編者按：近日，中國電科14所副所長、軍委科技委主題專家組專家，國防973項(xiàng)目首席專家王建明在《現(xiàn)代雷達(dá)》雜志刊發(fā)論文《面向下一代戰(zhàn)爭的雷達(dá)系統(tǒng)與技術(shù)》。隨著軍事科技的快速發(fā)展，下一代戰(zhàn)爭成為當(dāng)前軍事領(lǐng)域的熱門話題。本文在研究下一代戰(zhàn)爭的定義和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了下一代戰(zhàn)爭對雷達(dá)系統(tǒng)的需求。針對下一代戰(zhàn)爭對雷達(dá)系統(tǒng)的需求，從面向下一代戰(zhàn)爭的雷達(dá)系統(tǒng)和面向下一代戰(zhàn)爭的雷達(dá)技術(shù)兩個(gè)主要方面對未來主要雷達(dá)系統(tǒng)的形態(tài)和應(yīng)用以及關(guān)鍵技術(shù)的概念內(nèi)涵和發(fā)展方向進(jìn)行了分析與總結(jié)，并給出了發(fā)展建議。現(xiàn)將全文轉(zhuǎn)發(fā)，以饗讀者。

從20世紀(jì)初誕生以來，雷達(dá)的發(fā)展經(jīng)歷了簡單脈沖雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、數(shù)字陣?yán)走_(dá)等重要發(fā)展階段。雷達(dá)發(fā)明的最初目的是測量敵方來襲飛機(jī)的距離和方向，為己方攔截航空兵提供預(yù)警和指示信息。隨著信號產(chǎn)生技術(shù)、高功率發(fā)射技術(shù)、天線技術(shù)、信息處理技術(shù)等電子信息技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)的作用距離、測量精度、分辨力不斷提高。當(dāng)前先進(jìn)的雷達(dá)不僅能夠遠(yuǎn)程探測隱身飛機(jī)、彈道導(dǎo)彈、地上兵力、海上編隊(duì)，還能夠精確控制打擊武器對目標(biāo)跟蹤制導(dǎo)，以及對重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)的偵查監(jiān)視，獲取高清晰戰(zhàn)場情報(bào)。雷達(dá)融入“觀察-確認(rèn)-決策-打擊”（OODA）作戰(zhàn)流程環(huán)的程度越來越深，在信息化聯(lián)合作戰(zhàn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

近年來，雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入新階段。美國防部2014年發(fā)起“第三次抵消戰(zhàn)略”，試圖通過作戰(zhàn)概念創(chuàng)新、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新、武器裝備創(chuàng)新，謀求在2030年以前形成新一輪絕對軍事優(yōu)勢。我國也在過去五年進(jìn)行了廣泛深入的軍事改革，組織編制、軍事科技、武器裝備、作戰(zhàn)訓(xùn)練煥然一新。黨的十九大報(bào)告中習(xí)總書記提出我國要在2035年基本實(shí)現(xiàn)國防和軍隊(duì)的現(xiàn)代化，到本世紀(jì)中葉把人民軍隊(duì)建成世界一流軍隊(duì)的宏偉目標(biāo)。在此背景下，下一代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)樣式、前沿創(chuàng)新技術(shù)、顛覆性武器裝備成為軍事和科技界的熱門話題，對這些問題深入思考對于雷達(dá)系統(tǒng)需求分析、指標(biāo)論證和部署使用具有十分重要的意義。

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1.1下一代戰(zhàn)爭的定義

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動下，基于戰(zhàn)爭手段和作戰(zhàn)能力的不斷變更，人類經(jīng)歷了冷兵器戰(zhàn)爭、熱兵器戰(zhàn)爭、機(jī)械化戰(zhàn)爭和信息化戰(zhàn)爭四個(gè)階段，目前正處于信息化戰(zhàn)爭的后半期。基于軍事強(qiáng)國下一代戰(zhàn)斗機(jī)、下一代轟炸機(jī)、高超聲速打擊武器、動能打擊武器、定向能打擊武器、網(wǎng)絡(luò)攻擊等雷達(dá)主要威脅的發(fā)展規(guī)劃，本文將下一代戰(zhàn)爭定義為2030年之后一段時(shí)期的戰(zhàn)爭，這一時(shí)期代表信息化戰(zhàn)爭的高級階段。

1.2.  下一代戰(zhàn)爭的特點(diǎn)

信息化戰(zhàn)爭高級階段的作戰(zhàn)在作戰(zhàn)空間、打擊時(shí)間、技術(shù)形態(tài)都將表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。

作戰(zhàn)空間全域化。作戰(zhàn)武器可能從太空、臨近空間、空中、陸地、水上、水下等發(fā)起全高度、多方位、全距離、多樣式的攻擊。

作戰(zhàn)時(shí)間敏捷化。高超聲速飛行器、高能微波、高能激光武器將顯著壓縮從信息獲取到目標(biāo)摧毀的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)敏捷打擊。

作戰(zhàn)對象隱身化。作戰(zhàn)對象除前向隱身外，側(cè)向和后向隱身將得到增強(qiáng)，隱身頻段得到擴(kuò)展。

作戰(zhàn)平臺無人化。各種體積、重量、用途的無人平臺將得到應(yīng)用，無人平臺承擔(dān)更多的作戰(zhàn)任務(wù)。

作戰(zhàn)方式協(xié)同化。有人無人平臺、空空平臺、空面平臺等通過信息共享、任務(wù)協(xié)同實(shí)現(xiàn)高效作戰(zhàn)。

作戰(zhàn)效果精確化。基于高精度探測、定位、跟蹤、制導(dǎo)等手段，實(shí)現(xiàn)外科手術(shù)式精準(zhǔn)“點(diǎn)穴”打擊，降低附帶損傷。

