智能化條件下雷達技術發(fā)展趨勢

蔣瑩瑩，劉 晶，崔威威

(中國船舶集團有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引 言

戰(zhàn)爭是軍事裝備發(fā)展的第一推動力。美、俄、歐等軍事強國在敘利亞、伊拉克、烏克蘭等國際熱點地區(qū)開展或明或暗的軍事斗爭，借助常規(guī)部隊、“軍事顧問”、游擊隊、特種部隊等手段，干涉、參與、主導區(qū)域軍事沖突戰(zhàn)爭；熱點地區(qū)成為高技術國家現(xiàn)代化信息化軍事裝備技術的試驗場，高烈度高技術的局部戰(zhàn)爭呈現(xiàn)出海灣戰(zhàn)爭以來的混合戰(zhàn)爭新形態(tài)。技術與制造能力水平、裝備性能與可用性拉開不同能力水平國家之間的溝壑，低技術水平國家難以正面對抗高技術國家威脅與打擊；隨著信息技術、能源技術、生物技術技術不斷發(fā)展，不同國家之間戰(zhàn)爭能力鴻溝將會不斷拉寬延伸，而同水平國家的技術發(fā)展路線的成本和代價越來越高昂?？偨Y、分析熱點區(qū)域戰(zhàn)爭呈現(xiàn)的新特點，梳理新技術、新理論對雷達發(fā)展的新需求、新挑戰(zhàn)，有助于分析未來戰(zhàn)場智能作戰(zhàn)的新形態(tài)，為雷達向智能化發(fā)展提供參考。

1 智能化對戰(zhàn)爭的影響

智能化戰(zhàn)爭是科學技術進步與軍事理論演變的必然結果。武器裝備智能化、無人化、協(xié)同化、隱身低反射、高超聲速發(fā)展，決定未來戰(zhàn)場打擊呈現(xiàn)立體、多層次、多樣式特點，將大幅壓縮戰(zhàn)場作戰(zhàn)感知與決策時間；戰(zhàn)場攻防體系呈現(xiàn)出復雜化、多樣性、時變性和不確定發(fā)展趨勢，推動未來武器裝備由半自動化、自動化向智能化發(fā)展。

武器裝備智能化發(fā)展將深刻改變戰(zhàn)場信息獲取、態(tài)勢認知、數(shù)據(jù)傳輸和力量編組的模式，持續(xù)引導戰(zhàn)爭形態(tài)逐步由以傳感器為中心、數(shù)據(jù)為中心、信息為中心，向認知/行動為中心轉(zhuǎn)變，進而引發(fā)戰(zhàn)爭呈現(xiàn)前所未有的變革：

一是參戰(zhàn)人員精簡化。無人作戰(zhàn)平臺的大量使用將大量減少一線作戰(zhàn)人員規(guī)模，戰(zhàn)斗人員與武器編配比例出現(xiàn)歷史性逆轉(zhuǎn)，軍隊整體面貌將向智力密集型、人機融合型轉(zhuǎn)變；

二是力量結構一體化。智能化戰(zhàn)爭時代的制勝機理：由信息控制力量的精確釋放演進到由智能控制的無人作戰(zhàn)平臺自主/協(xié)同作戰(zhàn)，人與陸海空裝備組合將讓位于人與智能機器組合；

三是指揮體制靈活化。智能化戰(zhàn)場態(tài)勢愈加復雜，利用人工智能手段獲取有用、有序、及時、準確的戰(zhàn)場信息數(shù)據(jù)，將有助于大幅壓縮作戰(zhàn)構想、任務分配、目標打擊、毀傷評估等作戰(zhàn)周期；

四是作戰(zhàn)編組自主化。智能化戰(zhàn)爭決定作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)空間、作戰(zhàn)對象、作戰(zhàn)樣式混合多變，作戰(zhàn)效能取決于人與機器的融合程度，作戰(zhàn)編組要更加靈活、富于彈性、具備自主適應能力，無人集群更要具備自主編隊、協(xié)同作戰(zhàn)的能力。

