5 臨近空間高超聲速目標(biāo)預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)能力建設(shè)

臨空目標(biāo)工作于防空預(yù)警和反導(dǎo)預(yù)警的交界處，需要防空預(yù)警和反導(dǎo)預(yù)警的一體化協(xié)同工作，建設(shè)一體化系統(tǒng)：

早期預(yù)警：天基預(yù)警（紅外、雷達(dá)）、平流層預(yù)警監(jiān)視系統(tǒng)、機(jī)載預(yù)警、海基平臺(tái)預(yù)警系統(tǒng)；

國(guó)土預(yù)警：多功能地基雷達(dá)。

根據(jù)對(duì)臨近空間目標(biāo)特性分析、作戰(zhàn)需求以及探測(cè)、打擊能力現(xiàn)狀的研究，臨近空間高超聲速目標(biāo)預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)需要具備以下能力：

（1）遠(yuǎn)程探測(cè)能力

遠(yuǎn)程探測(cè)能力是指探測(cè)裝備能夠探測(cè)到臨近空間高速目標(biāo)的最大威力，威力越大，提供的預(yù)警時(shí)間越長(zhǎng)，留給攔截系統(tǒng)的時(shí)間也就越多，攔截的成功率也越大。地面雷達(dá)受視距限制，對(duì)20千米高度的目標(biāo)最遠(yuǎn)探測(cè)距離為600千米，對(duì)100千米高度的目標(biāo)最遠(yuǎn)探測(cè)距離為1300千米。天基雷達(dá)探測(cè)臨近空間高速目標(biāo)受軌道高度和功率孔徑積限制，800千米低軌道天基雷達(dá)威力應(yīng)至少達(dá)到3000千米。

（2）大范圍截獲能力

大范圍截獲能力是指雷達(dá)的空域覆蓋范圍，包括高度覆蓋和仰角覆蓋。臨近空間目標(biāo)不同于常規(guī)空氣動(dòng)力目標(biāo)，對(duì)其探測(cè)的連續(xù)性非常重要。因此必須保證探測(cè)設(shè)備能夠在20-100千米進(jìn)行高度覆蓋，且仰角覆蓋至少達(dá)到70°。

（3）及時(shí)態(tài)勢(shì)更新能力

及時(shí)態(tài)勢(shì)更新能力是指在一定時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)觀測(cè)范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，態(tài)勢(shì)更新率越高，對(duì)空天態(tài)勢(shì)的反應(yīng)越及時(shí)。針對(duì)臨近空間高超聲速目標(biāo)，數(shù)據(jù)率至少需要1秒。臨近空間目標(biāo)多為無(wú)人駕駛飛行器，跟蹤濾波算法處理的加速度容限在15g左右。

（4）連續(xù)跟蹤能力

連續(xù)跟蹤能力是指臨近空間高速目標(biāo)預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)連續(xù)跟蹤目標(biāo)的距離或時(shí)間。由于臨近空間目標(biāo)本身具有的高速、高機(jī)動(dòng)特定，這就要求預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)必須能夠?qū)δ繕?biāo)持續(xù)進(jìn)行探測(cè)，多型裝備之間的交接必須通過(guò)波束交接，不能夠類似反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)預(yù)測(cè)彈道而進(jìn)行的預(yù)報(bào)交接。

6 臨近空間高超聲速目標(biāo)預(yù)警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）臨近空間高超聲速目標(biāo)電磁特性分析技術(shù)

雷達(dá)對(duì)臨近空間高超聲速目標(biāo)的探測(cè)實(shí)質(zhì)上是對(duì)“本體-等離子鞘套”這種特殊目標(biāo)的探測(cè)，這種特殊目標(biāo)的目標(biāo)特性本身隨目標(biāo)速度、高度、空氣密度和雷達(dá)頻率而變化；同時(shí)，其回波也不單純是目標(biāo)本體產(chǎn)生的回波模型，而是由目標(biāo)本體與等離子鞘套共同產(chǎn)生的時(shí)變回波。需要準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)雷達(dá)電磁波與“本體-等離子鞘套”相互作用的機(jī)理，掌握“本體-等離子鞘套”對(duì)雷達(dá)電磁波反射回波的基本規(guī)律，確定合理的雷達(dá)體制，選擇有效的工作頻段、波形設(shè)計(jì)和信號(hào)處理方法。

