近岸目标探测的发展趋势∗

吴 帅 谢春思 李进军 李 强

（1.海军大连舰艇学院研究生管理大队 大连 116018）（2.海军大连舰艇学院导弹与舰炮系 大连 116018）

1 引言

近岸目标的精确探测对渡海登岛作战有着极其重要的作用，然而复杂的地理背景给探测和识别带来了很大的难度。与远海探测不同，近岸目标探测的背景不再是以单一的海面为背景，而是更加复杂的地理背景。岛屿，海岸及大陆交织在一起，为目标的探测带来了不小的困难，同时，近岸的商船、渔船等非军事目标也会对目标的探测带来干扰，加大了对近岸目标探测的难度［1］。由于近岸作战的复杂性的地理背景，常规的探测技术已经不能满足精准探测和识别的要求。目前解决近岸目标探测问题，主要有红外成像技术、复合制导技术、人在回路技术等，这些技术各有利弊，仍然需要更加先进的探测、制导技术来满足复杂环境下的对近岸目标的探测。

2 近岸目标探测存在的困难

近岸海域背景的复杂多变，给近岸探测目标带来了异常的困难。在远海作战时，舰船在广阔的航洋中，目标的背景单一，雷达回波明晰，目的性强，很容易从海洋背景下探测和识别，而在近岸海域的环境，岸岛背景复杂，军用船只与民用船只混杂在一起，雷达回波干扰严重，很难从这样复杂的背景中提取到目标舰船信息。总的来说，对近岸目标的探测主要存在以下几个难点。

2.1 岸岛复杂的地理环境

近岸地理环境复杂多变，有毗邻的港湾，星星点点的岛屿，高低起伏的山峰，茂密绵延的森林以及不同质地的陆地等自然背景，还有岸边的各种设施，林立的高楼、营区、码头等人工建筑［2］。这些物体构成了近岸复杂的地理背景。并且，不同材质的物理背景对雷达回波信号都会带来不同程度的影响。在近岸地区，小坡度、低地势的沙土对雷达回波的信号较弱，而悬崖、礁石、高大的建筑物则将会形成强杂波背景。消除复杂多变的地理背景带来的强杂波干扰，是近岸目标探测的重难点之一。

2.2 对港湾内目标的探测与识别

近海岸的地势千变万化，带来的探测难度也是各有差异。其中最为复杂的也是最难探测和识别的就是对港湾内的敌船的识别。复杂的陆地背景本来就给探测带来了不小的难度，如果目标进入了港湾内，狭窄的海道，林立的峭壁将是所探测目标天然的屏障，将使得其更好地隐匿其中。如何从狭窄的海湾这样的地理背景中提取目标船只的信息，也是对近岸目标探测和识别的一个挑战。

2.3 民用船只的干扰

近岸目标探测的困难除了地形复杂外，还有就是近岸民用船只较多，目标密集。在近岸目标探测和识别的过程中，停泊在码头或者是低速行驶的商船、游船或者渔船，都会加大对目标舰船的探测和识别的难度。此外，对我方舰艇有威胁的目标也可能藏匿其中。如何从鱼龙混杂的众多目标中分辨出要跟踪和打击的军事目标，是一个亟待解决的重要问题。面临密集的目标环境，传统的雷达导引头将变得无所适从，贸然攻击可能会误伤中立或民用目标，引发不必要的麻烦，放弃攻击又将贻误战机，使目标得以逃脱。此时，需要更加先进的探测技术，从众多的干扰目标中准确地分辨出有价值的目标。

3 国内外对近岸目标探测的技术

由于近岸复杂多变的物理背景，所以针对不同的物理背景，应该实行不同的探测方式，使得探测效果达到最佳。适用于深海的一些探测方法在近岸目标探测已经不再适用。例如，在远海探测时，当导弹丢失最初的跟踪目标后，它会自动在该海域重新搜索，以便可以重新捕获目标或者找到另外合适的目标，然而，近岸目标探测时，重新捕获的目标可能是错误的，再捕获的难度也会大许多。此时，需要适用于近岸探测的探测方式和更加前沿的科学技术来解决对岸探测和识别的问题。目前，对于近岸探测的技术主要有红外成像/人在回路组合制导、红外成像/雷达组合制导、合成孔径雷达等探测技术，还有针对岸岛和雷达的特性采用的针对性的战术。

