裝備動(dòng)態(tài)｜反無(wú)人機(jī)雷達(dá)瞄準(zhǔn)小微目標(biāo)

反無(wú)人機(jī)雷達(dá)瞄準(zhǔn)小微目標(biāo)

■劉傳武 趙陽(yáng)泱 姚 克

據(jù)外媒報(bào)道，去年10月，意大利芬坎蒂尼集團(tuán)與卡塔爾一家公司簽署協(xié)議，將共同開(kāi)發(fā)一款名為Omega360的短程反無(wú)人機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)。據(jù)稱，該系統(tǒng)能運(yùn)用高分辨率多普勒雷達(dá)和先進(jìn)人工智能算法，對(duì)來(lái)襲的無(wú)人機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)探測(cè)。

近年來(lái)，反無(wú)人機(jī)雷達(dá)步入快速發(fā)展階段。一些國(guó)家和企業(yè)紛紛著手研制針對(duì)性更強(qiáng)的反無(wú)人機(jī)雷達(dá)，特別是將小微型無(wú)人機(jī)作為偵測(cè)重點(diǎn)。意大利、卡塔爾這兩家公司聯(lián)手合研短程反無(wú)人機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)，正是這種趨勢(shì)的體現(xiàn)。

那么，反無(wú)人機(jī)雷達(dá)為何會(huì)快速發(fā)展？當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r、地位作用如何？今后會(huì)朝哪個(gè)方向演進(jìn)？請(qǐng)看本文解讀。

加速發(fā)展成必然

當(dāng)前一些熱點(diǎn)地區(qū)發(fā)生的武裝沖突中，無(wú)人機(jī)展示出越來(lái)越大的威力。同時(shí)，無(wú)人機(jī)也在這一過(guò)程中更加清晰地分為兩個(gè)“流派”：大中型無(wú)人機(jī)和小微型無(wú)人機(jī)。

如果說(shuō)，以前大中型無(wú)人機(jī)主要遂行情報(bào)偵察類任務(wù)的話，如今的大中型無(wú)人機(jī)已變得更加多能，除了偵察監(jiān)視外，它們中的大多數(shù)能夠執(zhí)行通信中繼、指示目標(biāo)、電子干擾、實(shí)施打擊等任務(wù)，以及充當(dāng)一些小微型無(wú)人機(jī)的載機(jī)。大中型無(wú)人機(jī)的能力越強(qiáng)，從對(duì)手角度來(lái)看，其所形成的威脅也就越大，更需要小心應(yīng)對(duì)。

除了大中型無(wú)人機(jī)之外，小微型無(wú)人機(jī)尤其是FPV無(wú)人機(jī)的廣泛運(yùn)用，正在顛覆過(guò)去的作戰(zhàn)理念，形成新的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。當(dāng)下一些熱點(diǎn)地區(qū)的戰(zhàn)場(chǎng)上，小微型無(wú)人機(jī)不僅能用來(lái)進(jìn)行情報(bào)偵察、引導(dǎo)火力，有的還能直接用于攻擊，目標(biāo)既包括有生力量、工事?lián)c(diǎn)，也包括步戰(zhàn)車、坦克甚至是一些防空系統(tǒng)等。

這些小微型無(wú)人機(jī)大多在低空飛行，飛行路徑、速度、姿態(tài)、留空時(shí)間等都與以前的大中型無(wú)人機(jī)不同，傳統(tǒng)的防空雷達(dá)很難探測(cè)到。其所取得的戰(zhàn)果以及所顯示出來(lái)的潛力，讓各國(guó)開(kāi)始對(duì)小微型無(wú)人機(jī)尤其是FPV無(wú)人機(jī)予以關(guān)注，在研究如何充分發(fā)揮其作用的同時(shí)，也開(kāi)始思索如何對(duì)其進(jìn)行有效反制。

去年9月，美國(guó)國(guó)防部宣布將反小型無(wú)人機(jī)作為“復(fù)制者2.0”計(jì)劃的重點(diǎn)領(lǐng)域。此舉的主要目的，就是充分利用各種傳感器和攔截武器，降低小型無(wú)人機(jī)的威脅。

發(fā)現(xiàn)是打擊的前提，發(fā)現(xiàn)不了“目標(biāo)”則談不上打擊，更談不上反制與摧毀。在這種背景下，作為反無(wú)人機(jī)鏈條的重要一環(huán)，加速發(fā)展反無(wú)人機(jī)雷達(dá)就成為一種必然。

反制小微型無(wú)人機(jī)是重點(diǎn)也是難點(diǎn)

反制無(wú)人機(jī)，難在及時(shí)發(fā)現(xiàn)。反無(wú)人機(jī)雷達(dá)的出現(xiàn)，為發(fā)現(xiàn)來(lái)襲無(wú)人機(jī)提供了手段和途徑。

