多平台协同反隐身探测系统集成及其评估方法探讨

吴少鹏

(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 210003)

0 引言

隐身目标具有雷达探测等效反射面积极小的特点，在其来袭方向极难以被探测发现，是现代战争的一种主要威胁。由于隐身目标也具有反射电磁波能量的各角度异向性，且与电磁波的频率、极化等具有相关性，因此利用和充分发挥多平台探测装备在空域、频域、时域、极化域和能力域等的探测视角和体制、功能、模式、频率、极化等资源优势，系统构建多平台协同反隐身探测体系，是实现对隐身目标有效探测的一种重要技术途径和战术应用方法。

多平台协同反隐身探测系统的指标体系是构建和研究其技术体系和技术实现方法的需求，通过规范其战术技术性能评估要求，达到确保其使用效能的目的;并依此促进多平台协同反隐身探测系统技术体系建设，为构建结构合理、技术可行、应用有效、规范统一及可扩充、可兼容的多平台协同反隐身探测系统提供技术支撑。

1 多平台协同反隐身探测系统集成研究

多平台协同反隐身探测系统需根据探测要求、装备能力和资源配置，按照规定的指标体系要求构建探测系统结构，并根据应用环境、目标特性和探测模式等动态寻优最佳探测效能的多平台协同反隐身探测系统集成设计方法。

1.1 多平台协同反隐身探测系统集成结构

图1 多平台协同反隐身探测系统集成框图

隐身目标等效反射面积极小，难以被探测，但隐身技术还不能覆盖雷达的整个工作频段，即使在隐身频段也不足以全方位有效隐身，在全空域、全频域、全时域、全极化域等方面的反射特性和所需辐射特性等有明显差异和特点。因此，基于多平台协同反隐身探测系统的不同地理位置和机动特点，针对高威胁隐身目标在空间各向的反射波、侧向波和前向波的特性不同和固有的可能辐射特性，建立基于不同空间资源、频率资源、时间资源和极化资源和不同探测方位角、高低角、发射波束的频率、极化特性等的多平台协同反隐身探测系统集成结构。图1为多平台协同反隐身探测系统集成框图。

1.2 多平台协同反隐身探测系统集成基本要素及应用方法研究

多平台协同反隐身探测系统集成重点是充分利用其探测雷达等具有的不同资源和工作模式特点等，实现对同一目标的环境动态匹配与目标协同探测;通过相互引导探测、冗余探测和互补探测等探测模式，建立雷达信号级目标识别特征关联模型;通过数据挖掘、数据仓库等相关技术实现对隐身的有效探测和信息获取。其系统要素基本集成方法主要有:(1）多频段雷达协同反隐身集成探测;(2）雷达多站位协同反隐身集成探测;(3）其他要素的多站位雷达协同反隐身集成探测。

1.2.1 多频段雷达协同反隐身集成探测

隐身目标的设计主要是针对雷达主要使用的厘米波段进行隐身，一般在1～20 GHz的频段范围内。对雷达波长大于厘米波段或小于厘米波段雷达的隐身能力将随着雷达波长趋于更长或更短，其隐身能力呈现逐渐下降的趋势。当雷达波长与被照射物体的某部分尺寸接近时，由于物体某部分直接反射的回波和整个物体表面的传播之间会产生谐振，形成强回波尖峰，可提高雷达对隐身目标的发现能力;而对于毫米波频率等雷达其频率在现目标隐身波段之外，且具有高分辨率和利于目标细微特征监测识别等能力，也具有较好的反隐身探测能力。

国外雷达反隐身技术的频段选择方面，主要在OTH 高频雷达(频率为5～28 MHz）、VHF雷达(频率160～180 MHz）和毫米波雷达(频率约为94 GHz）等，并突出多平台协同预警反导探测体系的建设。美国持续建设完善网络中心站、防空反导系统的同时，其国防关键技术研究中将冲击雷达(频带覆盖大于中心频率50 %）作为重要研究方向，其频段覆盖很宽，易于对隐身目标的探测。英国研制基于雷达-光电跟踪系统用于对隐形飞机的探测。此外，常规雷达(厘米波段）的一些工作模式也具有一定的反隐身探测能力。