3.1 红外成像/人在回路组合制导

红外成像制导技术主要是利用目标本身发出的红外辐射对目标进行探测和跟踪。红外成像导引头主要由红外成像器、信息处理机、随动稳像平台、上位机接口和配套电路等组成［3］。作为一种光学探测设备，红外成像导引头可以在复杂地物环境下，有效区分出陆岸目标和海上舰船，对陆岸复杂背景下停泊或航行的舰船具备很高的分辨能力；且具有抗干扰能力强、能够夜间和准全天候使用的优点，但是探测距离有限，对于天气的要求较高，雨天、雾天都会对探测效果产生严重的影响。而采用人在回路控制技术，通过双向武器数据链完成目标的识别和捕捉。人在回路控制技术可以在复杂背景下完成目标的捕获，并且可以用来对付移动目标和实时评估战场毁伤情况，但是人在回路控制增加了武器控制员的负担并增加了控制平台的危险系数。红外成像加人在回路技术提高了对近岸目标的探测能力，但是，对系统操作人员的素质要求较高，同时仍然会受到天气的一定影响，并且弹用数据链会成为对抗干扰破坏的重要环节。

3.2 雷达/红外成像复合制导技术

雷达/红外成像复合制导是满足在拥挤的海岸环境内，高度准确选择目标需要的成本最低、风险最小的方法。其中，雷达导引头可以全天候使用并且具备较高的距离分辨力，可以准确获取目标的距离信息；红外成像导引头对于复杂背景下的目标具有较高的分辨力，能有效解决近岸港内背景中目标的检测识别难题［4～7］。雷达/红外成像复合制导技术的关键是红外成像导引头图像处理算法、双模导引头信息融合方法以及弹载任务计算机任务调度算法研究。对近岸目标的精准探测，必须充分发挥两种探测器在弹载任务计算机的控制下协同工作，充分利用两种探测器获取的空间、时间、频谱等多维的特征信息进行数据融合处理，完成对干扰模式的识别和对抗场景的分析判断。

3.3 合成孔径雷达导引头

合成孔径技术利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一个较大的等效天线孔径，通过对所获取信号进行存储和专门处理，能够获得良好的角度分辨力［8］。与电视成像和红外成像相比，合成孔径雷达的优点是可以在各种不利天气条件下成像，成像的结果可以用于分辨海上多目标，同时，可以提供目标的位置、距离、方位信息。但是，合成孔径雷达的分辨率越高，扫描的天线波束就越窄，扫描成像的空间就越有限。

3.4 针对性的探测技术

近岸地形的复杂程度，会给雷达的探测带来不同程度的影响。针对不同的地形，探测的方式也各不相同，对于有港湾的地形和一般的海岸探测雷达的开机距离及雷达的搜索扇面都有所调整。在科学技术水平有限的情况下，面对不同的地形针对性的探测方式能够有效地减少复杂的背景带来的杂波影响。

3.4.1 对海湾内目标的探测

考虑到近岸复杂的地理背景对雷达探测带来的影响，针对不同的地貌特征应用不同的探测技术，能够巧妙地避开复杂背景带来的杂波影响，从而实现对目标有效的探测。

对近岸海湾内的目标进行探测，如图1所示的DABCE海湾，海湾内有目标M，在雷达自导头最大作用距离L内岸边反射对自导头发现目标无影响的区域为AOB，此时，为了避开近岸反射的影响，雷达自导头的搜索角β应小于∠AOB，同时需要满足AB≥2L⋅tan) 2，也就是要求海湾比较开阔，导弹才能发现海湾内的目标M。这样的探测方法只能探测到靠近海岸的目标，对海湾内部的目标的探测仍然存在困难［9］。

