F22克星:中国最新DWL002反隐身飞机雷达揭秘!

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导读: [img]http://pic.itiexue.net/pics/2009_5_22_27315_9327315.jpg[/img] 2009年4月1日,由中国雷达行业协会、保利科技有限公司、中电科技国际贸易有限公司等单位共同主办的"2009年第五届世界雷达博览会"在北京展览馆开幕。该展向公众展示了中国航空、航海、军事、交通运输等领域中雷达科技的应用成就,也有来自国内外百余家参展企业现场展示的各种先进的军用、民用雷达以及与雷达相关的零部件、配套技术等。 在本届展会的一个不太引人瞩
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2009年4月1日,由中国雷达行业协会、保利科技有限公司、中电科技国际贸易有限公司等单位共同主办的"2009年第五届世界雷达博览会"在北京展览馆开幕。该展向公众展示了中国航空、航海、军事、交通运输等领域中雷达科技的应用成就,也有来自国内外百余家参展企业现场展示的各种先进的军用、民用雷达以及与雷达相关的零部件、配套技术等。


在本届展会的一个不太引人瞩目的展台上,有一张雷达图片引起了大家的关注,这张图片上拍摄的是中国电子科技集团西南电子设备研究所展出的雷达实物照片,这就是被国内外炒作颇多的中国最新型反隐身飞机雷达--中国DWL002 被动探测雷达系统。


被动探测


对于各类有源雷达而言,我们知道它可以通过处理自身发射的已知电磁参数、接收从目标反射回来的电磁波来定位被探测目标的各类位置参数。但现代隐身技术通过吸收雷达电波、减小雷达角反射面、减少散射雷达电波,降低了此类雷达的效能。有源雷达因发射雷达波信号,自身的安全也受到威胁,因此一些国家开始发展无源被动探测雷达。由于无源雷达事先并不知道所要接收到的电磁波的特征和参数,所以它完成目标定位必须具备两个基本的条件:首先,必须有足够快速和精细的电磁信号分析和鉴别能力,以确保在现代战争复杂的电磁环境下通过每个电磁信号的细微差别来区别定位发射或反射该电磁信号的目标。据称,中国DWL002被动探测雷达系统采用了独立的脉冲信号分析系统,能非常精确地分析各种电磁辐射信号并对它们进行"指纹"(Finger Printing)式识别,包括区分两台同一型号的脉冲发射器各自发射的同类信号,可以精确分析脉冲宽度内的信号特征。其工作原理如下:因为标准的方波脉冲、三角波脉冲等都只在理论上存在,而实际的脉冲形状受到元器件工艺和制造质量的影响,即使同一型号的脉冲发射器之间也有些微差别,而中国DWL002 被动探测雷达系统恰恰能分析出这种差别。相比之下,传统电子情报侦察系统的侦察对象通常仅是脉冲信号的脉冲宽度、脉冲间隔和脉冲重复频率等参数,掌握这些参数后就可以对这种信号的辐射源实施有效的电子干扰,并不需要做到区分同型脉冲发射器各自发射的同类信号。


其次,无源雷达要完成目标定位还需要有行之有效的定位算法,这使我们很容易想到,如果多个侦察接收站都接收到了被确认是同一辐射源辐射的信号,由于接收站相互间的空间位置关系已知,那么定位目标应当从时间处理着手,DWL002 系统正是采用所谓的电磁波"到达时间差"方法来进行定位的。


在该系统部署完毕后,每个站都可以通过GPS或者其他卫星定位系统知道自身的空间位置,并得出与其他站之间的相对位置参数。如果目标发射或者反射电磁波,多个基站都会捕捉到信号,通过计算信号到达各站的时刻差,我们可以计算出辐射源与各站之间的距离差。而由基本的数学知识,我们知道如果一点到两个定点的距离之差的绝对值是常数时,其轨迹是双曲线。而其中两个站的空间位置已经确定,所以我们可以很快得出一条双曲线的平面位置方程,而目标必然在这条曲线上;同样对另两个站进行相同的处理又能得到另一条双曲线的平面位置方程,那么目标就必然在这两条双曲线的交点上,这样我们就能确定目标的空间位置了。该系统完成三维定位的原理也完全一样,只是每次计算得到的是空间的双曲面方程,需要三个双曲面相交才能得到点的位置。这种目标定位方式的采用决定了DWL002在使用方式和工作原理上与传统电子情报侦察系统有根本的区别,可以认为它是对传统电子情报侦察系统的超越。


