国外雷达技术新进展概述

doi:10.3969/j.issn.1001-893x.2020.02.020引用格式:鉴福升,李洁,李迅,等.国外海岸警戒雷达现状与发展趋势[J].电讯技术,2020,60(2):245-250.[JIAN Fusheng,LI Jie,LI Xun, et al.Status and development trend of foreign coastal warning radars[J].Telecommunication Engineering,2020,60(2):245-250.]国外海岸警戒雷达现状与发展趋势*鉴福升**,李　洁,李　迅,罗　军,赵东伟(海军研究院,北京100036)摘　要:海岸警戒雷达是领海㊁专属经济区目标监视的重要手段㊂介绍了国外海岸警戒雷达发展历程㊁现状和特点,从目标多样性㊁环境复杂性㊁任务多元性三个方面分析海岸警戒雷达面临的挑战,指出未来海岸警戒雷达应该是开放式㊁闭环结构,模块化㊁网络化,多体制并存,综合集成,无人值守㊂关键词:海岸警戒雷达;目标监视;发展现状;发展趋势开放科学(资源服务)标识码(OSID):微信扫描二维码听独家语音释文与作者在线交流享本刊专属服务中图分类号:TN959 文献标志码:A 文章编号:1001-893X(2020)02-0245-06 Status and Development Trend of Foreign Coastal Warning Radars JIAN Fusheng,LI Jie,LI Xun,LUO Jun,ZHAO Dongwei(Naval Research Academy,Beijing100036,China)Abstract:Coastal warning radar is an important means of target surveillance in territorial sea and exclusive economic zone.This paper introduces the development history,status and characteristics of coastal warning radar abroad,analyzes challenges faced by coastal warning radar from three aspects:diversity of targets, complexity of environment and diversity of tasks.It points out that the future development direction of coast⁃al warning radar should be open and closed-loop structure,modular and networked,multi-system coexis⁃ting,integrated and unattended.Key words:coastal warning radar;target surveillance;development status;development trend0　引　言海岸警戒雷达是海岸防御的 眼睛”,其主要任务是保卫海岸线㊁港口及主要海上航道以防敌方入侵,同时还承担对付海上走私㊁偷渡㊁海盗以及监测风电场和其他近海设施等多种任务㊂海岸警戒雷达可以昼夜监视当面海域的海面㊁低空目标,及早发现敌舰㊁敌机,及时准确地测定目标的有关情报,为指挥决策机关提供可靠的情报,为岸防武器系统提供目标指示㊂海岸警戒雷达种类较多,有常规微波视距雷达㊁超视距雷达㊁气球载雷达㊁宽带成像雷达等,其功能任务㊁技术体制㊁使用特点均有所不同㊂本文介绍了海岸警戒雷达的发展历程㊁现状,梳理了国外海岸雷达发展特点,分析了海岸警戒雷达面临的挑战,提出了发展趋势,可供该领域相关人员参考㊂1　国外装备发展现状及特点1.1　发展历程海岸警戒雷达从20世纪30年代开始使用,最先是收发分置的双基地体制雷达;40年代,单基地㊃542㊃第60卷第2期2020年2月电讯技术Telecommunication Engineering Vol.60,No.2 February,2020***收稿日期:2019-07-13;修回日期:2019-10-01通信作者:jianfushengdoc@常规对海雷达得到应用;由于常规视距雷达受地球曲率限制对海探测距离近,从50年代开始,天波㊁地波㊁微波等多种超视距体制雷达得到各大国高度重视并不断发展;60年代末,美国开始应用系留气球雷达系统,用于低空目标探测㊁海上缉私;70年代至90年代,无源雷达㊁宽带成像雷达陆续应用于海岸监视㊂进入21世纪以来,随着各种新技术的应用,不同技术体制的海岸警戒雷达得到进一步发展㊂1.2　发展现状欧美等西方发达国家的海岸警戒雷达技术先进,性能优良,其中较典型的有法国的海岸监视者(Coast Watcher,CW)系列㊁德国的SPEXER-2000㊁丹麦的SCANTER系列㊁美国的LCR-2020等[1]㊂1.2.1　法国装备(1)CW10海面近程监视雷达该型雷达由泰勒斯(Thales)公司和日本古野(Furuno)公司联合开发,采用波导裂缝天线,两坐标,工作在X频段,对海最大作用距离约10nmile (RCS为1m2),主要用于法国港口安全项目,与船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)㊁光电㊁声呐等设备集成使用,实现对近距离海岸目标的探测和识别㊂该型雷达采用了开放式架构设计,天线㊁收发部件为商用货架产品(Commercial Off-The-Shelf, COTS);专利数据自适应处理技术,能在恶劣海况㊁天气等状况下可靠发现㊁跟踪RCS小至1m2的目标㊂(2)CW100对海对低空全固态监视雷达该型雷达由泰勒斯公司生产,采用旋转抛物面赋形天线㊁固态发射机,两坐标,工作在X频段,主要用于海面低空目标监视,可架设于海拔1000m的高地,对海最大作用距离约70nmile(RCS为100m2),对低空约85km(RCS为3m2)㊂基于COTS的开放式体系架构,中频数字化,功能实现软件化;专利数据自适应处理技术;可靠性高,MTBCF(Mission-Time-between-Critical-Failure)达8750h,1年仅需一次例行性维护,无人值守,组网能力强㊂(3)CW200地波超视距雷达法国宇航实验室ONERA研发,采用固定安装阵列天线,两坐标,工作在HF频段,对海探测范围为90°,最大探测距离约200km,主要用于领海和专属经济区监视㊁渔业监视㊁海岸监视㊂1.2.2　