图1 雷达对港湾目标的探测

3.4.2 对近岸目标的探测

反舰导弹对在近岸海域航行舰船探测时，为使导弹有效探测到在近岸航行舰船，必须使导弹末制导雷达只捕捉预定目标，而不捕捉海岸。导弹对海岸附近目标进行探测时，影响导弹捕捉目标的因素主要有：目标到海岸的距离、末制导雷达搜索区的大小和导弹自控终点的散布特性等。其中用于衡量导弹攻击近岸目标能力的主要指标是：导弹既能有效捕捉到海上目标，而又不捕捉到海岸的目标到海岸最小距离Rmin。图2反舰导弹对近岸目标的探测。当导弹飞到自控终点，末制导雷达开机搜索目标，以雷达开机后在方位上搜索一周也捕捉不到海岸，此时目标到海岸距离，作为目标到海岸的最小距离。导弹在实施近岸攻击时，只能攻击在最小距离以外航行的目标舰船。其模型如图2所示，以海岸面向目标一侧的两个最外突出点作一直线L作为基线，取目标到基线L的距离MD，作为目标到近岸的距离，要保证导弹在搜索一个周期后，其搜索区仍不与近岸接触，则目标到近岸的距离R=MD 应大于 ME ，根据计算条件 Rmin=ME［10～11］。

图2 雷达对近岸目标的探测

4 近岸探测的发展趋势

在近岸复杂环境的干扰下，完成对目标的探测，并且能够从密集的多目标的环境中选中理想目标，进行实时跟踪，对目前的雷达的探测技术是一个很大的挑战，仍然需要不断的探索和研究。随着科学技术的飞速发展，更多先进的科学技术必将应用于雷达探测领域。雷达对近岸的探测将向着细微化、模块化、智能化方向发展，使探测更加的高效、精确。

4.1 微系统技术的应用

微系统是以微电子、光电子、微机电系统（MEMS）为基础，结合体系架构和算法，运用维纳系统工程方法，将传感、通信、处理、执行、微能源等功能单元，在维纳尺度上采用异构、异质等方法集成在一起的微型系统［12～14］。微系统可以大大减小雷达的体积，提高集成度，通过一个芯片能够集成发射、接受、模数及信号处理等功能。这就使多模射频，模块化的复合制导、协同工作成为可能，将大大提高雷达对多样化目标、复杂化环境的探测和识别的能力，更好地适应未来战场。同时，微系统的应用使得雷达具有多功能、低成本、小型化、高稳定、低功耗等特征，能够有效降低装备的负载和功耗，提高装备稳定性，加快作战反应速度。

4.2 AI人工智能

近年来，随着人工智能的蓬勃发展，人工智能已经逐渐走进各个领域。人工智能在雷达领域的应用，必将产生翻天覆地的变化，这将大大的提升雷达对数据信息的采集和处理能力，对多目标的分析、识别和探测能力以及准确地跟踪目标区分假目标的能力。同时，为指挥人员的决策提供实时的目标信息。人工智能的应用将使得雷达真正地成为导弹的眼睛，计算机强大计算能力、丰富的数据储备能力、高效的运转速度，能够充分地对所“看”到的目标进行图像处理、模式识别、图像理解，提取获得其中相应场景的三维信息［15～16］。人工智能雷达对近岸目标的识别的困难将提供一个很好的解决方案，使探测和识别更加的精确。

4.3 太赫兹雷达

太赫兹波是指频率介于0.1THz～10THz之间的电磁波，其波长范围为0.03mm～3mm。太赫兹波在电磁光谱中的位置位于微波和红外辐射之间，由于其在光谱中特殊的位置，因而太赫兹波具有指纹特性、透射、安全等优越的性质［17］。太赫兹雷达相比传统的微波雷达，其波长更短，可以对目标实现高精度的成像。同时，太赫兹雷达对运动目标的多普勒频移较大，对于缓慢移动物体的识别更有优势［18］。其次，太赫兹雷达具有反隐身特性，太赫兹频段具有很宽的带宽，吸波材料对隐形之外的电磁波没有吸波效果，有利于对隐身目标的探测。而且，由于太赫兹特殊的波段，也使得其有很强的抗干扰的能力。

5 结语

本文就近岸目标探测这一热点问题展开了探讨，总结了目前现有的对近岸目标的探测和识别的技术，并根据现有蓬勃发展的新科技技术结合近岸目标探测的需要，分析了未来近岸目标探测技术的发展趋势。近岸目标的探测的准确性对近岸目标打击有着极其重要的作用，如何充分地发挥新兴技术的优势，从复杂的近岸背景环境中准确地探测和识别目标还需要进一步的研究。