2 智能化條件下戰(zhàn)爭形態(tài)展望

智能化戰(zhàn)爭的核心要素在于主戰(zhàn)設備的無人化、作戰(zhàn)手段的智能化，表現(xiàn)形式是包括無人機、無人戰(zhàn)車、無人船等無人作戰(zhàn)平臺的廣泛應用。無人機作戰(zhàn)是智能化戰(zhàn)爭的起源和開端，研究無人機在戰(zhàn)場的應用，從其發(fā)展歷史、現(xiàn)狀，可以總結出無人設備在未來智能化戰(zhàn)爭的基本角色與定位[1]。

(1) 在戰(zhàn)場攻擊方面，無人機主要是通過加裝光電/紅外傳感器、激光測距/指示器、合成孔徑雷達等設備，可以與炸彈或者精確制導武器形成完備的偵察、目標獲取、指示、毀傷、評估作戰(zhàn)鏈路。

美軍2001年將“捕食者”無人機改裝偵打一體化無人機MQ-1B，并在阿富汗、伊拉克、也門等地得到戰(zhàn)術應用，在2001年10月摧毀一輛塔利班坦克，11月3日擊斃本拉登助手阿提夫，2002年3月摧毀伊拉克阿拉赫城外義軍ZSU-23-4自行防空炮陣地，在也門擊斃6名基地組織成員。MQ-1B的成功促使美軍研發(fā)了速度更塊、飛得更高、載彈量更大的MQ-9，同時對“火力偵察兵”及“全球鷹”無人機加裝了對地攻擊武器，并積極推動新型號噴氣式察打一體化無人機的研發(fā)。

(2) 在作戰(zhàn)保障方面，無人機作戰(zhàn)保障主要用于電子對抗、偵察保障、通訊保障等多方面。在電子干擾方面，海灣戰(zhàn)爭中多國部隊使用ACM-141無人機在空中布撒大量箔條，干擾伊拉克軍隊地面警戒雷達；車臣戰(zhàn)爭中俄軍使用“阿米巴”、“吸血鬼”無人機釋放有源干擾，對車臣恐怖分子無線電臺進行干擾壓制。在電子欺騙方面，以色列在1982年敘以貝卡谷戰(zhàn)爭中，使用無人機欺騙獲取敘軍導彈制導雷達開機，然后由預警機、攻擊機協(xié)同作戰(zhàn)摧毀敘軍19個SA-6導彈陣地。在偵察監(jiān)視方面，美軍在伊拉克戰(zhàn)爭中，將最新式的“全球鷹”投入戰(zhàn)場，執(zhí)行任務15次，拍攝圖像4 800幅，有力支撐了對伊作戰(zhàn)。在目標指示方面，在北約轟炸南聯(lián)盟期間，4架“捕食者”無人機裝備AN/AAS4(V)激光照射器為攻擊機指示目標；在伊拉克戰(zhàn)爭期間，無人機為AH-64“阿帕奇”指示目標。在活力評估方面，在海灣戰(zhàn)爭中，美軍使用“先鋒”無人機進行炮射校正，克服油井燃燒帶來的干擾。

(3) 在設備對抗方面，目前美軍已經(jīng)開展了無人機群與現(xiàn)役戰(zhàn)斗機的格斗對抗實驗，多次組織無人機與F-14等型號戰(zhàn)斗機開展近距離空戰(zhàn)演習，并在RE-40“天眼”和“勇敢200”無人機加裝了“輕標槍”、“毒刺”導彈，用于攻擊直升機。在伊拉克戰(zhàn)爭期間，發(fā)生過“捕食者”無人機與“米-25”戰(zhàn)斗機交戰(zhàn)的情況。

無人機的廣泛應用極大提高了作戰(zhàn)的費效比，豐富了現(xiàn)代化作戰(zhàn)條件下的戰(zhàn)術戰(zhàn)例，推動了作戰(zhàn)智能化發(fā)展。隨著電子通訊技術的快速發(fā)展，近年來國際熱點區(qū)域戰(zhàn)例凸顯了無人化作戰(zhàn)的新特點：