DWL002被动探测雷达系统一般工作编程可以根据执行作战任务的不同,分为双站式、三站式或者多站式。如果完成二维定位(例如对地面/水面目标定位),需要至少3个侦察接收站来实现联网探测,各个侦察接收站之间的距离最大可达50公里,通过微波接力通信使得各站之间实现信息沟通。各个机动侦查处理站的所有设备都装载在一辆高机动越野车上,所有电子设备都装在一个机动方舱内,其中一个作为主站,其他两个作为辅助站。该系统还特别适用于防空监视,此时必须进行三维定位(因为对空中目标还要确定其高度),需要4个侦察接收站。侦察接收站的侦察天线部署在高近20米的桅杆上以增大探测距离,各个侦察接收站的处理结果均通过主站转交给电子战指挥中心或战区指挥部门。该系统能接收、处理和识别各种机载、舰载和陆基雷达、电子干扰机、敌我识别装置、战术无线电导航系统(即"塔康"系统)、数据链、二次监视雷达、航空管制测距仪和其他各种脉冲发射器发出的信号。主要工作方式包括空中目标监视和分析、地面/水面目标侦察、实时和准确的空中目标定位和信号跟踪、早期预警和频率活动情况监视等。


当然,该系统也可以和有源雷达系统结合使用,如以双/多基地方式合理布设无源和有源雷达,当外界电磁辐射不存在或无法利用时,利用无源雷达接收己方有源雷达的直射信号与目标的反射信号,对目标进行探测。这样既利用了无源雷达的隐蔽性,又增强了有源雷达的利用率,无形中会大大提高防空部队对付隐身目标的作战能力。


性能特点


DWL002 被动探测雷达系统是由中国电子科技集团公司西南电子设备研究所研制的新型雷达,它是利用测向和时差定位技术进行目标检测、定位和识别的无源雷达。该雷达具备如下特点。


隐蔽性好


由于该雷达系统采用无源工作体制,自身不对外辐射电磁波,不易被敌方侦察和跟踪,因此具有抗反辐射导弹打击能力。这一点很重要,一般在发动军事进攻前,都要进行电子压制作战,已经发现或者暴露的雷达站,都会遭到打击。


但是,DWL002属于不发射电磁波的被动工作方式,敌方无法通过有效的电子侦查来发现它,因此,也就无法使用反辐射导弹来实施有效摧毁。


探测距离远


系统利用对流层散射特性,具有超视距监视的能力。该系统可以通过对流层的电磁波发射原理,来发现距离很远的空中目标发射或反射的电磁波,从而及时捕获目标。这不但包括空中目标,还包括敌方海上目标和陆地目标,因此,其工作频率截获范围很广,是一种多军种共用的被动雷达系统。


抗干扰能力强


系统可以在复杂电子环境下工作。由于采用被动工作方式,系统只是截获并对接收到的电磁波有选择地进行定位分析(包括干扰信号),其本身并不发射任何电磁波,因此其几乎不存在被干扰问题。


机动性好


系统采用车载运输方式,运用液压自动调平,自动寻北,天线电动升降等技术,可在30分钟内完成系统架撤,实现快速转移。从宣传图片中我们可以看到,该系统都装载在国产越野军用卡车上,集成化程度很高、机动能力很强,几乎可以不受限制地在任何公路上机动。在到达目的地后,可以很方便地展开和撤收,而这个过程也是全自动化的,全系统只需要6~8名操作员。必要时,该系统甚至可以进行遥控作业,使用十分便捷。