對(duì)大中型無(wú)人機(jī)，由于其體形大，雷達(dá)反射截面大，飛行路徑相對(duì)簡(jiǎn)單，現(xiàn)有的雷達(dá)系統(tǒng)一般能夠探測(cè)。

但是，面對(duì)一些小微型無(wú)人機(jī)，傳統(tǒng)的雷達(dá)系統(tǒng)則“無(wú)能為力”。即使一些傳統(tǒng)雷達(dá)具備探測(cè)小微型無(wú)人機(jī)的條件，這種探測(cè)也經(jīng)常是“勉為其難”。

一方面是小微型無(wú)人機(jī)的打擊效能在不斷提升，一方面是讓其“現(xiàn)身”的方法手段較為有限。于是，如何有效“發(fā)現(xiàn)”小微型無(wú)人機(jī)包括FPV無(wú)人機(jī)，就成了新型反無(wú)人機(jī)雷達(dá)研制的重點(diǎn)。

比如，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的防空綜合系統(tǒng)MADIS之所以存在兩種MK1、MK2不同型號(hào)，就是因?yàn)镸K2針對(duì)反無(wú)人機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化。憑借增加的RADA RPS-42雷達(dá)，MADIS　MK2可以較為精確地發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)甚至是一些小微型無(wú)人機(jī)，引導(dǎo)6管的M134轉(zhuǎn)輪機(jī)槍實(shí)施打擊。MK1則更適合用來(lái)探測(cè)和引導(dǎo)打擊固定翼飛機(jī)、直升機(jī)等目標(biāo)。

小微型無(wú)人機(jī)體積小、雷達(dá)反射截面積小，且通常飛行距離短、飛行路線多變，留給探測(cè)裝置的反應(yīng)時(shí)間短。為了發(fā)現(xiàn)它們，一些國(guó)家在提高雷達(dá)分辨率上下功夫，通過(guò)選用頻率較高、波瓣寬度較小的波段作為反無(wú)人機(jī)雷達(dá)的工作波段，使用帶寬較寬的雷達(dá)力求對(duì)其精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)。

比如，土耳其Meteksan防務(wù)公司研發(fā)的Retinar遠(yuǎn)程無(wú)人機(jī)探測(cè)雷達(dá)，工作頻率為Ku波段，受地面雜波干擾較小，精度較高，更適合探測(cè)低慢小無(wú)人機(jī)。

Retinar遠(yuǎn)程無(wú)人機(jī)探測(cè)雷達(dá)。資料圖片

小微型無(wú)人機(jī)尤其是旋翼無(wú)人機(jī)的飛行速度相對(duì)較慢，且多在低空飛行。一些國(guó)家在新研和改進(jìn)雷達(dá)時(shí)通過(guò)調(diào)整雷達(dá)靈敏度，突出了對(duì)此類速度較慢目標(biāo)的探測(cè)。同時(shí)，對(duì)于來(lái)自地物的雜波和空中飛鳥(niǎo)等形成的干擾，則通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)數(shù)據(jù)處理算法，將小微型無(wú)人機(jī)從其他目標(biāo)形成的回波和地雜波里區(qū)分出來(lái)，以此確保發(fā)現(xiàn)小微型無(wú)人機(jī)。

通過(guò)以上各種方式方法，一些國(guó)家先后研制出具有反制小微型無(wú)人機(jī)功能的雷達(dá)。

如波蘭先進(jìn)防護(hù)系統(tǒng)公司APS研制的FIELDctrl ADVANCE型X波段超精密3D MIMO有源相控陣?yán)走_(dá)，可以識(shí)別3千米處的雷達(dá)反射截面積為0.01平方米的微型無(wú)人機(jī)。

多維推進(jìn)力求“耳聰目明”

從當(dāng)前各國(guó)研發(fā)與列裝情況來(lái)看，反無(wú)人機(jī)雷達(dá)的發(fā)展具有多維度推進(jìn)的特征。

一是所用頻譜覆蓋多個(gè)波段。由于要面對(duì)的無(wú)人機(jī)體形大小、飛行高度、飛行姿態(tài)及速度各不相同，反無(wú)人機(jī)雷達(dá)在波段選擇上也各有側(cè)重。這是因?yàn)?，各個(gè)波段擁有不同特性，體現(xiàn)在雷達(dá)探測(cè)能力上，也各有其長(zhǎng)處和短板。

如X波段低空傳播能力好，波束寬度較窄，但在大氣中傳播損耗較大。體現(xiàn)在雷達(dá)功能上，就是其跟蹤精度和分辨率高，但探測(cè)距離較短。S波段雷達(dá)在制導(dǎo)精度和分辨率方面不如X波段，但具有探測(cè)距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