(1) 戰(zhàn)爭無人化與集群化

無人機、機器人得到了廣泛使用。在敘利亞戰(zhàn)場上，俄軍無人機將戰(zhàn)況實時傳送到“仙女座-D”自動化指揮系統(tǒng)，操作員據(jù)此操縱“平臺-M”履帶式和“阿爾戈”輪式機器人對敵攻擊，敘政府軍緊隨其后掃滅殘敵。2018年1月6日，歐美支持的敘反對派使用13架攻擊型無人機企圖對俄駐敘的赫邁米姆基地和塔爾圖斯基地發(fā)動攻擊；敘利亞反對派的無人機雖然制造工藝粗糙，但在這次戰(zhàn)斗中13架無人機群裝備了無線電子設備，集群實現(xiàn)了預編程自主飛行和彈藥投放[2]。

(2) 無人平臺防控

無人平臺防控手段多樣化。在烏克蘭危機期間，俄羅斯通過電子戰(zhàn)手段有效壓制了RQ11“渡鴉”無人機。在應對敘利亞反對派的無人機蜂群攻擊時，俄軍除了利用防空火炮擊落7架無人機外，還利用先進的電磁作戰(zhàn)系統(tǒng)，成功控制了另外6架無人機。除傳統(tǒng)偵察、干擾、軟硬摧毀等作戰(zhàn)手段外，電子戰(zhàn)設備初步發(fā)展出奪控敵方作戰(zhàn)平臺的作戰(zhàn)方式。無人作戰(zhàn)平臺奪控是電子戰(zhàn)、賽博戰(zhàn)發(fā)展的新表現(xiàn)、新階段。

(3) 高強度電磁攻防

美俄在敘利亞戰(zhàn)場上展開了激烈的電子攻防戰(zhàn)。針對俄羅斯的監(jiān)視雷達，美國進行專門的電磁干擾，避免戰(zhàn)機被偵察與定位，同時借助多種無人機收集俄軍電磁頻譜信號。俄空軍出動“蘇-24”戰(zhàn)機和“伊爾-20”電子戰(zhàn)飛機專門執(zhí)行電子偵察與干擾作戰(zhàn)，前者裝備了最先進的電子戰(zhàn)綜合體“希比內(nèi)”[1]。

(4) 人機結合

美以秘密組織在2020年11月使用無人車伏擊了伊朗核物理學家。在這場伏擊戰(zhàn)里，襲擊者在掌握了物理學家的出行規(guī)律后，綜合使用多種武器改裝、部署了普通汽車，使之具備了目標識別、信息上報和自我摧毀的能力，在嚴苛的時空條件下接收遠程控制并及時做出響應動作。隨著軍事通訊、機器學習、計算機視覺能力不斷增長，開展營救人員、定點清除等特種作戰(zhàn)與防御任務，對無人平臺的依賴將日益增長，而作戰(zhàn)平臺小型化、人機結合將成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中防御、對抗的必要手段。

從美、俄、歐軍事力量建設來看，無人化軍事武器將成為未來作戰(zhàn)力量體系最大的影響因素。到2025年，俄軍無人作戰(zhàn)平臺裝備將達到全部武器裝備的30%以上；到2030年，美軍60%的地面作戰(zhàn)平臺將實現(xiàn)無人化，同時發(fā)展大量水面和水下無人作戰(zhàn)裝備；美、俄、以色列等國軍隊注重智能化戰(zhàn)爭和無人化作戰(zhàn)的理論研究與實踐探索，推出“蜂群作戰(zhàn)”、“族群作戰(zhàn)”、人機協(xié)同、基于無人作戰(zhàn)的分布式殺傷作戰(zhàn)理論等，并積極開展靶場對抗和戰(zhàn)場實戰(zhàn)。

以機器學習、計算機視覺為代表的人工智能技術，以移動互聯(lián)網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡通訊技術，以無人作戰(zhàn)平臺為代表的智能作戰(zhàn)技術，是支撐未來智能化戰(zhàn)爭的三大支柱[3]。無人系統(tǒng)作為戰(zhàn)場信息節(jié)點，可以將主戰(zhàn)平臺、精確制導武器、綜合電子信息結合在一起，執(zhí)行偵察、監(jiān)視、干擾等電磁戰(zhàn)任務，也可以以較低成本執(zhí)行精確攻擊、精確爆破、精確轟炸等傳統(tǒng)高危高成本戰(zhàn)術動作。未來戰(zhàn)場電磁覆蓋范圍廣，電磁對抗激烈，作戰(zhàn)形式靈活，目標定位、識別、引導、打擊響應將會更為智能和迅速。