德国装备德国2011年开始投入使用的SPEXER2000是全球第一个采用有源相控阵体制的高性能岸用对海警戒雷达,由Cassidian公司研发,X频段,有源相控阵体制,电扫范围120°,对橡皮艇大小的目标作用距离为20km,用于海岸线㊁海上基础设施和港口的监视与安全防护㊂该雷达可在极端气象条件下对海上目标(如游泳者㊁橡皮艇㊁船舶等)以及低空飞行目标(如飞行高度较低的直升机㊁轻型飞机和无人机等)进行自动检测㊁分类和跟踪,可以很容易地集成到更大的沿海安全系统之中,与光电传感器㊁蛙人防御系统和基于计算机的指挥与控制设备协同工作㊂1.2.3　丹麦装备丹麦SCANTER5000系列对海对低空全固态监视雷达由Terma公司研制,工作在X频段,两坐标,采用全相参技术体制并具有软件定义功能,可满足船舶交通管理系统(Vessel Traffic Service,VTS)㊁海面监视㊁各种气象条件下小目标检测以及支持搜索与救援任务的近距离低空探测等多种应用㊂该雷达采用了频率分集㊁时间分集㊁专用信号处理方式,海杂波抑制㊁小目标检测能力强㊂功能实现软件化,可根据需要选配不同尺寸雷达天线㊂SCANTER2000系列在SCANTER5000系列基础上进一步提高了可靠性㊁测试性水平,同时将数据处理与信号处理进行了集成优化,使其在恶劣天气下对各类目标特别是小目标的检测跟踪能力更强㊂1.2.4　英国装备凯尔文㊃休斯公司(Kelvin Hughes)的岸基系统(Shore Based System,SBS) 锐眼”(SharpEye)雷达系列全部采用X频段和S频段传输,固态发射机,利用同时多脉冲专利技术,可同时探测到近距离㊁中距离和远距离目标;模块化㊁标准化设计,集成方便;数字化㊁软件化,互操作能力强,可扩展能力强;收发冗余设计,切换速度快至1s,可靠性高;网络化设计,远程操控㊁维护保障㊂1.2.5　美国装备ITT公司生产的LCR-2020海岸警戒雷达,采用旋转抛物面赋形天线和行波管发射机,工作在C 频段,最大作用距离约100nmile,用于中近程对海对低空监视㊂该雷达具备独特的 自动分区工作”能力,可对不同区域采用不同的探测信号和处理方式;具有高㊁低波束,高波束减少了海杂波影响适合对低空探测,低波束适合对海探测;采用模块化设计和开放式架构,可作为单部雷达使用,也可多套雷达组网使用㊂同时,该雷达也可以与其他传感器进行一体化集成,㊃642㊃电讯技术 2020年比如ITT 公司推出的SABER2020海岸监视系统中就包含了LCR2020雷达㊁声呐系统㊁电子支援系统㊁数据链和指控系统等㊂1.2.6　俄罗斯[2]俄罗斯 台风”公司研发的独石-B(Monolit-b)车载型机动雷达系统,主要担负对海面目标和低空目标的探测㊁跟踪㊁分类,以及多站/多平台信息综合处理㊁反舰导弹目标指示等任务㊂该雷达具备两种超视距探测手段,一是利用大气波导效应(概率性事件)的主动微波超视距探测,X 频段,最大作用距离250km;二是利用对流层散射效应(全时存在)的被动探测,频率范围1~10GHz,最大作用距离450km,需要通过双站协同工作完成目标定位㊂1.2.7　加拿大[3]雷声公司研制的第三代高频表面波雷达(图1)能够探测低空飞行目标㊁高空威胁以及大中小型水面舰艇,用于监视200nmile 专属经济区内的海上交通情况,还可用来保护渔业和海洋环境㊂该雷达采用开放式架构,软件定义功能,广泛应用COTS 技术;采用虚拟孔径技术,增强小目标的检测跟踪能力,对19m 拖网渔船作用距离可达230km;智能化自动选频工作,电磁环境适应能力强;可与AIS 等相关设备数据自动关联使用㊂图1　加拿大第三代高频表面波雷达1.2.8　澳大利亚装备SECAR 地波超视距雷达由Daronmont 公司研制,采用固定安装㊁收发分置阵列天线,两坐标,工作在HF 频段,用于全天候海岸警戒㊁经济资产保护㊁反走私㊁天气监视㊁偷渡监视和海上交通管制㊂其方位范围为120°,最大探测距离300~450km㊂1.2.9　以色列装备以色列Elta 公司的EL /M-2226海岸监视雷达采用调频连续波,X 频段,对巡逻艇类目标作用距离约30nmile,具备ISAR 成像功能,用于在恶劣海况条件下探测海面小目标,特别适合探测中远程小型目标,具有自动目标探测和跟踪(无需人员操作)㊁高的距离分辨力和距离/方位精度等特点,并可以和光电等其他传感器集成使用㊂除上述雷达外,瑞典的海岸 长颈鹿”(CoastalGiraffe)㊁俄罗斯的 向日葵”(Sunflower)地波超视距雷达㊁意大利的TPS755(改进型为828)主动微波超视距雷达和 冥王星”(Pluto)雷达也是海岸警戒雷达的重要成员㊂1.3　发展特点分析国外海岸警戒雷达,其特点主要表现在以下几个方面:软件化水平不断提高;精细化探测能力强;多功能㊁三坐标雷达逐渐出现;超视距㊁雷达发展更加重视;集成组网使用,可靠性高㊂(1)普遍采用开放式体系架构,大量应用COTS 技术,软件化水平不断提高美国国防部早在20世纪90年代就开始推行开放式体系架构的设计理念,全力推动通用㊁开放的雷达系统体系架构应用研究,以降低寿命周期费用,提高性能和加快产品升级㊂随着电子技术快速发展,计算机处理能力不断增强,主流的雷达装备普遍采用了开放式结构,大量应用COTS 技术,数字化㊁软件化水平越来越高㊂(2)精细化探测能力强法国Thales 的CW 系列雷达和丹麦Terma 的SCANTER 系列雷达均为X 频段,采取了专用信号处理算法,能对慢㊁中㊁快速小目标进行分别处理,在恶劣气象环境下(大雨)仍然可以获得较好的海面小目标检测能力㊂美国的LCR2020雷达,采用了高低波束,海空双通道处理技术,而且能够按方位自动分区工作,以实现不同探测区域的最佳探测㊂(3)多功能㊁三坐标雷达逐渐出现沿海附近日益增多的低空飞机和小船对岸基雷达的多功能㊁三坐标探测提出了需求㊂德国的SPEXER-2000型监视雷达,X 