作戰(zhàn)背景復(fù)雜化。作戰(zhàn)區(qū)域雜波類型多樣，自然干擾、無意干擾、欺騙式干擾、壓制式干擾、主瓣干擾、副瓣干擾等電磁干擾交織。

1.3.  下一代戰(zhàn)爭對雷達(dá)系統(tǒng)的需求

針對下一代戰(zhàn)爭的特點(diǎn)和雷達(dá)完成遠(yuǎn)程探測、穩(wěn)定跟蹤、精確制導(dǎo)和武器攻擊的使命任務(wù)，雷達(dá)系統(tǒng)需要具有體系協(xié)同、多功能多任務(wù)、精細(xì)處理、智能決策的能力。

功能上從感知平臺擴(kuò)展到感知打擊一體化平臺。感知打擊一體化平臺可在態(tài)勢感知和目標(biāo)攻擊模式間快速切換，實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)后“零時(shí)延”打擊，實(shí)現(xiàn)OODA的閉環(huán)。

性能上戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)顯著提高。通過發(fā)展新體系、新體制、新頻段、新處理技術(shù)，提高雷達(dá)靈敏度，增加對隱身目標(biāo)等低可觀測目標(biāo)的探測距離，提高對高超聲速目標(biāo)的跟蹤穩(wěn)定性，改善對遠(yuǎn)程小尺寸目標(biāo)的分辨力，提升復(fù)雜環(huán)境下的雜波干擾抑制能力和識別效果，滿足不同任務(wù)場景作戰(zhàn)需求。

雷達(dá)與平臺和諧共生。通過發(fā)展共形陣、機(jī)會陣、分布式相參陣列，增加孔徑面積，降低雷達(dá)對承載平臺空間、功率的需求，提高平臺適裝性。

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2.1.  面向下一代戰(zhàn)爭的預(yù)警探測體系

針對下一代雷達(dá)探測目標(biāo)全域打擊、高超機(jī)動、隱蔽精準(zhǔn)的特點(diǎn)，以及對雷達(dá)遠(yuǎn)程探測、全維監(jiān)視、精確識別、精準(zhǔn)制導(dǎo)的任務(wù)需求，只有從預(yù)警探測體系著眼，構(gòu)建分布式高度協(xié)同的雷達(dá)探測網(wǎng)絡(luò)，才能適應(yīng)下一代戰(zhàn)爭的任務(wù)需求。

2.1.1.反導(dǎo)作戰(zhàn)

反導(dǎo)作戰(zhàn)體系著眼于戰(zhàn)略級、戰(zhàn)術(shù)級導(dǎo)彈防御，依托天基預(yù)警衛(wèi)星、地基遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)、地基多功能雷達(dá)、海基防空反導(dǎo)雷達(dá)，為彈道導(dǎo)彈攔截提供助推段、中段和末段的多層次信息保障。

2.1.2.全球監(jiān)視和打擊作戰(zhàn)

全球監(jiān)視和打擊體系依托天基預(yù)警衛(wèi)星、多功能偵查衛(wèi)星、探干偵通多功能衛(wèi)星、高超聲速平臺載雷達(dá)，為全球高價(jià)值目標(biāo)的偵察、監(jiān)視和快速打擊提供信息保障。

2.1.3.戰(zhàn)區(qū)聯(lián)合作戰(zhàn)

戰(zhàn)區(qū)聯(lián)合作戰(zhàn)通過情報(bào)雷達(dá)、戰(zhàn)術(shù)多功能雷達(dá)、空防空管雷達(dá)、無源雷達(dá)、預(yù)警機(jī)雷達(dá)、傳感器飛機(jī)雷達(dá)等傳感器間多層次信息融合與控制，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化群雷達(dá)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從傳感器到射手的直接交連。

2.1.4.遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)

遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)在缺乏地基情報(bào)支援下，在天基監(jiān)視系統(tǒng)的支持下，依靠艦載預(yù)警機(jī)雷達(dá)、艦載直升機(jī)雷達(dá)、艦載無人機(jī)多功能雷達(dá)、航母多功能雷達(dá)、驅(qū)逐艦多功能雷達(dá)、水下目標(biāo)探測等裝備，構(gòu)建編隊(duì)協(xié)同探測系統(tǒng)，為遠(yuǎn)洋護(hù)航和目標(biāo)精確打擊提供情報(bào)支撐。

2.2.  面向新一代戰(zhàn)爭的雷達(dá)系統(tǒng)

針對下一代武器裝備功能性能特征，探索智能集群、多功能一體化、天基海洋監(jiān)視雷達(dá)、臨近空間無人機(jī)預(yù)警雷達(dá)、凝視雷達(dá)、廣域監(jiān)視無源雷達(dá)等新一代雷達(dá)系統(tǒng)，構(gòu)建應(yīng)對下一代威脅的裝備體系。研究高超聲速平臺載雷達(dá)、毫米波有源相控陣導(dǎo)引頭雷達(dá)、探攻一體雷達(dá)，提高超高速、超精確、“零延時(shí)”打擊能力。

2.2.1.智能集群探測系統(tǒng)

智能集群探測系統(tǒng)自組織形成靈活多變的編隊(duì)構(gòu)型，采用數(shù)據(jù)融合、信號融合和孔徑綜合等多層次信息聯(lián)合處理，提高預(yù)警機(jī)編隊(duì)、戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)、有人無人混合編隊(duì)、無人機(jī)蜂群等的協(xié)同能力，提升編隊(duì)探測威力、測量精度、目標(biāo)識別、電子對抗能力。

智能集群探測系統(tǒng)隨智能控制、數(shù)據(jù)傳輸、信息處理能力的發(fā)展而進(jìn)步，從初期的情報(bào)級協(xié)同發(fā)展到信號級協(xié)同，從有人平臺之間的協(xié)同發(fā)展到有人無人平臺之間的協(xié)同以及將來無人自主平臺之間的協(xié)同，從同類型同頻段傳感器之間的協(xié)同發(fā)展到異質(zhì)傳感器間協(xié)同，將極大地提高戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力，催生嶄新的作戰(zhàn)方式。