（2）凝視探測(cè)技術(shù)

臨近空間目標(biāo)飛行速度快、有一定的機(jī)動(dòng)能力，且攻擊來(lái)向具有不確定性，若采用傳統(tǒng)針狀窄波束掃描，則被探測(cè)目標(biāo)可能穿越雷達(dá)波束。凝視探測(cè)技術(shù)可防止目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的穿越波束問(wèn)題。凝視探測(cè)雷達(dá)發(fā)射寬波束，而接收采用同時(shí)多窄波束覆蓋同一區(qū)域，如下圖所示。

寬波束發(fā)射多波束接收

由于發(fā)射波束寬，可防止目標(biāo)跨波束。但凝視探測(cè)時(shí)的發(fā)射天線增益下降，為彌補(bǔ)發(fā)射天線增益下降對(duì)雷達(dá)威力的影響，須對(duì)多個(gè)回波進(jìn)行積累。

（3）跨距離單元跨多普勒單元回波長(zhǎng)時(shí)間相參積累技術(shù)

探測(cè)臨近空間高超聲速目標(biāo)的凝視雷達(dá)由于要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間積累，目標(biāo)在積累時(shí)間內(nèi)有可能跨距離單元，需要解決長(zhǎng)時(shí)間相參積累引起的目標(biāo)跨距離單元問(wèn)題，即距離補(bǔ)償。距離補(bǔ)償就是將不同周期的脈沖回波的包絡(luò)進(jìn)行對(duì)齊。

對(duì)臨近空間高超聲速目標(biāo)長(zhǎng)時(shí)間積累時(shí)，目標(biāo)可能有機(jī)動(dòng)和加速度，即使是勻速目標(biāo)也會(huì)因?yàn)榕c雷達(dá)視線的夾角發(fā)生變化而造成目標(biāo)跨多普勒單元。此時(shí)，目標(biāo)的回波變?yōu)榉瞧椒€(wěn)信號(hào)（線性調(diào)頻信號(hào)或更復(fù)雜的時(shí)間高階多項(xiàng)式信號(hào)），基于單頻率分量的傅里葉變換已不能將各個(gè)回波脈沖調(diào)整到同相。需要通過(guò)廣義Keystone變換等算法來(lái)校正距離走動(dòng)。

（4）高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤技術(shù)

臨近空間高超聲速飛行器為了增大射程，通常采用彈道優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在高低方向具有“跳躍”特征，即臨近空間目標(biāo)具有一定的機(jī)動(dòng)性。

由于臨近空間目標(biāo)速度快且有一定的機(jī)動(dòng)性，故要求雷達(dá)具有跟蹤高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)的能力。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的機(jī)動(dòng)會(huì)使雷達(dá)跟蹤的性能惡化，可考慮采用基于多機(jī)動(dòng)模型和交互多模型及其改進(jìn)算法對(duì)臨近空間高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

7 結(jié)論

臨近空間在整個(gè)太空安全中的戰(zhàn)略地位越來(lái)越重要，臨近空間武器的部署應(yīng)用提升了空間軍事系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，增強(qiáng)了空間武器的戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)能力。

根據(jù)臨近空間目標(biāo)的特點(diǎn)和作戰(zhàn)樣式，對(duì)臨近空間目標(biāo)的預(yù)警不可能利用單部裝備完成，需要天基、空基、地基、海基等探測(cè)手段綜合，在空間上形成域、簇、節(jié)點(diǎn)的分布式布站，依靠“網(wǎng)絡(luò)化構(gòu)架”提升對(duì)臨空目標(biāo)的預(yù)警能力。依靠網(wǎng)絡(luò)化、分布式部署，實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)裝備對(duì)部分雷達(dá)探測(cè)區(qū)域的重復(fù)覆蓋。

這使得預(yù)警探測(cè)裝備必須按照體系的觀點(diǎn)綜合集成，構(gòu)建預(yù)警探測(cè)體系，才有可能取得戰(zhàn)場(chǎng)全頻譜控制能力，奪取制信息權(quán)，建立和保持戰(zhàn)場(chǎng)軍事信息優(yōu)勢(shì)。

作者：徐晉 顧曉婕 朱偉 來(lái)源：雷達(dá)前沿瞭望

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