频段,有源相控阵体制,数字波束形成,重点突出了多功能任务㊂该雷达㊃742㊃第60卷鉴福升,李洁,李迅,等:国外海岸警戒雷达现状与发展趋势第2期对微弱目标有良好的探测能力,能够自动区分目标类型,兼具对直升机的引导功能和武器指示功能,且具有极佳的电子战能力㊂(4)超视距㊁宽带成像雷达发展更加重视视距雷达探测距离受到架高限制,海域覆盖范围较小,为此各海洋大国均发展了相应的超视距雷达,比如俄罗斯的独石-B微波超视距雷达和 向日葵”地波超视距雷达㊁澳大利亚的SECAR地波超视距雷达㊁加拿大的SWR系列地波超视距雷达,探测距离达到400km㊂为增强目标识别能力,宽带成像技术也得到应用,如以色列的EL/M-2226雷达,具备ISAR成像功能㊂(5)集成组网使用,可靠性高,支持无人值守现今,国外对海雷达均具有较强的远程监控和组网能力㊂如:美国的LCR2020雷达即可独立值勤,也可作为SABER-2020海岸监视系统的配套设备,与光电㊁声呐㊁电子侦察㊁技侦等多手段一体化集成综合运用;法国CW100雷达MTBCF达到8700h,每年只需一次例行检修,6部CW100与C2值勤系统组网实现山上无人值守㊁山下集中值勤;瑞典Giraffe等雷达也具有可靠性高㊁组网能力强的特点㊂2　海岸警戒雷达面临的挑战随着海上经济快速发展㊁世界形势不断变化,来自海上的威胁日益增多,海岸警戒雷达面临严峻的挑战㊂(1)目标密集复杂,小目标占比增大近岸活动的船只多㊁分布密集㊂正常来往的商船㊁货船,执行任务的军用舰艇㊁海警船㊁渔政船,渔船群,外军㊁非法活动船只等,特别是小目标数量越来越多,如小艇㊁小木船㊁潜望镜等,在高峰期一部雷达当面海区100km范围内,常常会有几百到上千批海面目标,这需要不断提升雷达数据处理容量㊂探测㊁分辨密集分布的小目标,则要求雷达具备高的距离㊁方位分辨力㊂船只类型多,差别大㊂在RCS方面,从0.1m2到上万m2,动态范围达到50dB甚至60dB以上,对雷达的杂波抑制能力和瞬时动态都提出了挑战㊂在机动速度方面,从0到70多节,甚至上百节,要求雷达的录取跟踪适应性要强,不仅需要强的低速目标检测跟踪能力,也要具备高机动目标跟踪能力㊂低空目标越来越多㊂常规海岸监视雷达大都架设在沿岸高地,对低空目标探测具有天然优势㊂目前的海岸雷达对低空的常规直升机㊁固定翼飞机可以正常发现,但数量正在急剧增多的无人机对当前的海岸雷达提出了挑战,这类目标RCS更小㊁飞行高度更低且机动性能更强㊂特别是巡航导弹的发展,掠海飞行高度低至7~15m,射程可达2500km,发射平台多样,已经成为海岸雷达的现实威胁㊂(2)近海环境复杂,有源干扰增多海杂波是影响海岸雷达海面目标监视能力的一个主要因素,面对低慢小目标的探测,海杂波抑制问题更加突出㊂关于雷达海杂波的理论研究一直没有取得大的突破[4],目前大部分的成果应用仍然主要集中在对实际海杂波数据的统计特性研究方面[5-6],海岸雷达的海杂波抑制能力亟需提高㊂由于沿海经济的快速发展,海岸警戒雷达工作电磁环境正在变得更加复杂,比如周边工业无线电㊁海上风电场等㊂雷达不仅需要适应这些无意的干扰,战时还会面临敌方有意的电磁干扰,甚至可能受到电磁攻击㊁反辐射弹打击㊂(3)任务多元,探测能力要求高海岸警戒雷达探测范围需要全时全天候覆盖专属经济区,甚至更远㊂对专属经济区内重点目标㊁重点区域全部目标能够及时发现㊁连续跟踪,而且能够准确识别㊂为能有效应对无人机㊁巡航导弹等新的威胁,海岸警戒雷达需要提供更高质量的情报,能够与武器系统交联,实现搜索发现㊁跟踪识别㊁目指打击㊁效果评估一体化㊂综上,目标㊁环境及任务的变化,都需要海岸警戒雷达不断提升综合探测识别能力㊂而且考虑到雷达数量大㊁工作时间长,又需要控制雷达采购㊁使用㊁维护保障费用㊂3　未来发展雷达装备发展是作战需求和技术进步共同作用的结果㊂目标的多样化㊁环境的复杂化㊁任务的多元化对海岸警戒雷达提出了更高的要求㊂3.1　雷达形态上,开放式㊁闭环架构,模块化㊁网络化(1)开放式架构,软件化特征更加明显开放式架构的基本特性有:模块化,由一系列功能模块通过搭积木方式组成;可移植性,各功能模块可以运行在不同系统内;可互换性,采用不同方式实㊃842㊃电讯技术 2020年现的功能模块,模块间互换不影响功能的完整性;可互操作性,各模块间可通过标准接口互访㊁互操作;可缩放性,可根据不同的需要增减模块数量;可扩展性,系统功能可灵活㊁方便扩展;易获得,不依赖于特定的供应商;即插即用,各功能模块提供详细的接口定义,系统可自动识别㊂随着宽带高性能射频前端㊁高性能实时计算等技术的发展,雷达的软件化水平将进一步提高㊂雷达构成将逐步由多单元(天馈㊁发射㊁接收㊁信号处理㊁数据处理㊁显示控制等)向三单元(射频收发前端㊁信息处理平台㊁显控终端)发展,如图2所示㊂收发前端和显控终端将越来越简洁,信号数据处理将越来越复杂,越来越精细㊂软件将成为功能实现的关键,算法将成为性能提升的核心㊂图2　未来雷达构成示意图(2)闭环系统,越来越智能软件化雷达的开放式架构,增加接收到发射的反馈,通过记录分析接收的回波数据,自适应调整雷达的工作模式㊁参数,则可以认为雷达具备了认知[7]能力或一定的智能㊂随着大数据㊁云计算㊁人工智能等新技术在雷达领域的快速应用,智能化雷达发展迅速㊂智能雷达架构是开放的,同时又是闭环的,不仅是发射-环境-接收-处理-发射的闭环,而且是数据-知识-应用-更新知识-应用的闭环㊂未来雷达将真正实现 环境自感知㊁处理自适应㊁能力自提高”㊂(3)模块化构建,网络化部署未来海岸警戒雷达将保持架构不变,根据阵地环境㊁功能要求的不同,由标准模块以 搭积木”的方式构建㊂构成雷达的模块㊁功能单元即可集中部署,也可分布式部署,分布式网络化雷达的实用性越来越强㊂3.2　雷达体制上,多功能一体化,多体制并行发展,特殊体制受到重视 (1)多功能一体化随着探测需求的不断增加,海岸警戒雷达必将发展到多功能一体化㊂一是目标及环境探测一体化㊂不仅能够同时兼顾海面㊁低空目标,也可兼顾海态环境信息的获取㊂二是目标搜跟㊁识别㊁打击评估一体化㊂不仅可以对目标搜索发现㊁连续跟踪㊁分类识别,也能够为武器系统提供目标指示,对打击效果进行评估㊂三是探测通信侦察对抗一体化㊂可对目标探测㊁通信[8],也可完成电子侦察㊁电子对抗任务㊂(2)常规视距和超视距雷达并行发展在沿岸㊁毗邻区至100nmile 