2.2.2.多功能一體化探測系統(tǒng)

多功能一體化探測系統(tǒng)利用電磁波承載信息的本質(zhì)，發(fā)掘探干偵通管評等功能條件下信號、信道、信息的同構(gòu)性及差異性，實(shí)現(xiàn)資源集約化、功能互增強(qiáng)、能力自重構(gòu)和裝備活性化的下一代軍事電子系統(tǒng)。

為解決作戰(zhàn)平臺上天線數(shù)量眾多導(dǎo)致的電磁干擾、遮擋、大RCS、維護(hù)困難等問題，美國空軍、海軍、DARPA等單位從20世紀(jì)80年代以來開展了ASAP、MARFS、InTop、寶石柱、ISS、MIRFS、RECAP等項(xiàng)目，開展綜合射頻技術(shù)的研究，相關(guān)技術(shù)成果已在美國四代機(jī)、先進(jìn)艦艇上使用。

綜合射頻系統(tǒng)使用寬帶技術(shù)解決了在同一孔徑上雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)同時(shí)工作的問題，隨著頻譜資源的緊張，使用同一波形、同一頻段同時(shí)完成雷達(dá)、通信等功能的綜合化波形體制逐漸引起重視，這種波形在雷達(dá)波形上調(diào)制通信數(shù)據(jù)或在通信波形上調(diào)制雷達(dá)信號，或者將獨(dú)立的雷達(dá)波形和通信波形疊加合成，形成綜合化波形。接收時(shí)，使用通信接收機(jī)和雷達(dá)接收機(jī)分別提取通信信息和雷達(dá)探測信息。

2.2.3.星載海洋監(jiān)視雷達(dá)

星載海洋監(jiān)視雷達(dá)依托組網(wǎng)衛(wèi)星平臺，能夠克服地球曲率和領(lǐng)土主權(quán)的限制，實(shí)現(xiàn)對全球海域特別是大洋深處全天時(shí)、全天候、大范圍、低重訪間隔監(jiān)視。星載海洋監(jiān)視雷達(dá)不需要目標(biāo)輻射電磁信號就可實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的探測，不會受到戰(zhàn)時(shí)目標(biāo)無線電靜默和無線電欺騙戰(zhàn)術(shù)的影響。星載海洋監(jiān)視雷達(dá)的主要問題在于雷達(dá)工作需要較大的功率孔徑積，因此需要衛(wèi)星平臺具有較高的初級電源和承重能力。當(dāng)前高效太陽能電池已可提供10kW左右的初級電源，有能力支撐雷達(dá)來監(jiān)視海洋中活動的大中型船只。

2.2.4.臨近空間太陽能無人機(jī)預(yù)警雷達(dá)

臨近空間太陽能無人預(yù)警機(jī)將機(jī)載預(yù)警雷達(dá)與臨近空間太陽能無人機(jī)一體化設(shè)計(jì)，發(fā)揮雷達(dá)反隱身探測和無人機(jī)平臺“高空、長航時(shí)、無人化”的“亞衛(wèi)星”特性，能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有預(yù)警機(jī)滯空時(shí)間短和預(yù)警衛(wèi)星重訪周期長的不足，實(shí)現(xiàn)對威脅地區(qū)持續(xù)預(yù)警。當(dāng)前，美國國家航空航天局（NASA）臨近空間太陽能無人機(jī)已發(fā)展了四代，第四代“太陽神”預(yù)計(jì)最遲到2026年之前可在30km高空進(jìn)行長達(dá)6個(gè)月的晝夜飛行。臨近空間太陽能無人機(jī)預(yù)警雷達(dá)與傳感器飛機(jī)、臨近空間飛艇載雷達(dá)協(xié)同，可結(jié)合臨近空間飛艇平臺速度慢，面雜波頻譜展寬小，對地面低速目標(biāo)檢測性能好的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對戰(zhàn)場空中和地面各類低動態(tài)和高動態(tài)目標(biāo)的實(shí)時(shí)大范圍監(jiān)視。

2.2.5.基于星載輻射源的廣域監(jiān)視雷達(dá)

基于星載輻射源的外輻射源雷達(dá)除具有常規(guī)外輻射源雷達(dá)生存能力強(qiáng)、反隱身、結(jié)構(gòu)簡單都優(yōu)勢外，還有接收天線俯仰角高，受地雜波及多徑干擾影響小，以及戰(zhàn)時(shí)輻射源不易受到攻擊，生存能力強(qiáng)等優(yōu)勢[20]。與使用通信衛(wèi)星、星載雷達(dá)信號相比，使用全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（包括GPS、GALIEO、GLONASS）的外輻射源雷達(dá)具有信號全球覆蓋、系統(tǒng)同步簡單等特點(diǎn)，可將接收機(jī)放置在艦船、飛機(jī)、飛艇、無人機(jī)等平臺上，實(shí)現(xiàn)對偏遠(yuǎn)地區(qū)和遠(yuǎn)洋的持續(xù)監(jiān)視。

在歐盟地平線2020研究和創(chuàng)新項(xiàng)目的資助下，英國伯明翰大學(xué)聯(lián)合意大利羅馬大學(xué)開展了基于GALIEO衛(wèi)星機(jī)會照射源的外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)研究，開發(fā)了試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了實(shí)際海上目標(biāo)捕獲實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了方案的可行性。南京理工大學(xué)通過對北斗衛(wèi)星信號的模糊函數(shù)和回波信噪比的分析，論證了北斗衛(wèi)星信號作為外輻射源對目標(biāo)進(jìn)行有效定位的可行性。

2.2.6.凝視雷達(dá)