隨著智能化主戰(zhàn)裝備、作戰(zhàn)平臺、作戰(zhàn)理論的不斷發(fā)展，智能化水平必將直接影響作戰(zhàn)編隊編組、戰(zhàn)斗力生成發(fā)揮，必將推動軍事力量結構、指揮體制、戰(zhàn)爭過程深度變革，這對以雷達為核心的戰(zhàn)場感知能力提出了更嚴峻的挑戰(zhàn)。

3 美軍電子戰(zhàn)發(fā)展

經(jīng)過二戰(zhàn)后主要局部戰(zhàn)爭的錘煉，美軍在電子干擾技術研究與應用方面處于相對領先的地位，其雷達干擾技術手段大體上可以分為雷達壓制干擾、雷達欺騙干擾和特殊雷達干擾3個方面[4]。

(1) 雷達壓制干擾

在越南戰(zhàn)爭期間，為了對蘇聯(lián)SA-2的“扇歌”雷達進行干擾，在電子戰(zhàn)靶場經(jīng)過定量分析評估后，美軍提出了多部干擾機實施的協(xié)同壓制干擾技術，同時給戰(zhàn)機加裝了大量電子戰(zhàn)裝備，包括新研制的“百舌鳥”反輻射導彈、“野鼬鼠”反雷達飛機等武器裝備。到1972年，越南軍隊打下一架美軍飛機所需的導彈數(shù)量上升到 150 多枚，美軍戰(zhàn)機的戰(zhàn)損率下降為1.1%。到20世紀末，噪聲壓制干擾成為美軍各型雷達干擾裝備中最基本的干擾樣式。

(2) 雷達欺騙干擾技術

雷達欺騙干擾是針對雷達接收機的信號處理過程，通過調(diào)制假信號等手段迷惑和擾亂雷達對真實/虛假目標的檢測與跟蹤。

20世紀70年代，蘇聯(lián)機載火控雷達采用脈沖前沿跟蹤技術，來區(qū)分目標真實回波和干擾回波的時間延遲，判斷真實目標。美國提出雷達脈沖重頻跟蹤技術，通過軟件編程分析與預測脈沖串參數(shù)測量，跟蹤雷達的脈沖重頻，然后發(fā)射欺騙脈沖信號，其中一部分脈沖剛好在每個真實回波之前到達雷達，這樣就能破壞雷達的脈沖前沿跟蹤環(huán)路，將距離門再次拖出目標所在的距離單元，達到距離欺騙的目的。該技術至今仍在廣泛使用。

20世紀90年代，有源誘餌技術由機載向艦載發(fā)展。美國海軍研制的“納爾卡”誘餌彈直徑15.24 cm、長2.1 m、重約45.36 kg。當艦載SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)接收到威脅信號后，在適當時機發(fā)射誘餌彈，當誘餌飛行到預定高度與位置時，一邊輻射欺騙干擾信號，一邊離開戰(zhàn)艦；根據(jù)其飛行路徑選擇各種速度與角度，使反艦導彈的雷達導引頭鎖定到誘餌上。

20世紀后期，美軍廣泛吸收民用技術，采取模塊化、開放化發(fā)展路線，壓制干擾和欺騙干擾在理論、技術與裝備應用上逐漸融合，相關技術都集成在了同一型號的干擾機中，可根據(jù)不同的應用場景進行靈活調(diào)度，呈現(xiàn)多功能、軟件化、智能化發(fā)展趨勢。

美軍積極研發(fā)無人艇、無人機等多型號電子戰(zhàn)平臺，大力提高電子戰(zhàn)裝備平臺的機動能力、部署能力和自持能力，開展了無人集群對抗場景下電子戰(zhàn)演習，并在伊拉克大量使用新型無人機、戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)(FBCB2)、“劍”式軍用機器人、“城市勇士”無人地面?zhèn)刹燔?，探索新的電子?zhàn)作戰(zhàn)樣式。