范围内的警戒监视主要依托常规微波视距雷达,这类雷达工作频段主要集中的S㊁C㊁X,L 频段也可选用,在精细化探测的需求下可能会扩展到Ku 甚至更高频段㊂在沿岸视距至200nmile(专属经济区)范围的常态化监视,则主要依靠两类超视距雷达,一类是微波超视距雷达,这类雷达架设海拔几十米的岸边,利用海面蒸发波导可探测250km 以远的海面目标;一类是地波超视距雷达,架设在平坦的海边,利用高频海表面波可实现海面目标300~400km 的警戒监视㊂200nmile 以远的海域监视,则主要依托天波超视距雷达以及天波发射地波接收方式的天发地收雷达㊂(3)特殊体制雷达受重视为能更好地探测,一些新体制的雷达也正在受到重视发展㊂一是无源雷达㊂不主动发射电磁波,利用外部辐射源完成目标的探测㊂其在反侦察㊁反干扰㊁反隐形飞机和巡航导弹㊁抗反辐射导弹㊁反低空突防方面等诸多优势[9]㊂二是气球载雷达㊂雷达搭载气球升空,拓展探测范围的同时,保持较高的探测精度㊁分辨力㊂气球载雷达低空探测能力强,相对预警机来说,具有留空时间长,效费比高等优点㊂气球升高一般在3km 左右,海面目标探测距离可达200km 以上㊂三是成像识别雷达㊂带来威胁的目标常常是非合作目标,比如无AIS 信息㊁电磁静默,这类目标的识别将主要依赖主动雷达㊂专用于目标识别的雷达有可能得到发展,它将能够全面提取㊁积累目标的宽带像㊁窄带回波特征信息,快速对目标自动识别㊂四是MIMO 多基地雷达㊂随着时间㊁空间㊁相位等三大同步技术的发展,MIMO 雷达㊁多基地雷达也将在海岸警戒雷达得到全面发展㊂五是极化雷达[10]㊂极化作为电磁波的本质属性,是幅度㊁频率㊁相位以外的重要基本参量㊂充分㊃942㊃第60卷鉴福升,李洁,李迅,等:国外海岸警戒雷达现状与发展趋势第2期开发利用雷达极化信息将对雷达目标检测㊁跟踪㊁识别及抗干扰等几乎所有功能都能带来革新和提升㊂3.3　雷达使用上,综合集成,无人值守一是多类设备综合集成㊂一方面在单个平台内雷达与光电㊁电子侦察㊁AIS㊁广播式自动相关监视系统(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)等设备集成,增强对目标的发现㊁识别能力;另一方面,多个平台间组网协同,既包括岸基的固定㊁机动平台间组网,也包括岸基平台与海上㊁空中平台的协同㊂二是前端无人值守,后端集中联合㊂前端主要是指雷达天线㊁发射㊁接收部分,前端配置阵地通常是沿岸高山㊁岛礁,环境恶劣,需要做到高可靠,支持远程操控㊁维护保障;后端主要是指信号和数据处理平台以及显控终端,后端配置在环境较好的山下营区,类似VTS系统值勤方式,值勤人员集中在山下营区完成雷达操控㊁目标监视任务㊂前端与后端通过光缆或无线连为一体㊂4　结束语不断增长的领海㊁专属经济区目标监视需求是海岸警戒雷达发展的直接动因,分析国外海岸雷达发展现状和特点,预测未来海岸警戒雷达发展方向,可对我海岸警戒雷达发展提供借鉴:一方面需要大力推进雷达软件化水平,构建开放式㊁闭环架构,为智能化应用提供基础支持;另一方面需要大力推进基于数据工程的雷达技术攻关㊁试验验证㊁装备应用的迭代滚动发展机制,促进海岸警戒雷达持续快速发展㊂相信在今后,经过广大海岸雷达科研人员的努力,我国将会有更多的好用㊁管用㊁顶用㊁耐用的海岸警戒雷达㊂参考文献:[1]　赵登平.世界海用雷达手册[M].2版.北京:国防工业出版社,2012.[2]　Rosoboronexport.Coastal sea-surface and air reconnais⁃sance system[EB/OL].[2019-06-25].http://roe.ru/eng/catalog/naval-systems/stationary-electronic-sys⁃tems/monolit-b.[3]　PONSFORD A,MCKERRACHER R,DING Z,et al.To⁃wards a cognitive radar:Canada′s third-generation highfrequency surface wave radar(HFSWR)for surveillance ofthe200nautical mile exclusive economic zone[J].Sen⁃sors,2017,17(7):1-7.[4]　SKOLNIK M I.Radar handbook[M].3rd ed.New York:The McGraw-Hill Companies,2008.[5]　WARD K D,TOUGH R J A,WATTS S.Sea clutter:scat⁃tering,the K distribution and radar performance[M].2nded.London:The Institution of Engineering and Technolo⁃gy,2013.[6]　刘恒燕,宋杰,熊伟,等.大入射余角海杂波相关特性分析及幅度拟合[J].海军航空工程学院学报,2018,33(3):307-312.[7]　HAYKIN S.Cognitive radar:a way of the future[J].IEEESignal Processing Magazine,2006,23(1):30-40. [8]　肖博,霍凯,刘永祥.雷达通信一体化研究现状与发展趋势[J].电子与信息学报,2019,41(3):236-247. [9]　刘建言,艾俊强,王健.反隐身预警雷达的发展动态与新技术[J].电讯技术,2017,57(2):243-250. [10]　王雪松.雷达极化技术研究现状与展望[J].雷达学报,2016,5(2):119-131.作者简介:鉴福升　男,1973年生于山东利津,2009年获博士学位,现为工程师,主要研究方向为雷达系统㊁雷达信号与数据处理㊂李　洁　女,1981生于山东栖霞,工程师,主要研究方向为雷达系统㊂李　迅　男,1977年生于山东栖霞,高级工程师,主要研究方向为雷达系统㊂罗　军　男,1971年生于湖南洪江,高级工程师,主要研究方向为雷达系统㊂赵东伟　男,1990年生于山东临沂,工程师,主要研究方向为雷达系统㊂㊃052㊃电讯技术 2020年。