凝視雷達(dá)是針對臨近空間高超聲速飛行器探測需求而提出的雷達(dá)系統(tǒng)，利用全向發(fā)射和覆蓋整個(gè)觀測空域的多個(gè)接收波束，通過長時(shí)間相參積累提高動目標(biāo)檢測性能。由于臨近空間高超聲速目標(biāo)飛行速度快、機(jī)動能力強(qiáng)、隱身性能好，信號特征微弱，且存在跨波束、跨距離單元和多普勒單元等“三跨”現(xiàn)象。針對“三跨”問題，提出了Keystone、Dechirping、Radon-分?jǐn)?shù)傅里葉變換（RFRFT）等補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)長時(shí)間積累。

2.2.7.高超聲速飛行器制導(dǎo)雷達(dá)

高超聲速飛行器制導(dǎo)雷達(dá)以高超聲速飛行器為平臺，為高超聲速平臺提供遠(yuǎn)程探測、目標(biāo)定位、成像識別、跟蹤制導(dǎo)等功能，是高超聲速打擊平臺態(tài)勢感知和精確打擊的重要手段。高超聲速飛行器飛行高度高，面臨的雜波和干擾范圍大；飛行速度快，雷達(dá)工作頻率高，雜波多普勒頻譜范圍大，同時(shí)存在距離和多普模糊與折疊；高超聲速飛行器的狹小空間、熱約束、對天線罩的燒蝕也對制導(dǎo)雷達(dá)的體積、溫控和視線誤差補(bǔ)償提出了特殊要求。

2.2.8.毫米波寬帶有源相控陣導(dǎo)引頭雷達(dá)

毫米波寬帶有源相控陣導(dǎo)引頭探測距離遠(yuǎn)、測量精度高、目標(biāo)識別能力強(qiáng)，是導(dǎo)彈武器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程打擊、精確打擊和智能打擊的重要保障；毫米波雷達(dá)集成度高，體積小，重量輕，功耗低，易與平臺集成。目前，美國、俄羅斯、德國和英國已經(jīng)在毫米波雷達(dá)導(dǎo)引頭引入了相控陣技術(shù)。毫米波寬帶有源相控陣導(dǎo)引頭要滿足捷聯(lián)去耦天線指向精度，一次性使用低成本、高效散熱、高效算法等導(dǎo)彈平臺要求。

2.2.9.探攻一體雷達(dá)

探攻一體雷達(dá)通過雷達(dá)和微波武器功能的結(jié)合，利用寬帶AESA和空間功率合成技術(shù)生成大功率。作戰(zhàn)時(shí)，先用雷達(dá)模式對目標(biāo)進(jìn)行探測和識別，確認(rèn)威脅目標(biāo)后立即切換到高功率微波武器模式，對目標(biāo)進(jìn)行干擾或摧毀。探攻一體雷達(dá)顛覆了傳統(tǒng)完全基于火力打擊的攻擊模式，徹底解決信息鏈、打擊鏈分割獨(dú)立的問題。早在2005年，美國空軍就確認(rèn)正研制具有攻擊能力的有源相控陣?yán)走_(dá)。對E-10飛機(jī)AESA雷達(dá)的計(jì)算表明該雷達(dá)具有對雷達(dá)、通信、導(dǎo)航等系統(tǒng)敏感器件性能降低和失效的能力。探攻一體雷達(dá)需要解決的關(guān)鍵問題是高功率微波源小型化以及雷達(dá)與高功率天線的集成。

2.3面向下一代戰(zhàn)爭的雷達(dá)技術(shù)

回溯戰(zhàn)爭的發(fā)展史，無數(shù)的科幻變成了現(xiàn)實(shí)，今天的科幻同樣有發(fā)展成未來科技的可能。脈沖壓縮技術(shù)、脈沖多普勒技術(shù)、單脈沖技術(shù)、相控陣技術(shù)、合成孔徑技術(shù)等催生了一代代雷達(dá)體制，也構(gòu)成了雷達(dá)基本工作方式和功能生成模式。立足現(xiàn)在展望的雷達(dá)技術(shù)有可能成為下一代戰(zhàn)爭中雷達(dá)系統(tǒng)的實(shí)用科技。

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3.1.  基于新理論、新機(jī)理、新頻段的雷達(dá)系統(tǒng)

3.1.1.人工智能雷達(dá)

人工智能是將人工智能技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的新一代雷達(dá)系統(tǒng)，采用閉環(huán)系統(tǒng)架構(gòu)，以學(xué)習(xí)積累知識為核心，以信息熵為理論，以自適應(yīng)優(yōu)化發(fā)射接收為手段，以目標(biāo)特征為探測依據(jù)，以精確化、高精度、自主化感知目標(biāo)和環(huán)境為目的。能夠基于數(shù)據(jù)提取特征，減輕模型誤差，提升探測識別能力；能夠自主學(xué)習(xí)優(yōu)化，提升環(huán)境適應(yīng)能力；能夠融合歷史數(shù)據(jù)和多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化處理。在2017年海洋環(huán)境下信息技術(shù)交流大會上，南京電子技術(shù)研究所作了“人工智能雷達(dá)研究進(jìn)展”的報(bào)告，首次系統(tǒng)完整地論述了人工智能雷達(dá)的概念，將人工智能技術(shù)嫁接到雷達(dá)領(lǐng)域。

3.1.2.量子雷達(dá)

量子雷達(dá)將量子技術(shù)引入雷達(dá)探測領(lǐng)域，通過對量子資源的利用，實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測和高維度量子態(tài)調(diào)制，解決傳統(tǒng)雷達(dá)在抗干擾、反隱身及目標(biāo)識別等方面的技術(shù)瓶頸。量子雷達(dá)具有探測距離遠(yuǎn)、發(fā)射功率低、探測手段豐富、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，在新型機(jī)載遠(yuǎn)程反隱身預(yù)警系統(tǒng)、無人機(jī)反導(dǎo)系統(tǒng)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。南京電子技術(shù)研究所使用基于超導(dǎo)單光子探測器的量子雷達(dá)系統(tǒng)在青海湖開展了真實(shí)大氣環(huán)境下的探測試驗(yàn)，對目標(biāo)的探測距達(dá)132km。目前，國內(nèi)外對量子雷達(dá)的試驗(yàn)驗(yàn)證均集中在光頻段，微波頻段雖進(jìn)行了理論探討，但由于該波段單光子能量低，尚未開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。量子探測理論架構(gòu)、量子元器件等基礎(chǔ)科技有待攻關(guān)，量子雷達(dá)的實(shí)用化還有一段距離。