4 面向未來智能化作戰(zhàn)的雷達發(fā)展

雷達作為戰(zhàn)場偵察監(jiān)視與情報搜索的主要戰(zhàn)術裝備，是戰(zhàn)場態(tài)勢感知和快速反應的主要技術途徑，雷達性能與效能發(fā)揮決定我方力量戰(zhàn)場戰(zhàn)斗力和生存力。未來智能化戰(zhàn)爭發(fā)展呈現(xiàn)出無人平臺協(xié)同、人機互聯(lián)、小型化、集群化、快速時敏的特點，智能武器種類構型、運動特性、活動空間、散射特性、極化特性、頻譜特性等屬性特征快速復雜變化，智能武器“小樣本特征”給雷達目標定位、識別和精確跟蹤預測帶來極大的挑戰(zhàn)。同時，美軍的電磁戰(zhàn)經(jīng)驗表明，面對逐漸融合、軟件化、智能化的壓制干擾和欺騙干擾，雷達必須在資源管控、信號處理、數(shù)據(jù)處理、態(tài)勢評估等方面采取新方法、新理論，才能實現(xiàn)干擾與抗干擾作戰(zhàn)。作戰(zhàn)對象與作戰(zhàn)環(huán)境的深刻變化決定雷達使命多向分化和范圍擴展，雷達必須滿足信息化、智能化戰(zhàn)爭條件下應對多種威脅和遂行多樣化任務的需求，形成局部戰(zhàn)爭預警偵察、對抗干擾、目標探測、戰(zhàn)術通訊、跟蹤制導、目標識別、打擊評估、環(huán)境感知等作戰(zhàn)能力。

雷達未來發(fā)展必然要以智能化作為突破口，以智能化無人作戰(zhàn)平臺作為主要探測、對抗和識別的對象，必須借助人工智能算法在知識積累、知識發(fā)現(xiàn)和知識應用方面的優(yōu)勢，極大提高功能集成、資源(平臺、波形、頻帶、極化)管控、能力(信號產(chǎn)生、發(fā)射、接收)重構、環(huán)境認知、信息(智能化)處理、輔助決策的能力、速度和質(zhì)量，深度融入“觀察-判斷-決策-行動”O(jiān)ODA環(huán)，形成雷達智能協(xié)同探測、數(shù)據(jù)互聯(lián)共享、遠程互操作、多手段識別的技術能力，爭奪戰(zhàn)爭主動權和制信息權，積極應對智能作戰(zhàn)目標、復雜作戰(zhàn)環(huán)境和多樣作戰(zhàn)任務帶來的挑戰(zhàn)，在雷達體制、頻段、理論和技術上不斷發(fā)展演變。

雷達裝備智能化發(fā)展是一項須持續(xù)不斷探索的長期性復雜系統(tǒng)工程，是一個隨著軍事智能技術進步和軍事樣本數(shù)據(jù)積累的逐步發(fā)展過程，因此將雷達的智能化發(fā)展分為兩步[5]：雷達裝備的智能化升級改造，以及智能化技術、智能化作戰(zhàn)理論條件下呈現(xiàn)完全“智能化”特征的雷達裝備發(fā)展。

受限于作者能力和認知水平，此處將智能化雷達發(fā)展劃分為綜合射頻、軟件雷達、認知雷達3個領域，3個領域在技術上各有所側(cè)重、有所繼承，最終通過智能化技術的引入和體制改造，推動雷達形成最終的“智能化”形態(tài)(認知雷達)，滿足未來智能作戰(zhàn)需求。

(1) 雷達綜合射頻技術發(fā)展

隨著技術的發(fā)展和作戰(zhàn)需求的演化，通訊、探測、引信、導航、敵我識別等需求推動了大量專用設備的研制和裝備。而在飛機、艦船等對質(zhì)量、體積和功率符合有著嚴格要求的負載平臺上，設備的粗暴堆砌容易造成嚴重的系統(tǒng)集成、設備遮擋、電磁兼容、RCS增大、維護困難等問題[6]，不僅擠占平臺有限空間，還大大加重了操作員的調(diào)度分配工作負擔，且建設使用成本高昂。

多功能綜合射頻系統(tǒng)的核心思想是用寬帶多功能綜合射頻孔徑替代平臺上數(shù)量眾多、功能不同的天線孔徑，采用綜合、開放式射頻、信號處理、軟件體系架構，進行靈活的資源調(diào)度和管理，來實現(xiàn)偵察、干擾、探測、通訊等多種射頻功能[7]。