国外合成孔径雷达侦察卫星发展现状与趋势分析Email:**********************0 引言未来战场状况瞬息万变，实时掌握正确的情报信息是取得战争主动权的重要因素，对敌照相侦察是进行情报收集的有效手段。

然而利用各种天然环境与人为工事、配合黑夜与恶劣气候条件、隐蔽及掩护部队（武器）行踪可使得传统光学影像无能为力，这也给雷达影像以发展契机。

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种全天候、全天时的现代高分辨率微波成像雷达。

它是二十世纪高新科技的产物，是利用合成孔径原理、脉冲压缩技术和信号处理方法，以真实的小孔径天线获得距离向和方位向高分辨率遥感成像的雷达系统，在成像雷达中占有绝对重要的地位。

近年来由于超大规模数字集成电路的发展、高速数字芯片的出现以及先进的数字信号处理算法的发展，使SAR具备全天候、全天时工作和实时处理信号的能力，并已经成为现代战争军事情报侦察的重要工具[1]。

了解与研究国外SAR侦察卫星的发展现状及趋势，无论是对我国开发新的SAR卫星系统还是研究反SAR侦察技术都具有重要的现实意义。

1国外SAR侦察卫星的发展现状1.1 美国的Lacrosse卫星“长曲棍球”（Lacrosse）卫星是美国的军用雷达成像侦察卫星。

它不仅适于跟踪舰船和装甲车辆的活动，监视机动或弹道导弹的动向，还能发现伪装的武器和识别假目标，甚至能穿透干燥的地表，发现藏在地下数米深处的设施。

美国已经发射了Lacrosse-1（1988年12月）、Lacrosse-2（1991年3月）、Lacrosse-3（1997年10月）、Lacrosse-4（2000年8月）、Lacrosse-5（2005年4月），其中Lacrosse-1已经退役，并正在研制Lacrosse-6，分辨率从最初的1 m提高到0.3 m。