3.1.3.微波光子雷達(dá)

微波光子雷達(dá)用微波光子技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)雷達(dá)中基于電子技術(shù)的射頻微波鏈路，能有效克服傳統(tǒng)電子器件的技術(shù)瓶頸，滿足多頻段、大帶寬、抗干擾、可重構(gòu)和多功能的雷達(dá)技術(shù)需求，是新一代多功能、軟件化雷達(dá)的基礎(chǔ)。能夠?qū)崿F(xiàn)輕量小型化的雷達(dá)陣面，可作為下一代戰(zhàn)斗機(jī)、無人飛艇的智能蒙皮。美國、俄羅斯、意大利、中國等對微波光子雷達(dá)進(jìn)行了研究。近期意大利雙波段微波光子雷達(dá)現(xiàn)場試驗(yàn)中，成功檢測到多個(gè)海上目標(biāo)，并精確跟蹤了8海里外的船只，最小可檢測信號在S和X頻段分別達(dá)-122dBm和-124dBm，與最先進(jìn)的相參雷達(dá)系統(tǒng)相當(dāng)。俄羅斯透露成功研制出微波光子雷達(dá)收發(fā)樣機(jī)，南京航空航天大學(xué)、南京電子技術(shù)研究所、中國科學(xué)院也研制出微波光子實(shí)時(shí)成像驗(yàn)證系統(tǒng)。

3.1.4.軟件化雷達(dá)

軟件化雷達(dá)是具有通用開放式體系架構(gòu)，系統(tǒng)功能可通過軟件定義、擴(kuò)展和重構(gòu)的新一代雷達(dá)。軟件化雷達(dá)以面向任務(wù)為核心，軟硬件充分解耦，任務(wù)部署和功能配置具有高度的靈活性，適合未來雷達(dá)多任務(wù)、多功能、快速升級的需求。美國成立開放式雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)（ROSA）研究工作組推動軟件化的發(fā)展，相關(guān)研究成果已經(jīng)在3DELRR雷達(dá)上進(jìn)行了驗(yàn)證，并被林肯實(shí)驗(yàn)室成功應(yīng)用于靶場雷達(dá)的升級改造。諾﹒格公司對其機(jī)載軟件化雷達(dá)進(jìn)行了飛行測試，在GMTI和SAR等工作模式表現(xiàn)出優(yōu)良性能。

3.1.5.視頻合成孔徑雷達(dá)（ViSAR）

ViSAR是一種工作在極高頻段能夠以視頻流形式成像的合成孔徑雷達(dá)。ViSAR每0.2秒就可對場景完成成像，成像分辨率達(dá)0.2m，集成度高、體積小、重量輕，能夠安裝在可活動的萬向節(jié)上；具有隱身目標(biāo)探測能力，可對未來戰(zhàn)場上的隱身艦船、隱身坦克、隱身裝甲車有效探測；ViSAR不受煙霧、沙塵、云層等的遮擋，對復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境有更好的適應(yīng)性。ViSAR高幀率、高分辨、高精度、高集成以及全天候、全天時(shí)工作的優(yōu)勢將顯著改善武裝直升機(jī)、無人機(jī)、對地攻擊機(jī)等平臺對地面目標(biāo)、海面目標(biāo)等的偵查定位、成像識別和跟蹤打擊能力，引領(lǐng)下一代對空地、空海協(xié)同作戰(zhàn)的潮流。DARPA開發(fā)的ViSAR搭載DC-3運(yùn)輸機(jī)已成功進(jìn)行飛行測試，成功獲取了被云層遮蔽的地面目標(biāo)的實(shí)時(shí)、全運(yùn)動視頻圖像，標(biāo)志著ViSAR項(xiàng)目由研制階段進(jìn)入試飛驗(yàn)證階段。

3.2.  基于新型陣列的雷達(dá)系統(tǒng)

3.2.1.機(jī)會陣?yán)走_(dá)

機(jī)會陣?yán)走_(dá)是美國海軍研究生院2000年為下一代隱身反導(dǎo)驅(qū)逐艦DD（X）提出的新型雷達(dá)概念，該雷達(dá)以平臺隱身設(shè)計(jì)為核心，以數(shù)字陣列雷達(dá)為基礎(chǔ)，在平臺上機(jī)會式布置天線。機(jī)會陣?yán)走_(dá)能夠突破傳統(tǒng)天線陣列孔徑的布局和尺寸限制，提高雷達(dá)探測威力、覆蓋范圍，改善平臺隱身性、機(jī)動性和作戰(zhàn)能力。當(dāng)前國內(nèi)外的研究集中在機(jī)會陣?yán)走_(dá)波束優(yōu)化、信號處理、波形設(shè)計(jì)等方面。

3.2.2.頻控陣?yán)走_(dá)

頻控陣?yán)走_(dá)是在每個(gè)天線陣元使用不同頻率信號的陣列雷達(dá)，能夠形成具有距離依賴性的發(fā)射波束指向，克服了傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)不能有效控制發(fā)射波束的距離指向問題，具有射頻隱身、檢測和分辨能力強(qiáng)等優(yōu)勢。自2006年ANTONIK等人首次提出頻控陣?yán)走_(dá)概念以來，國內(nèi)外學(xué)者對頻控陣?yán)走_(dá)的方向圖特征、波束形成、波形設(shè)計(jì)、參數(shù)估計(jì)、自適應(yīng)目標(biāo)檢測和跟蹤算法做了研究，并提出將頻控陣應(yīng)用于雷達(dá)成像等領(lǐng)域。

