導讀

隨著信息化技術的飛速發展，電子對抗、超低空突防、防區外打擊及飽和攻擊等戰爭手段被廣泛應用，這無疑對防空和雷達系統提出了巨大的挑戰。網絡化雷達采用組網作戰方法，基于戰術指控中心，充分利用設備組網及目標數據融合處理，整合成統一高效的作戰體系，可以充分發揮各雷達系統的作戰效能。

1.網絡化雷達的結構

隨著科學技術和武器裝備的發展，現代雷達面臨著反輻射導彈、電子對抗、目標隱身和低空突防的“四大成脅”，而多雷達的組網技術和聯合探測可以擴大系統時域、頻域、空域的覆蓋能力，取長補短，同時發揮各雷達的優越性，雷達組網能提高效能5倍以上。2020年6月，美國發布了“大國競爭時代綜合電子信息系統設計要求”，強調要加強未來防空反導預警網的組網協同能力。

網絡化雷達系統結構

網絡化的雷達系統是指將多部不同類型的雷達合理部署，通過通信網絡連接成網，由融合處理中心統一控制處理的一個協同探測系統。各個局部雷達站的工作頻段、極化方式、工作模式以及工作體制可以相同也可以不同，因此極大地提高了雷達系統的多樣性，賦予了雷達系統應對復合作戰場景的能力。

網絡化雷達系統融合處理中心通過綜合處理多個局部雷達獲取的觀測信息得到組網雷達系統探測范圍內的情報信息，然后根據實際作戰任務需求以及作戰態勢的變化自適應地調整各個局部雷達的工作狀態，高效地分配系統時間、空間和能量資源，實現對作戰區域目標的聯合定位、協同探測和準確跟蹤等。網絡化雷達是雷達協同探測演進的高級形式，從發展歷程來看，有雙/多基地雷達、MIMO雷達、分布式相參雷達和雷達組網系統等多種形態。

2.雙/多基地雷達

雙/多基地雷達的典型裝備為美國洛克希德馬丁公司研制的“沉默哨兵系統（Silent Sentry）”。該系統采用商業無線電廣播和電視廣播（50MHz～800MHz）作為輻射源，通過測量直達路徑信號和目標散射信號的到達時間差，采用無源相干定位技術進行目標探測、定位和參數估計。

“沉默哨兵系統（Silent Sentry）”技術特點

“沉默哨兵”系統的天線尺寸為2.3mx2.5m，可以安裝于固定平臺或者安裝在車輛、飛機等移動平臺上，Lockheed Martin公司還分別試驗過安裝于水面艦艇和潛水艇的潛望鏡上的兩種系統進行空中目標預警。“沉默哨兵”系統對飛機、導彈、車輛、船只等目標進行探測，可同時跟蹤200批以上目標，預警范圍可達到水平方位覆蓋360°，俯仰方位覆蓋60°，探測距離可以達到220km。

當利用FM廣播作為外輻射信號時，該系統水平方向的分辨力可達到250m，豎直方向的分辨力可達到100m，速度分辨力可優于2m/s;當利用數字電視信號作為外輻射信號時系統的探測性能更好、探測精度更高。

除了“沉默哨兵系統”，美國還經建成了SPASUR和MMS等多個多基地雷達系統，其中SPASUR是為海軍研制的空間監視和警戒系統，用于監視敵方偵查衛星，防止對己方軍艦的偵查。它有3個發射站和6個接收站，作用距離為1000～1600km，測角精度0.02°。

MMS則服務于陸軍，用于對大氣層內目標進行高精度跟蹤和測量，其精度比單基地雷達高出許多倍，同時還能測出目標的速度和加速度。對于小尺寸目標，MMS的作用距離為500～700km，在75km高度上測量目標位置的精度為3m，測速精度為0.05m/s，對加速度的測量精度大約為0.1m/s2。