“长曲棍球”卫星已成为美国卫星侦察情报的主要来源，美国军方计划再订购6台“长曲棍球”卫星上的SAR，每台SAR的价格约5亿美元[2]。

第二讲国内外地质雷达技术发展状况（历史与现状）探地雷达的历史最早可追溯到20世纪初，1904年，德国人Hulsmeyer首次将电磁波信号应用与地下金属体的探测。

1910年Leimback和Lowy以专利形式在1910年的专利，他们用埋设在一组钻孔里的偶极子天线探测地下相对高的导电性质的区域，并正式提出了探地雷达的概念。

1926年Hulsenbeck第一个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路，指出只要介电常数发生变化就会在交界面会产生电磁波反射，而且该方法易于实现，优于地震方法[1,2]。

但由于地下介质具有比空气强得多的电磁衰减特性，加之地下介质情况的多样性，电磁波在地下的传播比空气中复杂的多，使得探地雷达技术和应用受到了很多的限制，初期的探测仅限于对波吸收很弱的冰层厚度（1951，B.O.Steenson，1963，S.Evans）和岩石和煤矿的调查（J.C.Cook）等。

随着电子技术的发展，直到70探地雷达技术才重新得到人们的重视，同时美国阿波罗月球表面探测实验的需要，更加速了对探地雷达技术的发展，其发展过程大体可分为三个阶段：第一阶段，称为试验阶段，从20世纪70年代初期到70年代中期，在此期间美国，日本、加拿大等国都在大力研究，英国、德国也相继发表了论文和研究报告，首家生产和销售商用GPR的公司问世，即Rex Morey和Art Drake成立的美国地球物理测量系统公司（GSSI），日本电器设备大学也研制出小功率的基带脉冲雷达系统。

此期间探地雷达的进展主要表现在，人们对地表附近偶极天线的辐射场以及电磁波与各种地质材料相互作用的关系有了深刻的认识，但这些设备的探测精度、地下杂乱回波中目标体的识别、分别率等方面依然存在许多问题。

第二阶段，也称为实用化阶段，从20世纪70年代中后其到80年代，在次期间技术不段发展，美国、日本、加拿大等国相继推出定型的探地雷达系统，在国际市场，主要有美国的地球物理探测设备公司（GSSI）的SIR系统，日本应用地质株式社会（OYO）的YL－R2地质雷达，英国的煤气公司的GP管道公司雷达，在70年代末，加拿大A－Cube公司的Annan和Davis等人于1998年创建了探头及软件公司（SSI），针对SIR系统的局限性以及野外实际探测的具体要求，在系统结构和探测方式上做了重大的改进，大胆采用了微型计算机控制、数字信号处理以及光缆传输高新技术，发展成了EKKO Ground Penetrating Radar 系列产品，简称EKKO GPR系列。

摘要：文章简要介绍了雷达技术发展简史和雷达技术在现代国防中的地位和作用，简述了几种先进雷达的体制和技术的基本原理以及国外的先进雷达应用情况，提出了现代战争下雷达技术发展展望。

0 前言雷达(Radar)是英文“Radio Detection and Ranging”缩写的译音,意思是无线电检测和定位。

近年来更广义的Radar的定义为:利用电磁波对目标检测/定位/跟踪/成像/识别。

雷达是战争中关键的侦察系统之一,它提供的信息是决策的主要基础。

雷达可用于战区侦察,也可用于战场侦察。

装有雷达导引头的导弹、灵巧炸弹能精确地、有效地杀伤目标。

在反洲际弹道导弹系统，反战术弹道导弹系统中，雷达是主要的探测器。

雷达技术在导航、海洋、气象、环境、农业、森林、资源勘测、走私检查等方面都起到了重要作用。

下面简要叙述雷达技术发展简史。

雷达技术首先在美国应用成功。

美国在1922年利用连续波干涉雷达检测到木船，1933年6月利用连续波干涉雷达首次检测到飞机。

该种雷达不能测距。

1934年美国海军开始发展脉冲雷达。

英国于1935年开始研究脉冲雷达，1937年4月成功验证了CH（Chain Home）雷达站，1938年大量的CH雷达站投入运行。

英国于1939年发展飞机截击雷达。

1940年由英国设计的10cm波长的磁控管由美国生产。

磁控管的发展是实现微波雷达的最重要的贡献。

1940年11月，美国开发微波雷达，在二次世界大战末期生产出了10cm的SCR-584炮瞄雷达，使高射炮命中率提高了十倍。

二战中，俄、法、德、意、日等国都独立发展了雷达技术。

但除美国、英国外，雷达频率都不超过600MHz。

二战中，由于雷达的很大作用，产生了对雷达的电子对抗。

研制了大量的对雷达的电子侦察与干扰设备，并成立了反雷达特种部队。

二战后，特别是五、六十年代，由于航空航天技术的飞速发展，用雷达探测飞机、导弹、卫星、以及反洲际弹道导弹的需要，对雷达提出了远距离、高精度、高分辨率及多目标测量的要求，雷达进入蓬勃发展阶段，解决了一系列关键性问题：脉冲压缩技术、单脉冲雷达技术、微波高功率管、脉冲多卜勒雷达、微波接收机低噪声放大器（低噪声行波管、量子、参量、隧首二极管放大器等）、相控阵雷达。

美军雷达武器现状及发展趋势美军雷达武器是美国军事力量的重要组成部分，它们在现代战争中扮演着至关重要的角色。

随着科技的不断发展，美军的雷达武器也在不断进行更新和改进，以适应不断变化的战场需求。

本文将对美军雷达武器的现状及发展趋势进行全面解析。

一、美军雷达武器现状1. 陆军雷达系统美军陆军拥有多种不同类型的雷达系统，包括AN/TPQ-53 主动相控阵雷达、AN/TPQ-50 静止式多功能雷达、AN/TPQ-48 轻型远程雷达等。