3.2.3.MIMO雷達(dá)

MIMO雷達(dá)是利用多個(gè)發(fā)射天線同步發(fā)射特定波形，使用多個(gè)接收天線接收回波信號并集中處理的新體制雷達(dá)系統(tǒng)。MIMO雷達(dá)具有更大的自由度，能夠平滑RCS起伏、提高空間分辨力和參數(shù)估計(jì)精度。根據(jù)MIMO雷達(dá)天線的間隔距離，MIMO雷達(dá)分為相干MIMO雷達(dá)（又稱分布式相干雷達(dá)）和統(tǒng)計(jì)MIMO雷達(dá)，相干MIMO雷達(dá)最大可獲N3倍單個(gè)子雷達(dá)的信噪比增益，相干的關(guān)鍵在于通道回波時(shí)間對齊和相位補(bǔ)償精度，需要子雷達(dá)具有較高的信噪比。密歇根大學(xué)聯(lián)合應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室提出“開環(huán)相干分布陣列”概念，通過精確測量天線節(jié)點(diǎn)間距離、單元指向，每個(gè)單元精確時(shí)間同步，分布式節(jié)點(diǎn)不需要外部輸入信號即可實(shí)現(xiàn)相干協(xié)同工作。

3.2.4.孔徑級同時(shí)收發(fā)陣列雷達(dá)

孔徑級同時(shí)收發(fā)陣列雷達(dá)利用單元級數(shù)字陣波束形成和優(yōu)化技術(shù)，形成高隔離度收發(fā)波束，并在接收端使用自適應(yīng)信號處理技術(shù)去除接收機(jī)中的直達(dá)波和干擾，在單個(gè)雷達(dá)孔徑的不同區(qū)域上同時(shí)實(shí)現(xiàn)同頻段發(fā)射和接收，解決了傳統(tǒng)連續(xù)波雷達(dá)近距離隔離難題。林肯實(shí)驗(yàn)室已開發(fā)出八通道同時(shí)收發(fā)數(shù)字相控陣雷達(dá)樣機(jī)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3.2.5.理想波束方向圖

無副瓣、寬帶寬角掃描無損耗等理想特性的波束方向圖是天線研究人員的一致追求。美國羅切斯特大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程部發(fā)明了一種針形波束方向圖，針形脈沖波束方向圖向空間傳播過程中不斷縮小，無副瓣，避免了傳統(tǒng)上雜波和干擾從副瓣進(jìn)入的可能途徑。林肯實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)能力與系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新的電掃天線，其電磁偶極子沿矢量排列，且相互正交，能夠在方位和仰角任意方向（4π立體角）發(fā)射不會產(chǎn)生任何掃描損失的波束。

3.3.  雷達(dá)信息處理技術(shù)

3.3.1.微弱目標(biāo)檢測

雷達(dá)目標(biāo)檢測是跟蹤、識別、制導(dǎo)等后續(xù)行動的前提。面向下一代戰(zhàn)爭，目標(biāo)探測的復(fù)雜性一方面來自探測目標(biāo)的小尺寸、隱身、距離遠(yuǎn)、速度快、機(jī)動能力強(qiáng)等特征，還與電磁環(huán)境和雜波背景有關(guān)。微弱目標(biāo)的共同特點(diǎn)是目標(biāo)在距離和多普勒分辨單元中的信雜（噪）比低，與雜波和干擾競爭中處于劣勢。提高微弱目標(biāo)檢測能力的重要手段是增加目標(biāo)信號能量，這通常通過增加積累時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，相參積累將回波信號矢量相加，是一種理想的積累手段，但隨著雷達(dá)距離分辨力的提高和目標(biāo)的機(jī)動，回波包絡(luò)的距離徙動和目標(biāo)的多普勒徙動導(dǎo)致回波能量發(fā)散，降低了相參積累增益，針對該問題的解決方法成為微弱目標(biāo)檢測技術(shù)的研究熱點(diǎn)。針對距離徙動補(bǔ)償，提出了包絡(luò)相關(guān)法、Keystone變換（KT）、Radon傅里葉變換（RFT）等；針對多普勒徙動補(bǔ)償，提出了De-chirp法、Chirp-傅里葉變換法、多項(xiàng)式相位法和分?jǐn)?shù)階傅里葉變換法（FRFT）等。

3.3.2.雜波抑制

機(jī)載預(yù)警雷達(dá)、星載監(jiān)視雷達(dá)等運(yùn)動平臺對地對海觀測時(shí)會產(chǎn)生嚴(yán)重的地面雜波，雜波的強(qiáng)度不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于目標(biāo)回波，還具有時(shí)間非平穩(wěn)、空間非均勻等特性，隨著平臺速度的增加，雜波的雜波譜展寬，降低了對空中、海面、陸上等重要目標(biāo)的探測能力。對雜波的抑制技術(shù)經(jīng)歷了時(shí)域抑制、空域抑制、頻域抑制、極化抑制、自適應(yīng)抑制等階段，當(dāng)前和今后的一段時(shí)間基于知識和學(xué)習(xí)的智能化抑制將成為雜波抑制的研究熱點(diǎn)。基于環(huán)境認(rèn)知的雷達(dá)系統(tǒng)利用環(huán)境先驗(yàn)信息，建立環(huán)境知識庫，獲得先驗(yàn)地理環(huán)境信息，提升非均勻雜波條件下的空時(shí)極化自適應(yīng)雜波抑制性能，提升雷達(dá)在城市、丘陵、山區(qū)、海上等背景中的探測能力。