多平台多频段协同反隐身探测模式，主要是利用多平台雷达的频率资源优势和反隐身探测的能力，优先配置低频雷达、毫米波雷达、激光雷达、宽带/超宽频带雷达等，以及随着技术发展，选择冲击雷达、谐波雷达等新体制雷达等。在各独立雷达反隐身探测能力不足的条件下，实现相互引导和综合探测可以有效提高系统探测效能。主要实现方法是当各独立雷达获取的弱小目标信号达不到检测门限时，通过对各雷达接收信号的关联处理与综合检测，以提高多平台协同系统的目标发现概率。需解决的问题是基于具有较高反隐身效能雷达的目标引导或基于多雷达时空配准、时频相关(参）下的目标空间位置预测等技术。

1.2.2 雷达多站位协同反隐身集成探测

通常，隐身飞机在鼻锥方向正、负30°范围内有着较小的RCS 值，其他方向的RCS 值各不相同，在顶视方向趋于与同尺寸目标相近。因此，在协同雷达内对隐身目标可同时观测的重叠范围内，多平台雷达资源优化布站或机动位置配置使其任一点与可同时观测雷达连线的夹角应大于60°时，具有较好的反隐身效果。

美国等国大力发展的空中和卫星探测系统，可从顶视角度(俯视）达到提高探测隐身空中目标发现概率和探测能力。美军E23A 预警机、“钻石眼”预警机等均可有效地探测隐身目标。美国还正在研制预警飞艇、预警直升机、预警卫星等。此外，俄罗斯、英国、印度等国都很重视发展预警机的工作。美军研制的AN/FPS-118 超视距预警雷达和机动型战术超视距雷达等也可利用雷达发射电磁波在大气中折射以实现超视距探测的机理，实现对隐身目标不同视角的探测。

雷达多站位协同反隐身集成探测模式，主要是利用多平台雷达相对隐身目标的不同探测视角或超视距电磁波在大气中的折射角，获取隐身目标在不同角度的散射信号，通过协同与综合处理实现对隐身目标的有效发现。应选择雷达布站两点间距大于相对观测点夹角为60°，并优先配置星载雷达、浮空平台或机载雷达、超视距雷达等体制雷达。主要实现方法综合预警防区、各雷达特性、多平台对目标观测重叠系数、多平台雷达间距等因素，以信息获取为准则进行基于探测效能的资源布站配置。需解决的问题是基于不同视角所获得的隐身目标前向波、侧向波和反射波，与对应雷达收发波束的精确同步和对应接收，以及多站点信号的综合处理与目标检测技术。

1.2.3 其他要素的多站位雷达协同反隐身集成探测

(1）多站雷达探测模式协同集成探测

针对隐身目标的特性，可采取不同站位多平台和不同频段、不同体制、不同功能雷达的工作模式协同，实现对隐身目标的综合探测。由于隐身目标信号极其微弱，通常对其探测需要长时间积累，而要实现对高速、高机动隐身目标的长时间积累检测难度大，因此在多雷达协同探测中，可采用雷达间相互引导、综合检测和互为印证的方法，如主动引导被动雷达、雷达引导光电探测、远程预警雷达引导中远程搜索雷达、搜索雷达引导成像探测雷达等多种应用模式。

(2）多站雷达协同反隐身集成无源探测

无源雷达自身不辐射电磁波，而是借助外部辐射源来进行探测，而隐身目标电子载荷会因其通信、导航等需要辐射电磁信号。采用多站协同的无源雷达或雷达无源探测模式，不仅可多方位获取隐身目标辐射的电磁信号，实现相互关联与印证，而且可以多站无源雷达协同对目标定位，实现对隐身目标的跟踪;同时，无源雷达获取的可能隐身目标信息也可与主动探测雷达相互引导和相互印证，从而提高多平台雷达协同对隐身目标的探测效能。

