二、预警探测系统

二、预警探测系统

预警探测系统是综合电子信息系统的重要组成部分,也是指挥自动化系统的组成部分。预警探测和情报侦察系统同是综合电子信息系统的信息传感系统;然而预警探测系统着重于对目标的实时探测,其探测信息实时用于指挥和控制。

预警探测系统包含以下技术领域:雷达探测器;光电探测器;声学探测器;自动目标识别;综合化平台电子设备探测器以及相应的指挥处理中心和信息传输系统;等等。探测器的移动平台有:高低轨道卫星;飞机和直升机;系留气球;水面舰艇和水下潜艇;各种机动车辆以及便携探测器;等等。预警探测系统所要探测的目标包括:外层空间目标,如空间轨道卫星、战略和战术弹道导弹等;大气层目标,如各种飞机、巡航导弹、直升机、各种导弹等;水面和水下目标,如水面舰船、水下潜艇、鱼雷等;陆上目标,如地面设施、坦克、火炮、导弹、车辆、部队人员等。

(一)预警探测系统在现代战争中的任务和作用

预警探测系统无论何时,都要保持常备不懈,全天候昼夜监视,在尽可能远的警戒距离内,对目标精确定位,测定有关参数,并识别目标的性质,为国家决策当局和军事指挥系统提供尽可能多的预警时间,以便有效地对付敌方的突然袭击。

预警探测系统分为战略预警系统和战役战术预警系统两大类。战略预警系统的主要对象是防御战略弹道导弹、战略巡航导弹和战略轰炸机;战役战术预警系统的对象是探测大气层内的空中、水面和水下、陆上纵深和隐蔽等战役战术目标。

预警探测系统是综合电子信息系统最重要的实时信息源,它直接影响到探测、判断、决策、行动和整个军事行动的全过程。战略预警是战略防御的首要条件。美国的战略预警系统可以在1分钟内判明敌方发射的弹道导弹性质,在3分钟内报告发射点和弹着点坐标以及飞行轨迹,因此,对战役战术导弹可以提供5—6分钟的预警时间,对战略导弹可以提供20—30分钟的预警时间,对战略轰炸机可以提供30—60分钟的预警时间。

孙子兵法早已提到“知彼知己,百战不殆”。国家最高决策当局在评估战争对国家的威胁时,必须依赖一定的技术手段:首先要获取充分的信息;其次是进行信息融合去伪存真,提供正确的辅助决策。因此,预警探测系统的信息是决策的重要依据,直接影响着决策的正确与否。预警探测系统要将千里之外敌国的战略行动置于自己的监视之内,使最高当局的决策者有可能对战争作出正确的判断,进行正确的战略抉择。

(二)未来信息化战争对预警探测系统的需求

未来高技术信息化战争对预警探测系统和雷达的需求往往与现在它们在军事上能发挥的作用和预计对它们可能会采取的对抗手段密切相关。据此可以预测,军事上对预警探测系统和雷达的需求还会提出下列几个方面更完整的需求:提高探测超低空目标与高空目标的能力;提高探测隐身目标的能力;提高对抗反辐射导弹的能力;提高对抗电子干扰威胁环境的能力;提高对目标进行高分辨力成像的目标识别能力;提高对付硬摧毁的能力。

(三)预警探测系统的发展趋势

1.发展机载与星载大空域监视、多功能相控阵雷达预警探测系统

图示

根据军事需求,只有多功能的相控阵雷达才能集搜索、跟踪、武器控制于一体,也只有与升空平台结合,才有监视全空域的能力,对来袭的超低空目标提供必要的预警距离,反应和引导拦截的能力。未来可能最终会出现实用型的、在轨道上飞行的、卫星装载的、具有动目标指示(MTI)/合成孔径雷达(SAR)、逆合成孔径雷达(ISAR)功能的空域监视固态相控阵雷达。由于这种雷达是无人值守的,需要极高的可靠性,又由于卫星的轨道处于外层空间,需要较强的抗辐射能力,所以,这种雷达必然是高级形式的全固态雷达,它不但具有短波超视距雷达的探测距离,又无近距离盲区。高速运动的卫星平台又为精细的像素分辨力创造了条件,自卫干扰、随队干扰、反辐射导弹都难以对它形成威胁,相控阵体制又为抑制远距离支援干扰创造了条件。由于卫星比飞机的飞行高度高得多,可以较大的俯视角观察飞机,因此,在微波波段可能也有较强的对付隐身飞机的能力。到那时,根据微电子技术的进展趋势,吉赫(109Hz)的数字电路将可实用。对于这种重要雷达,信号带宽将达到几百兆赫甚至吉赫的量级,才能满足目标分类与识别的需要。