3.3.3.干擾對抗

雷達(dá)和干擾作為一對矛盾體，相伴而生，在對立中不斷發(fā)展。當(dāng)前壓制式干擾、欺騙式干擾、靈巧式干擾已在戰(zhàn)場中廣泛使用，能夠?qū)走_(dá)造成全方位、全頻段、全樣式的干擾，主瓣干擾是雷達(dá)面臨的難題。下一代戰(zhàn)爭中電子偵察會更靈敏更精細(xì)，干擾功率會更強(qiáng)，干擾手段會更豐富，干擾效果會更明顯，不僅會造成軟殺傷，還可能導(dǎo)致應(yīng)摧毀。除了大力發(fā)展無源雷達(dá)、分布式雷達(dá)、量子雷達(dá)等新體制雷達(dá)外，采用盲源分離、認(rèn)知處理等新的信號處理理論和技術(shù)，通過對干擾更好地感知和估計(jì)，優(yōu)化干擾對抗手段，對提升下一代雷達(dá)復(fù)雜電磁環(huán)境對抗能力具有重要作用。

3.3.4.目標(biāo)識別

下一代戰(zhàn)爭需要的不是影響指揮員決策效率和決心的海量概要信息，而是面向應(yīng)用和任務(wù)的確切情報(bào)，目標(biāo)識別將成為撥開戰(zhàn)場迷霧的重要手段。雷達(dá)目標(biāo)識別技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，從窄帶識別發(fā)展到寬帶識別、成像識別和微多普勒特征識別，成為反導(dǎo)反衛(wèi)、對空情報(bào)、對海偵查、精確制導(dǎo)判斷真假目標(biāo)和敵方行動意圖的核心技術(shù)。下一代戰(zhàn)爭智能化、精確化、無人化的特征必將推動雷達(dá)走向自主、智能，目標(biāo)識別技術(shù)將成為支撐智能雷達(dá)自主決策、快速決策的關(guān)鍵。在今后一段時(shí)間，針對遠(yuǎn)距離識別難題的低信噪比目標(biāo)識別技術(shù)、針對非完備庫目標(biāo)識別問題的電磁仿真技術(shù)、減少人工干預(yù)和判讀的自動化識別技術(shù)將成為目標(biāo)識別重要研究方向。

3.3.5.前視超分辨

戰(zhàn)斗機(jī)、無人機(jī)、導(dǎo)彈等運(yùn)動平臺前視探測時(shí)，由于探測區(qū)域方位向多普勒帶寬幾乎為零，不滿足多普勒波束銳化（DBS）和合成孔徑成像技術(shù)處理的條件，方位分辨率由天線3dB波束寬度決定，將制約高超聲速臨近空間飛行器、導(dǎo)彈等體積受限平臺對目標(biāo)的準(zhǔn)確識別能力和精確打擊能力。近年來，雙基SAR、前視SAR、稀疏布陣高精度測角和限制迭代解卷積技術(shù)成為前視超分辨技術(shù)的研究熱點(diǎn)。

3.4.  前沿交叉學(xué)科技術(shù)

學(xué)科是人類為了方便認(rèn)識自然和社會而人為劃分的研究領(lǐng)域，而知識本身沒有學(xué)科的界限。借助其他學(xué)科特別是交叉學(xué)科對科研創(chuàng)新具有重要作用，雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展也可從今天快速發(fā)展的生物學(xué)、腦科學(xué)、數(shù)學(xué)等得到啟發(fā)。

3.4.1.仿生學(xué)

世界著名動物學(xué)家Nachtigall將仿生學(xué)定義為“學(xué)習(xí)自然界的現(xiàn)象作為技術(shù)創(chuàng)新模式的科學(xué)”，路甬祥院士將仿生學(xué)定義為“仿生學(xué)是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性狀、原理、行為以及相互作用，從而為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思想、工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成的科學(xué)技術(shù)”[55]。雷達(dá)技術(shù)本身與蝙蝠回聲定位的原理非常類似，近年來，各種各樣的仿生學(xué)方法用在雷達(dá)天線設(shè)計(jì)、雜波抑制和SAR圖像處理中。西安電子科技大學(xué)提出將基于生物免疫機(jī)制的方法用于SAR圖像分割，將遺傳算法用于星載天線干擾抑制，空軍預(yù)警學(xué)院提出了將改進(jìn)遺傳算法用于天波超視距雷達(dá)二維陣列稀疏優(yōu)化設(shè)計(jì)等。國外將仿生學(xué)技術(shù)在雷達(dá)和聲納中的應(yīng)用做了系統(tǒng)研究，在2012年的“IET雷達(dá)、聲納與導(dǎo)航”雜志上連續(xù)刊發(fā)了7篇專題文章，論述蝙蝠、海豚等生物的感知機(jī)理及在雷達(dá)與聲納高精度定位、高分辨、精確識別、雜波抑制、SAR圖像邊緣檢測中的應(yīng)用；在2017年的IEEE國際雷達(dá)會議上，AETHER公司提出仿生蒼蠅復(fù)眼結(jié)構(gòu)的“復(fù)眼雷達(dá)”概念，英國國防研究院克蘭菲爾德大學(xué)提出了一種類似于蝙蝠聽覺系統(tǒng)的頻譜相關(guān)轉(zhuǎn)換（SCAT）接收機(jī)，用于研究類蝙蝠信號處理在目標(biāo)分辨方面的優(yōu)劣。

3.4.2.信息幾何

信息幾何是近年來發(fā)展起來的用微分幾何的方法研究統(tǒng)計(jì)學(xué)問題的一門學(xué)科，已在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、信息理論、系統(tǒng)理論等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在雷達(dá)信號處理領(lǐng)域，Barbaresco將信息幾何應(yīng)用于多普勒雷達(dá)CFAR檢測、STAP等領(lǐng)域，改善了多普勒雷達(dá)成像和檢測性能。國防科大對信息幾何理論在信息分辨、信號檢測、參數(shù)估計(jì)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等雷達(dá)信號處理問題中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，為雷達(dá)信號處理提供了新途徑。

