重頻積累增益，對干擾功率利用最經(jīng)濟，干擾效果最好，電氣實現(xiàn)框圖如圖11所示。

圖10 炮彈載雷達(dá)干擾機作戰(zhàn)示意圖

圖11 彈載陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)干擾機實現(xiàn)框圖

6 結(jié)束語

本文分析了外軍陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)的裝備發(fā)展歷程、技術(shù)特點以及工作原理，提出了使用多普勒噪聲和多假目標(biāo)信號進行壓制干擾的方法，也分析比較了基于車載、機載、彈載等幾種平臺的干擾效能，指出無人機載干擾機或彈載傘降干擾機是對抗陸軍戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)的最好方法?！?/p>