雷達(dá)反隱身技術(shù)研究

楊秀凱

摘要：雷達(dá)反隱身技術(shù)在現(xiàn)代立體化戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用日益凸顯，該文首先分析了雷達(dá)隱身機(jī)理，緊接著從低頻反隱身、大功率孔徑積反隱身及雙/多基地反隱身三方面分析了傳統(tǒng)的雷達(dá)反隱身技術(shù)，并結(jié)合隱身目標(biāo)作戰(zhàn)新特性，研究了網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測(cè)反隱身技術(shù)。

關(guān)鍵詞：雷達(dá);反隱身;大功率孔徑;網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）36-0155-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，各種隱身武器的出現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的防空體系構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，雷達(dá)作為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上主要的探測(cè)手段，研究雷達(dá)反隱形技術(shù)成為一項(xiàng)緊迫而重要的任務(wù)。隨著現(xiàn)代武器系統(tǒng)對(duì)隱身技術(shù)的全面應(yīng)用，雷達(dá)反隱身技術(shù)也在不斷發(fā)展，同時(shí)，雷達(dá)技術(shù)的全面發(fā)展也為反隱身提供了多種有效的途徑。同時(shí)，隱身武器系統(tǒng)的發(fā)展向著更快、無(wú)人化、密集飽和攻擊、空海/編隊(duì)空間協(xié)同化、干擾/隱身功能一體化等方向發(fā)展，對(duì)雷達(dá)反隱身技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。

2 隱身機(jī)理

隱身目標(biāo)主要包括低空隱身巡航導(dǎo)彈和中高空隱身飛機(jī)，主要通過(guò)吸波材料和外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等技術(shù)減小雷達(dá)散射截面積（Radar Cross Section， RCS），其RCS通常比常規(guī)模目標(biāo)RCS低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，使雷達(dá)有效探測(cè)距離明顯縮短，以至己方無(wú)法及時(shí)組織攔截摧毀來(lái)襲目標(biāo)。吸波材料具有一定的頻率選擇性，通?？墒刮⒉l段的反射回波能量降低約20分貝，而對(duì)于低頻段的吸波性能則將顯著下降。外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可將雷達(dá)信號(hào)反射至威脅較小的方向，而在規(guī)定方向具有較小的反射能量，對(duì)傳統(tǒng)的單基地雷達(dá)具有較好的隱身效果，而對(duì)于雙/多基地雷達(dá)的隱身效果則會(huì)變差。同樣，外形隱身設(shè)計(jì)也與雷達(dá)波長(zhǎng)密切相關(guān)，隱身戰(zhàn)斗機(jī)易于在S波段和X波段實(shí)現(xiàn)隱身，而大型隱身轟炸機(jī)一定程度上也可以在米波段實(shí)現(xiàn)隱身[1]。

3 反隱身技術(shù)

3.1 低頻反隱身

現(xiàn)階段采用米波頻段反隱身是最直接、高效的方法[2]。米波雷達(dá)與微波雷達(dá)相比，在相同電尺寸條件下（復(fù)雜度相當(dāng)），300MHz米波雷達(dá)是3000MHz微波雷達(dá)孔徑面積的100倍，同時(shí)考慮米波段RCS增加的15dB，綜合得益在35dB。從機(jī)動(dòng)性出發(fā)，減小米波雷達(dá)電尺寸，降低其復(fù)雜度，仍然可抵消隱身目標(biāo)帶來(lái)的RCS縮減。

米波段存在嚴(yán)重的地面或水面多路徑干涉問(wèn)題，傳統(tǒng)米波雷達(dá)存在不能準(zhǔn)確測(cè)高、威力覆蓋不連續(xù)、低角盲區(qū)大、陣地適應(yīng)性差等缺陷。新型米波雷達(dá)通過(guò)體制創(chuàng)新，探索出獨(dú)特技術(shù)路徑[3-4]，系統(tǒng)地克服了傳統(tǒng)米波雷達(dá)的主要缺陷。目前，新型米波雷達(dá)主要性能指標(biāo)上要超過(guò)同類(lèi)微波雷達(dá)水平，如JY-27A米波三坐標(biāo)雷達(dá)，結(jié)合二維數(shù)字有源相控陣技術(shù)，有很強(qiáng)的反隱身性能，而且探測(cè)距離遠(yuǎn)、精度高，可用于對(duì)空警戒與引導(dǎo)作戰(zhàn)任務(wù)。

3.2 大功率孔徑積反隱身

雖然低頻段雷達(dá)具有反隱身優(yōu)勢(shì)，但從體系對(duì)抗角度考慮，不能局限于某個(gè)頻段，為了占據(jù)更寬的頻譜資源，需要發(fā)展微波等高頻段雷達(dá)。根據(jù)雷達(dá)方程，如公式（1）所示，提高功率孔徑積可抵消目標(biāo)RCS下降造成的探測(cè)威力下降，結(jié)合精細(xì)化設(shè)計(jì)等低處理?yè)p耗手段，可有效實(shí)現(xiàn)反隱身。目前，新一代微波頻段防空預(yù)警雷達(dá)主要以大的功率孔徑積實(shí)現(xiàn)反隱身，如SLC-7雷達(dá)等。