美國海軍開展了系列相關研究：

資助雷聲公司開展先進公用孔徑(ASAP)項目研究，ASAP覆蓋C～Ku頻段，確保同時覆蓋ECM、ESM、通信功能，可以根據(jù)戰(zhàn)術飛機前視雷達功能需求來確定天線增益及發(fā)射功率等指標，同時實現(xiàn)電子戰(zhàn)和通信功能；

開展先進多功能射頻系統(tǒng)(AMRFS)項目研究，主要通過共用、低信號特征孔徑同時實現(xiàn)雷達、電子戰(zhàn)及通信等功能，極大減少了艦船上層建筑射頻系統(tǒng)孔徑的數(shù)目，同時增加有效功能、帶寬以及艦船的RCS。AMRFS測試平臺采用4部低頻段和高頻段收發(fā)陣列孔徑，將1～20 GHz頻率覆蓋范圍分為1～5 GHz和4～18 GHz 兩個頻段。每個接收陣列均包括接收陣列子系統(tǒng)、數(shù)字接收機、RF下變頻子系統(tǒng)、支持同時及分時多功能接收的處理及控制系統(tǒng)。每個發(fā)射子系統(tǒng)均包括發(fā)射陣列、波形產(chǎn)生合成、RF上變頻、支持同時或分時多功能發(fā)射的處理及控制系統(tǒng)[8]；

開展面向DDG1000的雙頻段雷達DBR項目研究，DBR由AN/SPY-4體搜索雷達和AN/SPY-3多功能雷達組成，兩部雷達均采用有源相控陣體制，分別工作于X和S頻段，當一個頻率被用于特定功能(如為多枚導彈提供照射)時，另一個頻率可用于分擔負荷，搜索及跟蹤功能可由單個頻率或同時兩個頻率實現(xiàn)。

DARPA啟動可重構孔徑(RECAP)項目，旨在通過MEMS技術對天線進行重構，確保天線的超寬帶性能，同時實現(xiàn)寬角掃描。該項目成功推出幾種可重構孔徑概念，GTRI、雷聲公司等加入研究，其中GTRI所推出陣列的每一個陣元的尺寸都遠小于標準方形片狀陣元，通過MEMS開關連接各個小陣元來形成單個陣元，陣元的連接方案通過遺傳算法計算得到，陣面可工作于0.8～2.5 GHz，GTRI在2006年成功推出了33∶1倍頻程的天線，并具有擴充到100∶1的潛力[8]。

綜合射頻綜合考慮各方面的特性，如設計功能、工作頻段、覆蓋空域、工作方式、工作時段、極化方式、調(diào)制方式、低RCS載體適裝性等等，對各類天線進行整合，最大限度地壓縮天線數(shù)量，集中實現(xiàn)包括雷達、通信或電子戰(zhàn)等多種設備功能的空間電磁波能量和高頻電磁波能量之間的轉(zhuǎn)換，最大限度地發(fā)揮其功能和效率，最終達到綜合利用天線孔徑的目的。其關鍵技術主要有：

? 多功能綜合射頻天線技術

根據(jù)不同的功能任務對波束形狀、掃描特性要求，合理優(yōu)化設計天線子陣工作和全口徑工作模式，實現(xiàn)天線孔徑復用和可重構技術，寬頻帶、多極化技術、寬角度波束掃描、超寬帶射頻分集網(wǎng)絡等，具備面向?qū)挷ǘ蔚牟ㄊ珊涂刂颇芰?，滿足系統(tǒng)多功能集成的要求。

? 有源射頻前端技術

借助可編程多通道波形發(fā)生器及接收機，完成信號調(diào)制、方位加載、幅相控制，產(chǎn)生多路相參波形信號，平衡信號帶寬、載波頻率、調(diào)制和動態(tài)范圍等方面的功能差異，輸出偵察、干擾、探測、通信、導航、引導等信號中所需要的定頻、跳頻、擴頻樣式。