这些雷达系统在侦察、监视、指挥和控制等方面发挥着重要作用，为美军提供了重要的战场信息支持。

2. 海军雷达系统美军海军拥有一系列先进的舰载雷达系统，包括SPY-1 相控阵雷达、AN/SPS-48 3D雷达、AN/SPS-73 海域搜索雷达等。

这些雷达系统不仅能够帮助舰船进行远程目标探测和跟踪，还可以进行空中、水面和水下目标的探测和追踪，为海军作战提供了重要的支持。

1. 多功能化未来，美军雷达武器将更加注重多功能化，即在同一个雷达系统上集成多种不同的功能模块，实现目标搜索、跟踪、识别和导引等多种功能，提高雷达系统的灵活性和多样化能力。

2. 网络化美军将加大对雷达系统的网络化建设力度，即不同雷达系统之间能够实现信息共享和协同作战，将雷达系统纳入整体作战网络中，提高保障作战的一体化能力。

3. 自动化未来，美军将更加注重雷达系统的自动化能力，即通过人工智能和自主控制技术，使雷达系统能够更加智能化和自主化，减轻作战人员的负担，提高作战效率和可靠性。

4. 抗干扰未来，美军将更加注重对雷达系统的抗干扰能力，即加强雷达系统对电子战和网络攻击的抵御能力，确保雷达系统在复杂电磁环境下能够稳定可靠地运行。

5. 小型化未来，美军将加大对雷达系统小型化和轻型化的研究力度，即研发更加紧凑、轻便、便携的雷达系统，以适应未来作战场景的需要。

美军雷达武器在不断发展和改进，以适应不断变化的战场需求，将更加注重多功能化、网络化、自动化、抗干扰和小型化等方面的发展。

雷达技术发展历程及未来发展趋势一、雷达技术发展历程雷达技术是一种利用电磁波进行目标探测和测量的技术。

自20世纪初问世以来，雷达技术经历了多个阶段的发展，不断取得了重大突破和进展。

1. 早期雷达技术（20世纪初至二战期间）早期的雷达技术主要用于军事领域，用于探测敌方飞机和船只。

最早的雷达系统采用了连续波雷达技术，但由于无法实现距离测量，限制了雷达的应用范围。

随着脉冲雷达的出现，雷达系统的测距和测速能力得到了显著提升。

2. 近代雷达技术（二战后至20世纪70年代）在二战后的几十年里，雷达技术得到了广泛的发展和应用。

发射机和接收机的技术不断改进，使得雷达系统的性能得到了提升。

同时，雷达系统的工作频率也从低频逐渐向高频发展，这使得雷达系统的分辨率和探测能力得到了大幅度提高。

3. 现代雷达技术（20世纪70年代至今）进入20世纪70年代以后，雷达技术开始向着数字化、多功能化和多波束化的方向发展。

数字信号处理技术的引入使得雷达系统的性能进一步提升，同时也降低了系统的成本。

多功能雷达系统的出现使得雷达能够同时进行目标探测、跟踪、识别和导引等多种功能。

此外，雷达系统的天线技术也得到了极大的改进，实现了多波束、相控阵和合成孔径雷达等新的应用。

二、雷达技术未来发展趋势1. 高频段雷达技术的发展随着雷达技术的不断发展，高频段雷达技术将成为未来的发展趋势。

高频段雷达具有更高的分辨率和探测能力，能够更好地应对复杂环境下的目标探测和跟踪需求。

此外，高频段雷达还可以实现更高的数据传输速率，为雷达系统的信息处理提供更多的数据支持。

2. 主动相控阵雷达技术的应用主动相控阵雷达技术是未来雷达技术的重要发展方向之一。

相比传统的机械扫描雷达，主动相控阵雷达具有更高的探测效率和抗干扰能力。

主动相控阵雷达可以实现快速的波束转向和多波束扫描，能够在短时间内对多个目标进行探测和跟踪，适用于复杂多变的作战环境。

3. 雷达与人工智能的结合人工智能技术的快速发展为雷达技术的进一步提升提供了新的机遇。

442019.04军事文摘装 备美国防空反导系统雷达新技术发展及应用赵 飞　郭凯丽面对导弹技术的扩散、五代机的入役和高超声速武器等新威胁的出现，美军的防空反导系统面临着日益严重的威胁，目标识别难题也更加严重。

为进一步提升探测跟踪及目标识别能力，增强防空反导系统的作战能力，美国近年来从雷达新体制、新器件等多个方面，加大雷达新技术的研究力度。

美国防空反导雷达部署及不足导弹预警雷达和天基红外预警卫星是美军主要防空反导预警装备。

目前，美军导弹预警雷达主要包括固定阵地的3部升级型早期预警雷达、2部铺路爪雷达、1部丹麦眼镜蛇雷达，以及移动型海基X波段雷达、前置型X波段雷达A N/TPY-2、巡洋舰和驱逐舰装备的宙斯盾系统雷达AN/SPY-1、陆军爱国者系统雷达AN/MPQ-53/65等。

其中，早期预警雷达、铺路爪雷达和丹麦眼镜蛇雷达是地基中段防御系统的预警雷达，分别工作在P波段和L波段，由于频率低、带宽窄，不具备目标识别能力。

前置型AN/TPY-2雷达对来袭弹头的识别距离有限，主要用于跟踪早期飞行阶段的导弹。

“宙斯盾”系统的AN/SPY-1雷达工作在S波段，“爱国者”系统的AN/MPQ-53/65雷达工作在C波段，频率低且作用距离有限，用于对拦截弹的末段制导。

海基X波段雷达具有高分辨能力，但最初建造目的是用于试验，不具备作战系统所需的可靠性和实用性，且雷达波束角度范围（即电子视场）只有25°，限制了雷达处理呈大角度分散的多目标的能力。

