无声守望

赵晓宏+龚钰哲

近70多年来，各国一直选用雷达作为地基对空监视传感器。雷达能够全天侯、全天时地探测数百千米范围内的空中目标。但是地基对空监视雷达有2个弱点：一是它们能被电子对抗设备（ECMs）或反雷达导弹（ARMs）干扰、削弱或摧毁；二是雷达发射射频（RF）信号会暴露其地理位置，进而遭到打击。与之相比，无源雷达不需发射信号也能探测空中目标，因此可能增强其生存能力。

无源雷达最为与众不同的特点是，其自身不产生射频信号，而是利用空中已经存在的电磁能。在现代社会，调频（FM）广播、手机通信以及电视信号等都会产生大量的电磁能。大部分无源雷达的作用范围是30兆赫至3千赫，这个频谱范围包括地面数字电视广播（DVB-T，包括30～300兆赫以及300兆赫～3千赫次频段），调频广播（88～108兆赫），数字广播（DAB，174～240兆赫）以及L波段（1～2千赫）信号，这些都是无源雷达研制者热衷使用的波段范围。无源雷达监测这些频谱，侦察从目标反射的调频信号或DAB/DVB-T信号。通过1个或几个接收器，无源雷达能够监测指定空域或360°侦察空中目标。无源雷达不是一个新概念。1935年，苏格兰物理学家罗伯特·华特森·沃特在英格兰中部北安普敦郡达文特里镇附近进行过一次开创性的试验，利用BBC短波（1.8～30兆赫）无线电发送器侦察到1架英国空军（RAF）的“黑福德”重型轰炸机，验证了无源雷达的可行性。在试验中，沃特将2个接收天线分别部署在距BBC发送器10千米的位置，通过探测飞机对无线电波的干扰，沃特和他的同事侦察到了“黑福德”轰炸机。重要的是，这次试验证实了雷达具备探测飞行器的能力，且促使二战期间所有主要交战国都开始开发这项技术。当前，尽管地基防空侦察广泛采用传统雷达，但无源雷达技术仍然在不断发展。

ERA公司研发的无源雷达

捷克是研究地基对空监视无源雷达的领跑者，从20世纪60年代就开始开发无源雷达。

2013年5月，该公司发布了“寂静卫士”无源耦合定位（PCL）系统。2014年4月，“寂静卫士”部署至波希米亚西部，以支援当地捷克军队。ERA公司目前正在对“寂静卫士”无源雷达样机进行最后的试验和作战评估，并正在就生产合同与捷克军队进行蹉商，计划于2015年向捷克军队正式交付该雷达。

“寂静卫士”无源雷达集成在桅杆顶部。该雷达利用1个环形阵列天线来探测从各个方向反馈回来的无线电波。“寂静卫士”的作用距离是150千米，可以与其他防空装备共享输出信号，比如遵循ASTERIX（欧洲空管多用途结构化雷达监视信息交换标准）以及北约AWCIES（空域指挥控制系统通用信息交换标准）通信协议的指挥控制中心。在2014年“联合远景”演习中，ERA公司将向北约成员国演示“寂静卫士”雷达。届时，北约将试验盟军实现信息与情报系统互操作的可能性。

空客防务与航天公司研发的无源雷达

欧洲空客防务与航天公司透露，已经研制出一种无源雷达样机。该雷达主要由该公司自主投资，已得到了一些欧洲国家军队的支持。该雷达样机已经进行了数次战地试验，且正在改进之中。空客防务与航天公司认为该雷达将于“2017年达到全尺寸产品阶段”。

2014年5月，英国民航局授予该公司一项可行性研究项目以鉴定这项技术是否能够应用于空中交通管理。

据该公司称，该雷达能够提供一项前所未有的性能，即在世界上首次综合利用调频电台DAB和DVB-T的实时信号。当接收调频电台信号反射时，该雷达的探测范围高达200千米；而使用DAB或DVB-T信号能够探测到40千米范围内的小型飞行器。该公司的设计中还包括1个任务规划工具，从而确定雷达部署的最佳地理位置，使其能够更好地利用空中的甚高频（VHF）信号。该雷达的整体结构是一根天线，固定在13米高的桅杆上，整套系统能够安装车辆上。