? 資源管理、調(diào)度

采用信息與數(shù)據(jù)融合技術以及對資源的動態(tài)規(guī)劃、調(diào)度及分配算法，平衡多信號交調(diào)、射頻多載波峰均功率比抑制、寬帶信號帶內(nèi)平坦度等關鍵指標，動態(tài)控制系統(tǒng)發(fā)射信號的頻譜純凈度、信號峰值功率，體系化設計、開放、可擴展、可重構的軟升級能力。

(2) 軟件化雷達技術發(fā)展

隨著雷達作戰(zhàn)環(huán)境復雜化和探測模式多樣化，傳統(tǒng)雷達裝備軟硬件的通用性、繼承性差，且能力動態(tài)調(diào)整、演進周期長，難以通過新技術、新算法配置雷達資源，實現(xiàn)功能擴展和工作模式快速、靈活調(diào)整，以適應多樣、時變的作戰(zhàn)需求[9]。數(shù)字化技術的高速發(fā)展推動雷達元器件實現(xiàn)高度標準化、模塊化，雷達各分系統(tǒng)的通用性越來越高，使得雷達系統(tǒng)各組成部件具有通過軟件化模式定義、開發(fā)和配置能力，推動了軟件化雷達技術的研究、發(fā)展和應用。

美國國防部在20世紀90年代提出了基于模塊的開放式系統(tǒng)方法(MOSA)，推動新技術在裝備的應用升級，同時可有效控制和降低成本。麻省理工學院成立了開放式雷達系統(tǒng)架構研究工作組，提出開放式體系架構設計規(guī)范(ROSA)，在MOSA的基礎上開展軟件化雷達研究。美軍在2014年開展數(shù)字化軟件多功能分布陣列雷達研制，驗證了軟件化雷達技術的可行性與可用性。MIT林肯實驗室則將相關研究結果應用于靶場試驗雷達、空間監(jiān)視雷達的升級改造，并取得了良好效果。

軟件化雷達主要核心技術可以分為4個層面：

? 軟件化雷達總體設計技術

針對不同雷達體制的工作模式、處理任務、維護管理的需求，開展軟件化雷達體系架構設計機理和原則研究，探索、設計雷達系統(tǒng)控制、運行、測試和維護規(guī)范，形成開放式體系架構、層次間接口模式、組件化粒度分解以及資源管理的設計原則和機理。

? 組件化開發(fā)技術

在對雷達系統(tǒng)進行合理粒度分解的基礎上，進一步進行抽象和綜合，并提供合適的定義和管理接口，最終形成組件設計規(guī)范和開發(fā)環(huán)境及平臺，以支持軟件化雷達的開發(fā)和集成，形成雷達前端組件化設計、信號/數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組件化設計、組間互聯(lián)結構和數(shù)據(jù)通信、線控組件開發(fā)技術能力。

? 軟件化雷達基礎軟/硬件技術

立足多型號、高性能的總線、處理器、板卡、TR組件，研究能夠獨立于不同硬件平臺的、對雷達系統(tǒng)的控制/通信/處理/資源管理等功能進行描述和抽象的中間件技術，形成對硬件功能和結構的抽象、支撐能力，指導雷達前端天線、收發(fā)系統(tǒng)、后端處理器等功能軟件的設計和開發(fā)。

? 軟件化雷達集成驗證技術

軟件雷達是來自不同廠商的不同類型軟硬件組件、基礎軟硬件的綜合集成。須開展集成驗證技術驗證，面向硬件集成、軟件集成和總體集成，驗證硬件可重組性、軟件可重構性、需求可定制性等關鍵技術，評估軟件化雷達系統(tǒng)開放、動態(tài)、自適應以及軟件定義性能。

(3) 智能認知化雷達技術發(fā)展

動態(tài)雜波、密集目標背景、大的離散體和人造建筑、雙基地和非正側(cè)陣列引起的非平穩(wěn)雜波、電子對抗等諸多復雜電磁環(huán)境，傳統(tǒng)雷達固定的工作模式和不變的發(fā)射波形難以實現(xiàn)雜波抑制和干擾對抗。認知雷達通過將機器學習等方法和頻譜認知、頻譜學習、頻譜推理和頻譜攻擊結合起來，可自主根據(jù)目標和外部環(huán)境特性智能地選擇發(fā)射信號、工作方式以及進行資源最優(yōu)分配，實現(xiàn)認知干擾、認知抗干擾、認知通信[10]。