因此，美国防空反导系统利用现有雷达进行目标识别的能力尚有欠缺。

美军目前主要依靠X波段雷达解决防空反导系统目标识别的问题。

2012年以来，美国相继提出多项方案，以改善对来袭导弹的目标识别性能，主要包括：在早期预警雷达附近部署堆叠式A N/TPY-2雷达或X波段非相控阵雷达；将夸贾林靶场的GBR-P 雷达样机升级后部署至东海岸；以及新建S 波段远程识别雷达（LRDR），部署在阿拉斯加州克2019.04军事文摘铺路爪雷达相控阵天线阵列位于阿拉斯加的美军早期预警雷达境能力的智能、动态的闭环雷达系统，可实现对外界环境的连续感知，并实时、智能化地调节发射波形，雷达在发射、环境和接收之间形成一个闭环系统。

雷达技术的最新应用趋势雷达技术是现代科技中不可或缺的一部分，它具有多种应用场景，包括军事、民用、空间探测、气象预报、移动通信等诸多领域。

随着技术的不断发展，雷达的应用越来越广泛，而且不断出现新的应用趋势。

本文将探讨雷达技术的最新应用趋势。

一、毫米波雷达毫米波雷达是近年来发展起来的一种新型雷达技术，主要用于近距离测量和成像。

相比于传统的雷达技术，毫米波雷达具有更高的分辨率和更广泛的应用范围。

毫米波雷达可以用于成像、人体监测、无人驾驶车辆等应用中，尤其是在无人驾驶领域中，毫米波雷达可以更好地识别路面障碍物，提高车辆的自主行驶能力。

二、人工智能应用雷达技术在人工智能领域中的应用也越来越广泛。

利用雷达技术可以实现人机交互、目标检测、行为识别等多项功能。

在视觉识别无法完成的场景下，如雾霾天气、低照度环境、粒子污染等情况下，雷达技术的应用可以更好地识别和定位目标物，为智能化设备提供更多可能。

三、多传感器融合多传感器融合是指结合多个传感器对目标进行识别和定位，以达到更高的准确率和可靠性。

除了雷达技术之外，多传感器融合还需要结合声学、光学、红外等多种传感器技术。

多传感器融合可以在多种应用中得到应用，特别是在军事、安防、智能交通等领域中，它可以提高命中率、识别率以及识别准确度，从而更好地保障社会安全和人民生命财产。

四、3D图像雷达3D图像雷达是近年来发展起来的一种新型雷达技术。

它利用激光波浪对目标进行扫描，可以实现目标的三维成像和定位。

相比于传统的雷达技术，3D图像雷达可以提供更多的信息，包括目标的大小、形状、距离、速度、方向等等。

这种技术可以应用在机器人导航、无人机探测和军事情报等多种场景中。

五、基于雷达的无线充电基于雷达技术的无线充电是目前新兴的一个应用领域。

它可以通过射频波浪向目标传输电能，实现对目标设备的无线充电。

在多种无法传输电能的场景下，包括雨雾天气、远距离无法进行有线充电的场合等等，基于雷达技术的无线充电可以提供便利和实用性，并将为人们的生活和工作带来极大的便利。

雷达技术发展历程及未来发展趋势一、发展历程雷达技术是一种利用电磁波进行探测和测量的技术，广泛应用于军事、航空、气象、导航、地质勘探等领域。

雷达技术的发展可以追溯到二战期间，随着科学技术的不断进步，雷达技术也在不断发展演变。

1. 早期雷达技术（20世纪30年代至50年代）早期的雷达技术主要以机械扫描雷达为主，使用脉冲信号进行目标的探测和测量。

这种雷达技术虽然在二战期间发挥了重要作用，但由于技术限制，其性能和精度相对较低。

2. 进阶雷达技术（20世纪50年代至80年代）进入20世纪50年代后，随着电子技术的快速发展，雷达技术得到了长足的进步。

首先是引入了连续波雷达技术，通过连续的电磁波进行目标的探测和测量，提高了雷达的探测距离和精度。

同时，雷达的工作频率也得到了提高，从毫米波段逐渐发展到毫米波段和光波段，进一步提高了雷达的性能。

3. 现代雷达技术（20世纪80年代至今）进入20世纪80年代后，雷达技术进一步迈入了现代化阶段。

随着计算机技术的快速发展，雷达的信号处理能力得到了大幅提升，实现了更高的目标探测和跟踪精度。

此外，雷达技术还引入了多普勒效应，可以对目标的运动状态进行测量和分析，提高了雷达的目标识别能力。

二、未来发展趋势随着科学技术的不断进步，雷达技术在未来仍将继续发展演进，以下是未来雷达技术的一些发展趋势：1. 高频高分辨率雷达未来的雷达技术将继续提高工作频率，从而实现更高的分辨率。

高频高分辨率雷达可以更准确地识别和跟踪目标，对于军事、航空等领域具有重要意义。

2. 多模态雷达多模态雷达是指同时使用多种不同工作频率或者波束模式的雷达系统。

通过多模态雷达可以综合利用不同频率的优势，提高雷达的性能和可靠性，适应不同的应用场景。

3. 主动相控阵雷达主动相控阵雷达是指通过控制阵列中的每一个发射/接收单元的相位和幅度来实现波束的电子扫描。

相比传统的机械扫描雷达，主动相控阵雷达具有更快的扫描速度和更高的灵便性，可以实现更高的目标探测和跟踪能力。