[R4max=PavAr ts σ4πψskTsD0Ls]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

3.3 雙/多基地反隱身

由于目標(biāo)在穿越電磁場(chǎng)的過(guò)程中，會(huì)向各個(gè)不同方向輻射不同強(qiáng)度的輻射信號(hào)，我們可以稱(chēng)之為目標(biāo)的“空域響應(yīng)”，因此其必然存在“空域窗口”，這些空域窗口比平均RCS一般增加10dB，最強(qiáng)的側(cè)向點(diǎn)增加20dB以上，如圖3所示，這是因?yàn)轱w行器的外形設(shè)計(jì)不可避免地使電磁波折射到對(duì)目標(biāo)構(gòu)成威脅較小的幾個(gè)方向上去，以躲避單站雷達(dá)系統(tǒng)的探測(cè)。雙/多基地反隱身是利用空間分布的多個(gè)單元協(xié)同，探測(cè)某指定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)，并將多個(gè)接收端獲得的信息進(jìn)行信號(hào)級(jí)融合處理，以獲取更優(yōu)的檢測(cè)、估計(jì)、識(shí)別等系統(tǒng)性能。

此外，利用外部已經(jīng)存在且不受控制的低頻電磁輻射源（如調(diào)頻廣播等）進(jìn)行探測(cè)的外輻射源雷達(dá)，兼具低頻段反隱身和雙/多基地反隱身的優(yōu)勢(shì)。天波超視距雷達(dá)通常也是雙基地形式，但是其反隱身能力主要是通過(guò)下視探測(cè)和低頻段實(shí)現(xiàn)的，并且容易受電離層擾動(dòng)影響。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測(cè)

網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測(cè)是對(duì)傳統(tǒng)雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)系統(tǒng)的繼承和發(fā)展，是一種自頂向下指導(dǎo)新型探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論和方法。多傳感器覆蓋同一區(qū)域，基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)自組織，獲取目標(biāo)全空域、多時(shí)頻信息，空、時(shí)、頻分布式協(xié)同處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)遠(yuǎn)程探測(cè)、跟蹤、定位、識(shí)別和引導(dǎo)，支持協(xié)同作戰(zhàn)。對(duì)于工作在同頻段的組網(wǎng)雷達(dá)，可組成雙/多基地探測(cè)形式進(jìn)行協(xié)同探測(cè)。

網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測(cè)從多角度、多頻段、多極化、多體制等方面獲取隱身目標(biāo)的多維信息，結(jié)合優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以高數(shù)據(jù)率采集目標(biāo)的特征。再者，通過(guò)數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)信息相互補(bǔ)充，彌補(bǔ)單雷達(dá)因隱身目標(biāo)RCS小和不穩(wěn)定帶來(lái)的不連續(xù)問(wèn)題。另外，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)雷達(dá)實(shí)時(shí)協(xié)同控制，發(fā)揮各雷達(dá)對(duì)隱身目標(biāo)探測(cè)的有效措施，實(shí)現(xiàn)各雷達(dá)的協(xié)同工作。網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測(cè)將是未來(lái)反隱身的重要發(fā)展方向，但是相應(yīng)的理論和方法還不夠完善，要在多傳感器資源優(yōu)化管控、多層次信息融合、分布式計(jì)算、時(shí)空同步和網(wǎng)絡(luò)通信等方面開(kāi)展相應(yīng)研究。

4 結(jié)束語(yǔ)

隱身技術(shù)的大量使用，促使雷達(dá)反隱身技術(shù)不斷發(fā)展。低頻段反隱身作為已經(jīng)驗(yàn)證的有效手段，具備綠色低功耗的天然優(yōu)勢(shì);大功率孔徑作為微波段雷達(dá)反隱身主要手段，是新一代雷達(dá)的基本特點(diǎn);雙/多基地作為新體制反隱身手段，是反隱身體系的重要補(bǔ)充;網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測(cè)作為系統(tǒng)化的反隱身手段，可應(yīng)對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的新型隱身目標(biāo)，是新一代反隱身技術(shù)的重要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳劍旗.先進(jìn)米波雷達(dá)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2015.

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[3] 吳劍旗，賀瑞龍，江凱，等.稀布陣綜合脈沖孔徑雷達(dá)的研究與試驗(yàn)[J].現(xiàn)代電子，1998（3）：1-5.

[4] 胡坤嬌，陳伯孝，吳劍旗.超分辨算法在米波雷達(dá)測(cè)高中的應(yīng)用[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2008，3（5）：507-509.

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