雷達探測技術現(xiàn)狀與展望

錢 博，張 揚.2，葛紅星.2，彭雄偉.2，陳建軍.2

(1.南京電子技術研究所，江蘇 南京 210039； 2.中國電子科技集團公司智能感知技術重點實驗室，江蘇 南京 210039)

0 引言

雷達從20世紀30年代誕生以來獲得了巨大發(fā)展，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭和民用領域中發(fā)揮了巨大作用。特別是在20世紀后半葉，各種雷達探測新體制和新技術突飛猛進，極大提高了雷達裝備的探測能力，使雷達成為基于信息化條件下形成體系作戰(zhàn)能力的核心裝備[1]。

本文對雷達探測技術的規(guī)律進行歸納總結。從雷達探測新體制、檢測技術、跟蹤技術和成像技術等角度對雷達探測技術的現(xiàn)狀進行了介紹。對雷達技術的發(fā)展趨勢進行展望，并對我國雷達探測技術的推進提出了工作建議。

1 雷達技術發(fā)展規(guī)律

通過全面地分析雷達探測技術的發(fā)展歷史，可以發(fā)現(xiàn)雷達探測技術的發(fā)展規(guī)律體現(xiàn)在以下幾個方面。

一是雷達體制不斷更新。雷達體制由非相參發(fā)展到全相參，由單脈沖發(fā)展到脈沖多普勒，由模擬陣發(fā)展到數(shù)字陣。

二是探測頻段與介質的不斷擴展。早期雷達只能工作在米波(VHF波段)，隨著器件的升級，雷達的頻段由VHF向上發(fā)展到了L、S、C、X波段。

三是交叉前沿技術的不斷發(fā)展。檢測與估計理論、匹配濾波理論、空間譜估計理論、自適應濾波理論、稀疏信號理論等的應用都對雷達技術的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動。

圖1 雷達探測發(fā)展歷史規(guī)律

總之，探測體制的變革是預警探測裝備發(fā)展的推動力，交叉前沿技術的革命是預警探測裝備發(fā)展的新動能。

2 雷達探測技術現(xiàn)狀

2.1 雷達探測新體制

美國麻省理工學院(MIT)林肯實驗室提出了多輸入多輸出(MIMO)雷達的概念[2]。MIMO雷達提高了發(fā)射端和接收端的自由度，對于基于多維空間信號處理的雷達雜波抑制、空間分辨、抗干擾等方面都有一定很大優(yōu)勢。

認知雷達通過感知復雜多變的外部工作環(huán)境，經(jīng)過學習、推理和判斷決策來自適應地調整雷達發(fā)射和接收系統(tǒng)，從而實現(xiàn)雷達探測性能提升[3]。

2.2 雷達檢測技術

海雜波是影響對海探測雷達系統(tǒng)性能的主要雜波源。在海雜波回波數(shù)據(jù)的采集、海雜波特性分析、雜波中小目標檢測技術等方面開展了很多工作[4]。

基于信息幾何理論的雷達目標檢測從一個全新的角度認識雷達目標檢測問題[5]。通過計算統(tǒng)計流形上由觀測數(shù)據(jù)估計得到的分布與目標有無兩種假設分布間距離之差的大小來實現(xiàn)目標的檢測。

2.3 雷達跟蹤技術

相關領域專家和知名學者將Kalman濾波技術和數(shù)據(jù)關聯(lián)技術有機結合獲得突破性進展，成為目標跟蹤技術的一個重要里程碑[6]。

檢測前跟蹤技術(TBD)對連續(xù)多幀數(shù)據(jù)進行聯(lián)合處理，再通過門限判決完成對目標檢測并形成目標航跡[7]。TBD技術在實際工程中得到了應用。

2.4 雷達成像技術

合成孔徑雷達(SAR)在軍事偵察、軍事測繪和民用領域獲得了廣泛應用[8]。多頻段、多極化、可變視角和靈活波束形成的多模式SAR已有產(chǎn)品實現(xiàn)。

合成孔徑雷達層析成像通過對統(tǒng)一目標地物的多角度觀測(干涉測量)，來反演目標在斜距向(垂直于航向和視線向)上不同高度的散射值，從而還原SAR成像三維場景[9]。

3 雷達技術發(fā)展展望

3.1 體系化

通過有機集成和綜合利用分布于陸、海、空、天、潛立體空間中的雷達、聲納、光電、電子偵察、技術偵察等各種軍用信息獲取手段和AIS、ADS等各種民用信息獲取手段，構建全方位、全時空、全頻段的多層次大縱深的信息獲取體系，對地面、空中、海上、水下和外層空間目標進行立體的一體化偵察監(jiān)視和預警探測，全面獲取并綜合處理情報信息，最終形成全球信息柵格。

3.2 智能化

雷達探測技術的智能化方向發(fā)展經(jīng)歷了自適應、認知雷達和智能化雷達等幾個發(fā)展階段。智能化探測技術將腦科學和人工智能融入雷達系統(tǒng)，賦予了雷達系統(tǒng)感知環(huán)境、理解環(huán)境、學習、推理并判斷決策的能力，使雷達系統(tǒng)能夠適應日益復雜多變的電磁環(huán)境，從而提高雷達系統(tǒng)的性能。

3.3 傳感器平臺一體化

傳感器平臺一體化技術理念要求綜合考慮傳感器探測性能和平臺總體作戰(zhàn)性能，將傳感器性能發(fā)揮作為一種總體設計約束，把作戰(zhàn)性能優(yōu)異的平臺外形作為傳感器布設的有利引導。未來發(fā)展傳感器陣列在陣列單元分布上具有共形陣、分布式等特點，陣列單元可根據(jù)目的和要求選擇各陣元的分組與動態(tài)重構，從而使得波束形成具有極大的靈活性。

4 工作建議

對我國雷達探測技術發(fā)展提出以下建議：

1) 加強前沿技術研究：

緊盯國際先進技術發(fā)展趨勢，加強學科交叉融合，探索雷達探測新技術、新方法，提出新型雷達系統(tǒng)體制和實現(xiàn)架構。

2) 加強基礎技術研究：

重視加強雷達在設計、研制、試驗和使用等不同階段中的雷達工作環(huán)境、雷達信息處理基礎理論、電子器件等基礎技術研究。

5 結論

雷達檢測、跟蹤、成像、識別、抗干擾技術等則隨著海量數(shù)據(jù)集完備和超快計算平臺的發(fā)展而走向精細化、智能化、多維化、軟件化的發(fā)展趨勢。建議加強頂層設計，著力構建雷達探測系統(tǒng)正向設計理念，大力整合國內優(yōu)勢資源，促進我國雷達探測裝備的飛躍發(fā)展。