反捕捉技术:雷达侦察
大家都知道,雷达是探测高手,能超视距发现敌方的飞机、舰艇和来袭导弹。但强中更有强中手,雷达侦察技术就能捕捉到雷达发出的信号,对其迅速定位,并引导战机或导弹对其进行摧毁。
雷达侦察技术的工作原理是这样的:雷达侦察设备不像雷达设备接收的是微弱的自目标散射回来的回波信号,它接收的是雷达发射的电磁波,因此作用距离远比雷达作用距离远,一般侦察距离为雷达作用距离的1.5~2倍。因而由雷达侦察设备组成的情报网的预警时间长于雷达情报网。雷达侦察设备可测量雷达信号的诸多参数,从获取目标的多维信息中可识别各类平台的类型及其对自身的威胁程度。雷达侦察属于无源探测技术,不易暴露,具有隐蔽性好的特点,在战场上可作为火力侦察,让敌雷达暴露目标。由于雷达侦察的作用距离远,可用来监视敌远程导弹的发射。近年来,随着无源探向定位技术的发展,电子战情报侦察系统的效能日益明显。这类侦察设备可与雷达联合组网,取长补短,配合作战,在战场上是非常有用的。不过,当雷达侦察遇到和它一样“沉默”的对象时,就无计可施了。对方雷达不开机发射电磁信号,雷达侦察只能静静地等。
雷达侦察有非实时的战略侦察和实时的战术侦察两类。通常雷达侦察机由天线系统(全向天线、定向天线)、测向接收机、测频接收机、信号预处理器和主处理器、显示器、记录器、信号控制器组成。天线接收系统的功能是截获雷达信号和进行信号的变换,将变换后的数字信号送至信号处理系统。侦察设备为实现100%的截获概率,其天线接收系统在频域上应具有宽、瞬时、精确的测频能力。为适应对密集信号和复杂信号的分选、分析和识别,信号分选技术一般采用时域参数分选,时域、频域多参数分选和空域、频域、时域多参数分选,即单参数分选、多参数分选和多参数综合分选等多种分选模式。在各种信号分选模式中对雷达重复频率的分选(时域分选)是各种信号分选的基础,它可用逻辑电路的硬件分选来实现,也可用微处理机、计算机的软件分选来实现。一般硬件分选电路简单,并且有实时性,但信号密度不宜过高;而软件分选可适于较高密度的信号环境。计算机分选都需要在单个脉冲的数字描述基础上进行分选,在分选前要进行预处理。对信号流进行解释,即对每个脉冲进行到达时间、脉宽、脉幅、载频、到达方向等参数的相关处理,形成单个脉冲的数字描述字。侦察系统要在有限的时间内从多个辐射源重叠的信号环境中分选,识别出各辐射源的特征参数,然后在每个特征参数的多维空间坐标中用参数估计时,根据不同的给定条件和多种最佳估计准则识别辐射源信号,得出信号参数的最佳估计值,从而产生关于各个雷达源的情报。这时电子侦察整个过程算是完成了。
雷达侦察一项重要任务就是测向,即确定目标在哪个方向。通常有搜索法测向和非搜索法测向。其中,前者又分为机械搜索和电控搜索两种方法。电控搜索是一种通过控制天线阵元的电流相位来形成波束转动的搜索方法,即相控阵天线搜索,这种方法宽带移相器成本高。在机械搜索测向法中有一个方位截获概率和方位搜索时间,这种测向法一般应用于非实时的战略侦察系统中,对实时的战术侦察采用非搜索法测向。
非搜索测向侦察设备不进行方位搜索,应用多个独立天线产生多个独立毗邻的波束,通过相邻波束接收同一个信号的相对幅度分布来确定雷达所在方位,称此为全向单脉冲测向技术。这种瞬时测向技术可用信号在不同空域出现来稀释信息流。在此法中为提高测角精度和角分辨率,必须增加天线数目和接收机信道,使设备变得笨重复杂。在实时战术侦察中常用的是四信道、八信道比幅法测向。这是自卫用的雷达告警设备通常的测向方法。在电子信号侦察实时侦察测向系统中采用测向精度较高的相位干涉仪测向基本工作原理。
当然,要想反雷达,仅知道信号来的方向还不够,还要确定信号源的位置,称为定位。雷达侦察无源定位一般有以下几种方法。
一是单点定位法。电子侦察机和侦察卫星一般应用此法来测向定位。该法有飞越目标定位法和方位/仰角定位法二种。其定位精度与距离、高度及波束宽度有关。
二是多站点交叉定位法。通过高精度测向设备,在两个以上(一般三站)的观测点对雷达测向,各位置的交叉点即为雷达的地理位置。交叉定位的缺点是,在多辐射源情况下存在虚假定位。为减少虚假定位,采用多站定位或多次观测,同时还应设法稀疏信号环境,提高侦察设备的信号分选识别能力。
三是时差定位法。时差定位技术很复杂,具有很高的潜在精度,该法可用于自瞄准系统进行武器发射,以对付只辐射单个脉冲的辐射源。测时差定位法是一种双曲线导航的逆置,故称“反罗兰”系统。将双曲线导航系统的发射与接收调换位置,便是无源测时差定位系统。设有A、B、C三个侦察站,对M点辐射进行定位。由A、B两站测得M发出的信号到达的时间差可以确定某一根双曲线,由B、C两站信号到达的时差再测得另一根双曲线,两根双曲线的交点就是辐射源M的位置,从而实现对辐射源定位。