(3）多站雷达协同反隐身有源探测信号集成处理

由于隐身目标反射功率极低导致雷达发现概率降低，可能使其信号无法满足雷达信号检测和处理、识别等要求，因此在实行多雷达协同的点迹处理的同时，应采用基于雷达视频、甚至中频的关联与信号综合处理。以有效实现对目标回波特征(模式集）研究的基础上，通过多源数据挖掘、证据理论等多维模式识别，以及综合专家系统技术等，实现对隐身目标的有效探测和信息特征获取。

2 多平台协同反隐身探测系统评估方法研究

针对现代隐身目标的威胁特性，对如何提高和保证反隐身探测装备体系的战技性能，特别是作战使用中的实际效能提出了更高的要求。因此，对反隐身探测系统的评估应以实际试验环境下信息获取质量、信息利用和战术应用能力为准则，以实现多平台协同反隐身探测系统的技术性能、战术功能和使用效能等进行全面客观评价。

2.1 多平台协同反隐身探测系统技术性能评估

该评估主要用于规定和要求反隐身探测体系在设计和研制过程中理想环境下的技术要求，主要包括雷达设备层、探测通道层、系统设备层、可协同接口能力层等技术性能。其规范要求主要有:

(1）雷达固有资源(体制、时空频能和极化域）有效性及其功能、模式的可控性;

(2）多平台协同探测的统一多域基准和信息交互能力;

(3）多平台协同探测的低信噪比弱小信号获取和关联处理能力;

(4）多平台协同探测的目标检测、跟踪与识别的准确性能;

(5）多平台协同探测设备间及其与指挥控制、武器系统接口能力;

(6）系统装备的适装性能、可靠性能、保障性能等。

2.2 多平台协同反隐身探测系统战术功能评估

该评估主要用于典型和模拟环境下多平台雷达协同隐身目标探测的战术功能要求，主要包括探测系统信息获取层、信息认知层、系统对抗层、信息匹配层及其与指挥和武器间的信息铰链层等的战术功能。其规范要求主要有:

(1）多平台反隐身探测体系动态重构(组）能力及其探测模式的实时性和匹配性;

(2）多平台协同反隐身探测系统对典型隐身目标的发现能力;

(3）典型复杂电子干扰和多种杂波背景下多平台协同反隐身探测系统的体系对抗能力;

(4）多平台协同对典型隐身目标模式下信息交互与综合检测、跟踪与识别能力;

(5）多平台协同探测信息与指挥控制系统和武器系统的快速铰链、分发能力;

2.3 多平台协同反隐身探测系统使用效能评估

该评估主要用于基于实际使用和战术动态体系对抗的条件下，对实际战术应用的隐身目标的探测效能要求，主要包括探测体系重构层、资源与目标适配层、探测系统环境背景适配层、探测系统综合干扰对抗层、探测系统资源综合应用层、综合信息利用层等的使用效能。其规范要求主要有:

(1）实战条件下隐身目标特性与多平台协同反隐身探测系统资源的协同有效性;

(2）实战条件下反隐身探测应用模式与环境、目标和协同流程匹配构建的实时优化效能;

(3）实战条件下信息交互与综合探测、信息认知的有效性;

(4）实战条件下目标信息检测与目标识别的准确性;

(5）复杂动态对抗条件下的信息获取与信息利用的有效性;

(6）系统设备的可用度。

3 结束语

多平台协同反隐身探测技术是一项涉及多领域的系统技术，本文仅探讨了一种多平台协同反隐身探测系统集成与评估方法要求，其进一步的研究尚需充分和更为详细的研究目标的散射特性、细微特征和机动特点，雷达多域探测效能，多平台反隐身探测的协同要素、协同实现和协同效能，以及与实际应用中复杂环境的匹配、多探测任务的兼容等各类技术。