空客防务与航天公司在2012年7月发布了这种无源雷达，并透露已为德国联邦军事技术与采购办公室提供了1套演示系统，且已经在德国南部的斯图加特机场鉴定了雷达的对空监视能力。

空客防务与航天公司自从2006年开始研制该雷达，最初试验了雷达探测到调频广播信号干扰的能力。进一步研究后，该公司在2011年将该雷达的探测范围拓展至DAB和DVB-T信号。该雷达每0.5秒进行1次图像刷新，它能够探测到12000米高空中的飞行目标。当利用调频广播信号探测从飞行物体反馈回来的信号时，该雷达能够提供约500米精度的定位；但使用DAB和DVB-T的反馈信号时，定位精度可提升至10米。

空客防务与航天公司认为，该雷达能够在防空中发挥“填补空白”的作用。在军方或者民事空中交管部门的传统雷达作用距离之外，或者环保法规禁止部署传统雷达以避免电磁污染时，无源雷达的部署能够提供区域对空监视。

英德拉公司研发的无源雷达

西班牙的英德拉系统公司也在大力研究和开发无源雷达，目前正在实施无源阵列逆合成孔径雷达自适应处理（APIS）项目。英德拉公司雷达的先进之处在于，采用逆合成孔径雷达（ISAR）技术产生移动目标的高精细雷达图像，其清晰度足以用于目标识别。这使雷达操作员能够区分民航客机、军用飞机、无人机以及导弹，从而极大地提高了目标分辨能力。英德拉公司的APIS无源雷达通过探测到民用电视信号受到的干扰，以辨识空中目标。该公司声称ISAR雷达的应用使APIS成为世界上第1部高分辨无源雷达。

在欧洲防御局（EDA）的支持下，英德拉公司已经完成了该雷达的研发和性能演示，并在2013年为EDA演示了这些功能。作为APIS项目主承包商，英德拉公司还获得了意大利的电信全国高校联盟（CNIT）、Vitrociset电信和电子公司、西班牙阿尔卡拉大学、塞浦路斯大学以及匈牙利科学院的技术支持。

Selex公司研发的无源雷达

意大利的Selex ES公司正在稳步推进AULOS无源雷达的研究工作。该雷达采用FM和DAB/DVB-T信号以跟踪低可观测性空中目标，以及在几百千米范围内的低飞目标。该公司声称，AULOS雷达能同时探测和跟踪数个雷达反射面小的目标，并确定这些目标的位置和高度。endprint

Selex ES公司开发了2种型号的AULOS雷达—AULOS-2D和AULOS-3D，前者设计为固定型，监控范围可覆盖90°扇面空域，利用FM信号探测空中目标，并提供目标距离与方位信息；而AULOS-3D则能够提供目标高度。Selex ES公司在2013年巴黎航展上展示了AULOS雷达。由于其设计减少了电磁辐射而带来了环境利益，该雷达获得了由意大利工业研究协会授予的奥斯卡梅西奖。

泰利斯公司研发的无源雷达

法国的泰利斯公司近20多年来一直致力于无源雷达的研制，侧重研究利用FM信号进行目标侦察的技术。该公司无源雷达生产部门经理吕克·约里波瓦透露，泰利斯工程师们在2005年前后也对DVB-T信号的使用进行了试验，近年来更是综合利用FM和DVB-T信号以获得三维信息。约里波瓦说：“泰利斯公司研制的雷达样机已经在世界不同地点进行了20次的无源雷达技术演示试验。”