和X波段雷達(dá)相比，Ku波段雷達(dá)的定位精度高，有較好的俯視角，能覆蓋較近區(qū)域，減少盲區(qū)，且天線重量較輕，尺寸也較小。美國(guó)制造的反無(wú)人機(jī)雷達(dá)不少工作在Ku波段，如美國(guó)海軍的SPG-60雷達(dá)就是如此。

俄羅斯的“牛蒡”Burdock便攜式反無(wú)人機(jī)雷達(dá)是X波段相控陣?yán)走_(dá)，可發(fā)射9.2～9.5GHz頻段的窄波束雷達(dá)波，能同時(shí)探測(cè)飛行速度為150千米/小時(shí)的上百個(gè)目標(biāo)，每1.25秒更新一次信息。

“牛蒡”Burdock便攜式反無(wú)人機(jī)雷達(dá)。資料圖片

二是可感知更細(xì)微的電磁波變化。這一點(diǎn)，從多普勒雷達(dá)功能提升方面可窺見(jiàn)一斑。多普勒雷達(dá)能通過(guò)比對(duì)回波頻率與發(fā)射波頻率之間的差異（即多普勒頻率），測(cè)量出目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的徑向相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而推算出無(wú)人機(jī)的距離、高度、速度等。

如果說(shuō)以前的多普勒雷達(dá)更關(guān)注目標(biāo)移動(dòng)特征的話，那么如今的多普勒雷達(dá)可使用的參照物更多。

小微型無(wú)人機(jī)相對(duì)不穩(wěn)定的飛行姿態(tài)，會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)回波幅度、相位和多普勒頻率等發(fā)生變化；小微型無(wú)人機(jī)的體積及所用材料不同，雷達(dá)散射截面和散射特點(diǎn)等也會(huì)有所不同；小微型無(wú)人機(jī)螺旋槳等部件的轉(zhuǎn)動(dòng)也會(huì)對(duì)雷達(dá)發(fā)射的電磁波產(chǎn)生影響，使回波信號(hào)在頻率和相位上發(fā)生變化，呈現(xiàn)出不同于其他飛行物的特征。

如丹麥一家公司研制的XENTA-C雷達(dá)，就能夠通過(guò)檢測(cè)無(wú)人機(jī)旋翼產(chǎn)生的微多普勒頻率來(lái)區(qū)分懸停的無(wú)人機(jī)和地面雜波。

XENTA-C雷達(dá)。資料圖片

三是仍在被不斷賦能。當(dāng)前的反無(wú)人機(jī)雷達(dá)除了要求能快速精準(zhǔn)地捕捉、跟蹤目標(biāo)外，還要能適應(yīng)復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境，如面對(duì)無(wú)人機(jī)機(jī)群的攻擊、電子戰(zhàn)裝備的干擾等。因此，反無(wú)人機(jī)雷達(dá)還在被不斷賦能，以求變得更加“耳聰目明”，包括能全天候全天時(shí)使用甚至實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、能實(shí)現(xiàn)敵我識(shí)別、能自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)故障等。

如Elbit公司2022年推出的DAiR雷達(dá)，可以在12至15千米范圍內(nèi)探測(cè)數(shù)百個(gè)目標(biāo)，包括小型無(wú)人機(jī)和人類。它還能實(shí)現(xiàn)與C4I系統(tǒng)的無(wú)縫信息共享。

DAiR雷達(dá)。資料圖片

與其他手段組合發(fā)揮作用

反無(wú)人機(jī)雷達(dá)是反無(wú)人機(jī)鏈條中的重要一環(huán)，主要通過(guò)無(wú)人機(jī)機(jī)體反射電磁波的特點(diǎn)來(lái)“發(fā)現(xiàn)”無(wú)人機(jī)。但需要說(shuō)明的是，反無(wú)人機(jī)雷達(dá)只是探測(cè)無(wú)人機(jī)多種手段中的其中一種。如果無(wú)人機(jī)采用先進(jìn)的隱身設(shè)計(jì)，那么通過(guò)這種手段和途徑來(lái)探測(cè)跟蹤無(wú)人機(jī)的難度將倍增。

因此，對(duì)反無(wú)人機(jī)雷達(dá)來(lái)說(shuō)，只有通過(guò)與其他手段“組團(tuán)”“抱團(tuán)”，才能充分發(fā)揮作用。