3.4.3.其他

信息融合技術(shù)將雷達(dá)數(shù)據(jù)與光學(xué)、ESM、敵我識別等傳感器獲得的數(shù)據(jù)協(xié)同處理，相互印證，可以減少雷達(dá)電磁輻射，提高雷達(dá)工作的隱蔽性，提高信息準(zhǔn)確度；大數(shù)據(jù)、云計(jì)算能夠?qū)?shù)據(jù)優(yōu)勢和計(jì)算優(yōu)勢轉(zhuǎn)化成信息優(yōu)勢；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、腦機(jī)接口能夠增強(qiáng)雷達(dá)操作員對信息的理解和判斷，提高反應(yīng)速度和決策科學(xué)性。將這些前沿性交叉技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)結(jié)合，將為雷達(dá)適應(yīng)下一代戰(zhàn)爭提供新途徑。

3.5.  雷達(dá)基礎(chǔ)支撐技術(shù)

雷達(dá)數(shù)字化仿真設(shè)計(jì)技術(shù)、智能制造技術(shù)、集成工藝、封裝技術(shù)、散熱技術(shù)、測試技術(shù)等基礎(chǔ)性技術(shù)作為雷達(dá)裝備實(shí)物成形的基礎(chǔ)，是支撐下一代雷達(dá)發(fā)揮作戰(zhàn)效能的重要保證。

3.5.1.數(shù)字化設(shè)計(jì)

雷達(dá)數(shù)字化樣機(jī)能夠根據(jù)對下一代戰(zhàn)爭設(shè)定的作戰(zhàn)場景、作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)對象、工作環(huán)境以及客觀條件，事先進(jìn)行作戰(zhàn)場景分析和仿真驗(yàn)證，確定雷達(dá)具體功能，并將雷達(dá)戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)分解為較為可信的技術(shù)指標(biāo)，形成技術(shù)指標(biāo)體系，為構(gòu)建雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)和確定關(guān)鍵技術(shù)提供支撐。雷達(dá)數(shù)字化樣機(jī)是雷達(dá)物理樣機(jī)功能和電性能在計(jì)算機(jī)內(nèi)的一種映射，能夠全面、準(zhǔn)確地反映真實(shí)雷達(dá)在功能、電性能等方面的特征，能夠在虛擬環(huán)境下仿真測試。數(shù)字化樣機(jī)代替物理樣機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、測試和評估，具有開發(fā)成本低、周期短、靈活性強(qiáng)、設(shè)計(jì)質(zhì)量高、驗(yàn)證充分、用戶體驗(yàn)度高等特點(diǎn)。

3.5.2.微系統(tǒng)

微系統(tǒng)以更高的系統(tǒng)集成度、功率密度和智能程度，將成為改變雷達(dá)作戰(zhàn)形態(tài)和技術(shù)形態(tài)的重要支撐，扮演著微納尺度撬動大戰(zhàn)爭的作用。微系統(tǒng)將傳感、通信、處理、執(zhí)行、微能源等功能單元在維納尺度上采用異構(gòu)、異質(zhì)方法集成在一起，順應(yīng)了雷達(dá)系統(tǒng)芯片化發(fā)展的潮流。在微系統(tǒng)的發(fā)展上，DARPA提出了兩個(gè)“100倍”目標(biāo)，及探測能力、帶寬和速度比目前的電子系統(tǒng)提高100倍以上，體積、重量和功耗下降到目標(biāo)電子系統(tǒng)的1/100-1/1000。需要解決高密度堆疊、光電互聯(lián)、散熱等多項(xiàng)技術(shù)難題。

3.5.3.超材料

具有人工復(fù)合結(jié)構(gòu)的左手材料、光子晶體、超磁性材料等超材料具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)，對于提高雷達(dá)射頻隱身能力、減少天線單元間的干擾、提高天線方向性具有重要作用。2017年3月，美國杜克大學(xué)對基于動態(tài)超材料表面孔徑的合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行了2D和3D成像測試，通過控制超表面，能夠形成窄波束增強(qiáng)信號強(qiáng)度，或在方向圖上形成零點(diǎn)回避干擾，也可使用寬波束觀察大范圍區(qū)域，甚至可以同時(shí)形成多個(gè)波束探測多個(gè)位置。

4、結(jié)束語

本文從討論下一代戰(zhàn)爭的特點(diǎn)出發(fā)提出未來戰(zhàn)爭對雷達(dá)的需求，并總結(jié)分析了可能在未來戰(zhàn)爭中發(fā)揮重要作用的雷達(dá)系統(tǒng)和技術(shù)。作戰(zhàn)需求和技術(shù)發(fā)展作為雷達(dá)創(chuàng)新的一體兩翼，驅(qū)動雷達(dá)在百年歷程中螺旋發(fā)展，遵循從低級到高級、從簡單到復(fù)雜、由量變到質(zhì)變的發(fā)展主線，深刻把握這一發(fā)展規(guī)律有助于更好地認(rèn)識和發(fā)展雷達(dá)技術(shù)。

回顧雷達(dá)的發(fā)展和應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)雷達(dá)本質(zhì)上是一種信息裝備，本身無軍用和民用之分，雷達(dá)可用于軍事安全，也可為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。隨著我國“全球命運(yùn)共同體”、“一帶一路”、“人工智能發(fā)展戰(zhàn)略”、“國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”、“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國戰(zhàn)略”、“國家安全戰(zhàn)略”、“海洋強(qiáng)國”、“中國制造2025”、“軍民融合”等新型發(fā)展理念和發(fā)展戰(zhàn)略的提出和推進(jìn)，雷達(dá)的技術(shù)開發(fā)和裝備使用也應(yīng)主動與國家戰(zhàn)略對接，服務(wù)國家戰(zhàn)略需求，這本身對于雷達(dá)的發(fā)展也具有巨大的推動作用。

文章來源《現(xiàn)代雷達(dá)》