分布式雷達也是一種多基地雷達。早在1936年前，前蘇聯的Vega就研制出了一種單發多收的多基地雷達，且收發雷達之間相距幾十公里。

自2005年至2010年，諾思羅普?格魯曼公司一直在一架BAC1-11試驗機平臺上對分布式孔徑系統進行飛行測試，該分布式孔徑系統可提供360度全方位晝夜觀察能力，用于彈道導彈的防御。同時，分布式孔徑系統（DAS）已裝載到F-35“閃電Ⅱ”戰斗機上。這些雷達場地試驗結果表明，雙基地、多基地雷達系統具有更大的優勢。

在F35的block4.1升級版本中，還明確提出了“基于軟件實現的多點組網雷達系統”，通俗一點講就是多機編隊的集成分布式合成孔徑雷達，幾架F-35雷達的后端數據采用一體化處理，在這個網絡內的每一架F-35所搭載的射頻傳感器，都是這臺虛擬雷達的一組收發節點，這樣可以整合集成為一臺由軟件虛擬組成的多基地雷達。

這樣，一個機隊在戰場態勢感知方面可以完成傳統預警機的任務。在Block 4.2版本中，F -35將裝備采用了氮化鎵（GaN）單片微波集成性芯片的AN/APG-81V2 MIMO（多輸入多輸出）雷達，為雷達提供更寬虛擬孔徑的同時提升多點組網雷達系統的性能。

最近有媒體消息聲稱，美國在未來的防務預算中，將不再列入E3系列預警機和E2系列預警機的采購及升級計劃;新一代的E10預警機也不再繼續發展;取而代之的是以F35為代表的多平臺協同組網感知戰場態勢。在紅旗軍演和北方邊界軍演中，美國已經開始嘗試在沒有預警機支援的情況下，F35按照四架一組的編隊，通過數據鏈共享信息，構成一架虛擬預警機。

3.MIMO雷達

多輸入多輸出（Multiple input multiple output，MIMO）雷達是把無線通信系統中的多個輸入和多個輸出技術引入到雷達領域，并和數字陣列技術相結合而產生的一種新體制雷達。由于采用了波形分集技術，MIMO雷達擁有許多傳統雷達所無法比擬的優越性。典型MIMO雷達是法國的米波稀布陣綜合脈沖孔徑雷達（SIAR（Synthetic Impulse and Aperture Radar），一種新體制雷達，目前正在試驗中）。

稀布陣雷達最早是法國航空航天局（ONERA）在上世紀70年代提出來的新體制雷達概念。它是一種改進米波雷達，由同心圓狀兩組天線陣列所組成，分別負責發射與接收，結構如下圖所示，主要優勢體現在隱身飛機探測方面。

SIAR一般采用大孔徑稀布陣列，得益于這種結構，SIAR不僅具有抗反輻射導彈的優點，而且具有比普通米波雷達更高的角分辨率、更好的參數估計精度和更強的抗干擾能力，綜合性能較好。SIAR優勢來源可歸納為：

由于發射信號采用了正交編碼，全向輻射模式;

由于各輻射分量可根據編碼識別出，接收時給出指定的分辨單元，調整每個輻射分量的延遲和相位，進而可以得到發射信號，獲得集成脈沖和孔徑的優勢。

此外，美軍在雙水獺飛機上加載了MIMO雷達，進行了大量的實驗，得到了很多研究成果，實驗結果表明MIMO雷達比傳統雷達具有更好的動目標檢測性能。

美軍新型五代機F-35依舊裝備的是主動有源相控陣雷達，預計在2025年左右升級到采用氮化鎵功率器件的MIMO雷達（AN/APG-81V2），屆時F-35將成為首先裝備MIMO雷達的先進戰機。

4.分布式相參雷達

分布式相參雷達（DCAR）是指對雷達回波信號做相參處理的雷達，這類系統采用多個可移動的、天線孔徑相對較小的雷達，結合先進信號處理手段獲得逼近單個大孔徑天線雷達的探測性能，而孔徑綜合是分布式相參雷達的主要特征。

美國的地基反導雷達GBR-P和海基雷達SBX能夠有效的偵查遠距離目標，但是缺點是造價高，機動性差。因此麻省理工學院林肯實驗室對下一代雷達（Next General Radar，NGR）進行了詳細的研究。該系統被認為是新型反導預警雷達的重要發展方向。