從技術(shù)上看，可與反無(wú)人機(jī)雷達(dá)“組團(tuán)”的傳感器有很多，例如光電、紅外、聲學(xué)和其他射頻傳感器等。事實(shí)證明，通過(guò)“抱團(tuán)”，這些傳感器可以彼此取長(zhǎng)補(bǔ)短，及時(shí)精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)目標(biāo)。如波蘭一家公司推出的SKYctrl無(wú)線電技術(shù)綜合體，包括1個(gè)雷達(dá)、1個(gè)光學(xué)電子系統(tǒng)、1個(gè)聲學(xué)傳感器和1個(gè)電子戰(zhàn)裝置。

白俄羅斯一家企業(yè)對(duì)外展出的Station T移動(dòng)電子干擾站，可使用不同設(shè)備來(lái)偵測(cè)無(wú)人機(jī)，包括用于偵測(cè)無(wú)人機(jī)與其控制站之間定向通信的無(wú)線電信號(hào)探測(cè)裝置，集日間攝像機(jī)、熱像儀和激光測(cè)距儀于一體的數(shù)字光電系統(tǒng)，以及由1組8個(gè)固定相控陣半導(dǎo)體天線組成的雷達(dá)系統(tǒng)。這種組合，可使它對(duì)無(wú)人機(jī)的探測(cè)范圍達(dá)到22～50千米。

尤其是近年來(lái)自戰(zhàn)場(chǎng)的強(qiáng)力推動(dòng)，使無(wú)人機(jī)技術(shù)創(chuàng)新日新月異，也使無(wú)人機(jī)雷達(dá)的發(fā)展面臨考驗(yàn)。

——精確化。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，有的無(wú)人機(jī)尺寸越來(lái)越小、機(jī)動(dòng)性和殺傷力越來(lái)越強(qiáng)。這就要求反無(wú)人機(jī)雷達(dá)具備更高的距離分辨率、角度分辨率和速度分辨率，以便精準(zhǔn)確定無(wú)人機(jī)，對(duì)其進(jìn)行高效處置。美國(guó)一家公司研制的AN/MPQ-64“哨兵”A4雷達(dá)就體現(xiàn)了這一點(diǎn)，和“哨兵”A3雷達(dá)相比，其探測(cè)范圍增加了175%，靈敏度提高了225%。

——集成化。為應(yīng)對(duì)不同類型的目標(biāo)、適應(yīng)日益復(fù)雜的電磁環(huán)境，一些反無(wú)人機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)會(huì)同時(shí)集成多種雷達(dá)技術(shù)，能夠在多個(gè)波段工作，從而根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)變化在不同波段、不同模式之間靈活切換，以求更好地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。如Elta Systems公司研發(fā)的ELI-2139“綠蓮花”系統(tǒng)兼具S波段和X波段雷達(dá)、晝夜光電瞄準(zhǔn)器等，能自動(dòng)檢測(cè)、跟蹤、分類和識(shí)別各種空中目標(biāo)包括低雷達(dá)反射截面目標(biāo)，還能夠探測(cè)和分類地面的車輛和緩慢移動(dòng)的人。

——智能化。今后，隨著無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)的成熟、運(yùn)用，以及無(wú)人機(jī)反探測(cè)技術(shù)的提升，反無(wú)人機(jī)雷達(dá)向智能化借力將不可避免。如此，才能對(duì)來(lái)襲的無(wú)人機(jī)進(jìn)行全域性偵察、探測(cè)與態(tài)勢(shì)判斷，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的態(tài)勢(shì)全局感知，從而為快速處置來(lái)襲無(wú)人機(jī)提供信息支持。當(dāng)前，一些國(guó)家的企業(yè)已開(kāi)始研發(fā)由人工智能／機(jī)器學(xué)習(xí)引擎增強(qiáng)的反無(wú)人機(jī)雷達(dá)，以實(shí)現(xiàn)“分層反無(wú)人機(jī)策略”。

——網(wǎng)絡(luò)化。對(duì)于今后大概率會(huì)出現(xiàn)的大中小微型無(wú)人機(jī)協(xié)同配合作戰(zhàn)樣式，單部反無(wú)人機(jī)雷達(dá)作用有限。只有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通多部、多型號(hào)的反無(wú)人機(jī)雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同，才能有效擴(kuò)大探測(cè)范圍、提高探測(cè)精度和效能。比如，俄羅斯科研人員正在開(kāi)展一項(xiàng)研究，他們?cè)噲D將多個(gè)“牛蒡”Burdock便攜式反無(wú)人機(jī)雷達(dá)組合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)操作員控制進(jìn)行聯(lián)合操作，以提升探測(cè)的范圍與效能。

此外，具備更強(qiáng)的對(duì)抗電子干擾能力、推動(dòng)小型化以實(shí)現(xiàn)快速部署、引導(dǎo)更多火力類型實(shí)施打擊等，也是今后反無(wú)人機(jī)雷達(dá)發(fā)展的方向。

供圖：陽(yáng)　明