这一技术由该公司与法国的武器装备总署（DGA）军事采购部和欧盟共同投资。泰利斯公司在这个领域研发的产品还包括在2010年7月14日巴黎国庆日庆典上用于空中侦察的国土警报器（HA-100）。该公司称，量产型HA-100雷达将会在几个月后推出，它可能利用FM信号，也可能利用DVB-T信号，或者是两者都用。

其他公司无源雷达的研发现状

美国开发的无源雷达有洛克希德·马丁公司的“沉默哨兵”雷达。“沉默哨兵”雷达于1998年发布，已经进行了一系列的试验，已验证了其对固定翼作战飞机和直升机的侦察能力。“沉默哨兵”雷达能够安装在固定阵地或集成在车辆上以快速部署。它利用FM信号反馈来探测空中目标。该公司强调，利用FM信号反馈和VHF信号反馈的最重要的特点之一就是，这些信号不会像其它频率信号那样容易受到影响和削弱。此外，VHF信号在白天和黑夜都很容易被探测到。“沉默哨兵”至少需要利用3个广播信号源来确定目标位置。无源雷达的探测范围大约为220千米，根据不同配置的天线，能够监控60°方位或360°全方向，其监控高低角为50°。“沉默哨兵”雷达每8秒就更新一次覆盖范围，且拥有足够的处理能力来同时跟踪200多个目标。

英国的BAE系统公司正在与英格兰南部的Roke Manor研究中心合作研发“手机雷达”（Celldar）系统。与上述无源雷达采用FM信号、DAB信号以及DVB-T信号不同，“手机雷达”的原理是探测民用GSM数字手机通信网信号的干扰，工作频段为380兆赫～1.9千赫。“手机雷达”的样机于1999年完工，据报道2002年BAE系统公司加入了该项目。此后再未有关于该项目的进展或“手机雷达”性能细节的消息披露。

南非也在推动无源雷达的研制。根据2013年9月的消息，Paralax电子公司与CSIR防御电子公司和开普敦大学已经研制出了一部无源雷达样机。目前已对位于南非西开普省的三个接收器进行了试验，验证了雷达在150千米范围内探测民航飞机的能力。

无源雷达能否替代传统雷达？

无源雷达具有许多优点，尤其是反辐射导弹（ARM）对其干扰和攻击所产生影响较小，然而，这种技术是否能够在未来代替传统雷达进行地面对空监视呢？

ERA公司的商业总裁安德杰·克洛斯特认为，这项技术的应用之一包括用于“填补空白”技术的运用，比如能够监视现役传统雷达无法覆盖的空域范围。例如，一个国家可能在其领土范围内安装多个对空监视雷达，为其提供平原或丘陵地区的防空侦察能力，但是由于诸如RF信号无法穿透岩石等原因，山地条件下传统雷达的侦察能力有限。此时，可将无源雷达部署到峡谷中，防止作战飞机低空飞行的方式避开传统雷达的监视。无源雷达还有一个优点，它们不需要自己产生RF信号，因此与传统雷达相比经济成本较低。

同样，空客防务与航天公司也认为，无源雷达可以应用于“通过填补（传统）雷达能力空白而增强对空监视能力，比如，在山地或居民区附近，无源雷达可能会显得极为重要，因为它可以避免发射RF信号以减少电磁污染”，还有就是无源雷达“是一种为重要基础设施、军事设施以及大型活动提供防护的效费比高的方式”。但是，泰利斯公司认为，“无源雷达不会代替传统雷达”，“无源雷达更适合在93～185千米距离内提供低空或超低空侦察能力。”

无源雷达不可能在短期内代替传统地基对空监视雷达的原因之一可能是因为其目标分辨率仍然较低。空客防务与航天公司的无源雷达在探测小型飞机的时候有20米的误差。在提供“填补空白”能力时，这个误差是可以接受的；但是不足以为防空导弹提供火控信息。尽管如此，无源雷达仍然具有发展前景—以低成本、高可靠性的方法来增强现有地基对空监视雷达网络。endprint