在美國導彈防御局資助下，MIT林肯實驗室對NGR的系統概念、工作原理、信號處理方法展開了進一步的研究和驗證。自2000年開始，分別研制了L波段和X波段兩部試驗雷達系統。首先完成了針對室內模擬器目標的相參合成試驗，2005年在美國空軍雷達實驗室天線測試場與白沙導彈靶場，完成了對固定水塔、火箭、飛機等多種目標的外場全相參測試驗證，如下圖所示。試驗結果表明，兩部雷達能夠實現全相參9dB的信噪比增益。

2016年7月，美國陸軍研究試驗室（ARL）出資110萬美元與雷神技術公司建立合作，為NGR共同研發可擴充、機動、多模式的雷達前端技術（縮寫SAMFET）。該技術以雷神公司的氮化鎵（GaN）技術為基礎，審視和探索新的模塊設計和制造方法，研制和演示能夠輕易集成到NGR系統的模塊化組成單元，滿足NGR的開放架構要求，以及提供雷達波段信號處理的靈活性、敏捷性和高效率。

5.雷達組網系統

雷達組網這一思想首次是由美國國防部高級研究計劃局（DARPA）和陸軍聯合提出，目的在于通過對分散的戰場雷達進行自動化和自適應組網實現各雷達的情報信息共享，提高系統時域、頻域、空域的覆蓋能力，改進陸軍的戰場警戒、目標探測與截獲和作戰指揮能力。

俄羅斯“橡皮鞋套”系統

俄羅斯部署在莫斯科周圍的“橡皮套鞋（A-25）”反彈道導彈系統的雷達就是雷達組網的一個典型例子，它由三部分組成：7部“雞籠”遠程警戒雷達、6部“狗窩”遠程目標精密跟蹤/識別雷達和13部導彈陣地雷達。7部“雞籠”雷達分別與2～3部“狗窩”雷達聯網;6部“狗窩”雷達又各與4部導彈陣地雷達聯網。

“雞籠”雷達負責對空中目標進行遠距離搜索探測，并向“狗窩”雷達指示目標。一直保持靜默的“狗窩”雷達只有當目標進入導彈射擊范圍時才開機工作，對目標進行精確跟蹤和識別。導彈陣地雷達只在發射導彈時開機工作。

美國典型雷達組網系統

與俄羅斯不同，美國的“愛國者”制導雷達組網包含6部“愛國者”制導雷達協同作戰，同時包括著名的“霍克”和“小榭樹”制導雷達。該雷達組網系統釆用測向交匯技術或時差定位方式來對空中干擾源進行實時加權定位，大大地改進了整個網絡的抗低空和超低空入侵的性能，提高了武器系統戰場生存能力。

“愛國者”防空系統

另一個典型的雷達組網系統是美國導彈防御系統早期預警雷達網，目前由5部特高頻（UHF）波段（420MHz～450MHz）雷達加上一部部署在阿留申群島謝米亞空軍基地的“丹麥眼鏡蛇”雷達組成，均為大型遠程預警相控陣雷達。

除此之外，美國陸軍薩德系統還能和美軍海基宙斯盾雷達、天基衛星和其他外部傳感器組網，逐步擴大作戰空域和防御范圍。2020年，美國向部署在韓國慶北星州的薩德系統運輸了新的升級設備，用來實現薩德與愛國者系統的整合部署，即聯網操作，這樣薩德雷達可以發射愛國者導彈。并且薩德的發射彈和指揮車可以分開部署，增加安全性。

未來的戰爭將由平臺中心戰向網絡中心戰發展，因此各類雷達需要與本系統和編隊內的其它雷達實現數據的融合和共享，形成統一的、精確可靠的態勢，供作戰指揮和武器控制使用。

總結

現代戰爭帶來的挑戰使得對雷達系統信息共享和網絡協同的研究越來越重要，國外網絡化雷達已經初具應用價值。其中，以美國“沉默哨兵”、“薩德”等最具代表性，F35戰機的雷達系統還可以以編隊的形式組成虛擬預警機。隨著信息戰、網絡戰研究的不斷深入，組網協同作戰必將滲入到更多的探測系統中，成為未來戰場的重要發展趨勢。

來源：高端裝備產業研究中心

編輯：jq