2.对抗隐身目标的预警探测系统(https://www.daowen.com)

美国把隐身技术称为一张技术王牌,它的成功引起世界各国军事界和科技界的震惊,认为它是对雷达最严重的挑战。这使得传统的单基地、窄频带信号、常规体制的微波雷达的探测距离缩短到原来的1/56,使得大部分防空的预警探测系统失效。因此,雷达技术必须进行革命性飞跃,才能克服隐身飞机的威胁。对抗隐身目标的挑战,预警探测系统将可能采取如下措施。

增加雷达的有效辐射功率与天线口径乘积和灵敏度,在这方面固态相控阵将起一定的作用,它可减少射频损耗、采用序列检测、利用自适应天线技术等。

采用宽频带的频率较低(UHF波段或更低)的雷达,甚至采用多频段的雷达,利用波长较长来发现隐身飞机,利用宽频带来抗有源干扰,关键问题是如何实现能引导飞机进行拦截的测角精度,而又能使天线尺寸不至过大,便于机动。

发展多基地雷达,利用多个接收站,使接收站布置成总有一个站能位于隐身飞机散射的偏离发射雷达站入射波方向的主散射波束之内,或较强的前向散射区之内,从而可以探测到隐身飞机。

3.向功能综合化发展的趋势

21世纪以来,战争的形式将密切依靠信息和高技术的、以精确打击军事目标为主的立体化战争。预警探测系统和雷达的任务将是全空域监视,快速的反应能力,精细的目标分类和识别。要将多部雷达的功能综合于一部雷达之中,需要采用更高级技术才能实现。机载相控阵雷达可以完成局部战区范围内高、低空兼顾的综合探测能力,又可以综合各种合成口径、逆合成孔径雷达的功能,将是完成上述任务的近期目标。卫星载的固态相控阵雷达可以在整个战场(跨度几千千米)内完成这些任务,并指挥控制武器系统进行作战。这将是21世纪预警探测系统和雷达功能综合化的目标。

4.与其他电子信息系统一体化的趋势

在综合电子信息系统中,与预警探测系统关系密切的还有通信、导航、电子对抗与指挥控制中心等电子系统,将它们一体化,是提高整个系统效率、可靠性、快速反应能力、生存能力等的关键。

雷达可与可见光、激光、红外、毫米波、电子战支援设备组成多传感器的、高质量的一体化预警探测系统。

雷达和电子对抗装备的一体化,可以有效地提高雷达在现代战争中的生存能力。雷达的天线和接收设备、数据处理设备可兼作无源探测,并可控制适当的附加设备组成雷达的自卫或电子对抗设备。

卫星载的以砷化镓功率器件作为辐射能源的固态相控阵雷达一旦成为现实,将具有大面积、全空域的监视能力,以它为骨干组成一体化综合化电子信息系统(C4ISR),将改变目前地面C4ISR系统庞大和多级联的不利状态。具有连续波工作能力的砷化镓功率器件还可胜任与通信装备一体化的任务,可具有非同步卫星的微波远距离、高质量的通信能力,避免了地面上解决两地间通信问题的烦琐。

高技术信息化战争中,预警探测系统将采用多种手段(雷达、红外、光电、声呐)、多种平台、多个信息源来扩大空间的覆盖范围和信息的收集率,通过信息融合技术来降低不确定性,提高所获信息的准确度和置信水平。

预警探测系统是综合军事电子信息系统的有机组成部分,它与其他系统(如情报侦察电子战、指挥控制等)的功能相互渗透、紧密配合,才能充分发挥作用,构成一个功能互补的综合电子信息系统。预警探测系统的发展趋势取决于军事能力的需求(如探测隐身飞机、弹道导弹、巡航导弹等)和新技术突破的推动(如固态发射器件、超高速集成电路等)两大因素。

目前,对预警探测系统的军事需求是全空域、大面积的监视,快速的反应能力,精细的目标分类和识别。因此,具有多种功能,能全面掌握空情,能在大系统中实现综合能力的、具有成像功能的机载和星载固态相控阵雷达,将是雷达技术发展的主要方向。