DARPA開展了一系列認知電子戰(zhàn)項目，其中最具代表的是自適應雷達(ARC)、自適應電子戰(zhàn)學習(BLADE)、極端射頻頻譜條件下通信(COMMEX)等項目。美空軍推動了認知干擾和電子戰(zhàn)高級部件項目(ACE)，美陸軍推動了“城市軍刀”項目，美海軍開發(fā)的電子戰(zhàn)項目、電子技術項目也屬于此類。ARC采用最新的軟件無線電技術，將更為靈活的算法應用到射頻前端，實現(xiàn)靈巧波束生成、控制，積極應對采用了先進編碼與脈沖重復間隔的空地、空空雷達帶來的挑戰(zhàn)；“城市軍刀”項目旨在通過自主檢測、識別、分類、測向與定位、攻擊高優(yōu)先級目標，實現(xiàn)射頻頻譜控制；認知干擾機項目要開發(fā)一套多功能、靈活的認知干擾機體系結構，來應對采用動態(tài)頻譜接入的無線電或認知無線電電臺，最終將“傳感、學習、適應、對抗”過程所需的時間從“數(shù)天到數(shù)月”縮短到“數(shù)秒鐘到數(shù)分鐘”；BLADE項目旨在開發(fā)能夠在短時間內(nèi)對抗戰(zhàn)術環(huán)境的自適應無線通信威脅能力。

認知雷達的關鍵技術包括：

? 智能抗干擾技術

針對美軍壓制干擾與欺騙干擾融合發(fā)展的趨勢，深入分析美軍作戰(zhàn)平臺干擾作戰(zhàn)戰(zhàn)術效能，在雷達天線、接收、信號處理、數(shù)據(jù)處理多個環(huán)節(jié)，綜合采取措施形成抗干擾體系。著重解決基于寬帶窄帶偵察的認知抗干擾技術，形成干擾在空間、頻率和時間維度上的特征提取能力，形成電磁環(huán)境評估能力；綜合自適應捷變、相參脈沖、雙極化波束、特征脈沖剔除、副瓣逆影、自適應干擾置零等手段，自動生成抗干擾措施及資源調(diào)度策略，應對戰(zhàn)場電磁對抗挑戰(zhàn)。

? 認知雷達知識庫構建技術

知識庫是認知雷達對抗系統(tǒng)的核心要素。隨著雷達信號、干擾樣式以及干擾與反干擾措施日趨多樣化，雷達與干擾雙方形成了博弈關系，構建認知雷達知識庫有助于形成科學、有效、快速、精確的對抗決策。知識庫應包含樣式庫、策略庫、波形庫和措施庫4部分，分別包含各種先驗干擾樣式的特征、針對各種干擾態(tài)勢最佳的處理策略、待選用的各類波形和各種反干擾處理算法。

? 電磁實施精確感知技術

通過環(huán)境感知通道偵收到戰(zhàn)場中的復雜電磁環(huán)境信號，精確測量信號的時頻特征、能量分布、調(diào)制形式、輻射源方向等參數(shù)，利用相應知識庫快速準確地識別與定位干擾、雜波或信號樣式，并可通過干擾或信號識別結果判斷得到輻射源特征與活動信息，實現(xiàn)敵方戰(zhàn)術意圖的自動分析，形成評估戰(zhàn)場態(tài)勢的能力。

? 認知電磁對抗技術

認知電磁攻擊通過不斷感知周圍環(huán)境，基于人工智能技術、自適應機器學習，自動開展目標探測、分析、識別，形成新作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)對象電磁特征捕獲、描述能力；并利用博弈論等理論，實現(xiàn)干擾波形優(yōu)化設計、干擾策略生成，自適應完成對威脅目標的有效干擾、對抗。

5 結束語

本文回顧總結了無人作戰(zhàn)平臺在戰(zhàn)爭中的應用和發(fā)展，展望了未來智能化作戰(zhàn)的形態(tài)和雷達發(fā)展趨勢，并梳理了雷達智能化發(fā)展關鍵技術，有助于更好地促進海戰(zhàn)裝備智能化發(fā)展。