工作频带宽


系统采用分频段天馈系统和分频段接收机满足频率范围为1.0~18吉赫的要求。该系统的天线的灵敏度很高,对工作频段内的信号具有高的截获概率。该系统还可以根据不同的任务要求,如针对各种雷达和干扰机探测、用于敌我识别装置探测、用于"塔康"和测距仪、方位瞬时视场等分别选择不同的频段。


信号适应能力强


系统探测非合作信号,能适应各种信号形式,包括各种雷达信号、通信信号、干扰信号等。这也是该系统的强项,也是其之所以能够探测隐身空中目标的特点。据称,该系统不但能够适应现有的各类军用频率,还能适应各类民用频率的探测需要,比如民用无线电广播、民用电视传播、民用微波通讯、各类移动手机基站等信号的正常传输进行分析,并通过高性能计算机的预先编程进行解算。这些民用无线电信号可以作为有源雷达辅助DWL002被动探测雷达系统探测隐身目标,在战时,这些民用雷达被敌人攻击的可能性相对较小,即使敌人能够发动某种规模的攻击,也很难彻底摧毁这些遍布全国各地角角落落的众多基站。


定位精度高


采用高精度的测量技术及通信传输技术,实现了目标的精确定位。该系统的定位依赖于GPS或者其他卫星定位技术(包括我国的"北斗"系统),而且其探测定位精度与时间同步技术分不开。该系统的中心侦察接收站和其他侦察接收站的时间必须保持高精度的同步,否则计算得到的时差没有意义。实现时间同步有很多方法,最好的办法是所有侦察接收站都接收一颗卫星(如我国的"长河二号"系统就有这个能力,精度10-6秒;下一步等"北斗"系统全球组网成功后,就会提供更精确的授时能力)的授时,这种方式不仅精度高,而且能实现全球覆盖。据称该系统的实际定位精度可达到2%~3%(CEP)。


具有目标识别能力


在获得目标位置信息的同时,还可得到目标载频、信号形式等情报信息,通过自身数据库实现对辐射源及辐射源平台的识别。


使用效果


隐身技术改变了空战的方法,特别是隐身飞机与精确制导武器相结合大幅度提高了作战效能,改变了攻防战略平衡。发展反隐身技术和武器系统已成为重要而紧迫的任务,反隐身研究还是隐身技术发展的一种刺激和推动力量,也是检查、验证自己隐身武器性能的必不可少的手段。


DWL002被动探测雷达系统是一种能对空中、地面和海上目标进行定位、识别和跟踪的电子情报侦测系统,它可以作为无源三维防空雷达使用,作用距离可达500公里左右。它是一种战略及战术电子情报和被动监视系统。它自身不辐射电磁信号,而是借助外部非协同式(指辐射源和雷达"不搭界",没有直接的协同作战关系)的辐射源来进行探测和定位。主动雷达难以对付空中隐身目标,而该系统则眼尖耳灵,能够探测到目标发出的哪怕是微弱、短暂的电磁信号或电磁反射信号,即刻让目标在雷达屏幕上原形毕露。该系统的通常布局由4个分站组成:主站作为电子战中心,即分析处理中心,一般位于中央地带,另外3个信号接收站则分布在周边地区,呈圆弧形布局或者以主站为中心圆形布局,系统展开部署后,站与站之间距离在50公里以上。分布在前沿的接收站捕捉到目标电磁信号后立即把信号传送到电子战中心主站,中心利用多站定向交叉等方法测出目标的位置,目标的高度则由捕获信号的接收站来确定,从而对目标进行三坐标定位。


当该系统部署就位后,可以根据指挥中心的命令,同时展开对海、陆、空的被动预警和侦察搜索。以该雷达对隐身目标的探测为例,当目标出现后,肯定会对它行经的空域中的各类电磁波,包括军用雷达波、微波通讯、民用无线电广播、民用电视传播、民用微波通讯、各类移动手机基站等信号形成一定的扰动,这就如同平静的水面在掠水面飞行的燕子飞过后会产生轻微的波纹,也会引起一定的信号反射。DWL002正是能够接收和分析这种微弱电磁信号反射的高手,并即刻通过中心的计算机分析和解算相应的数据,从而能够确定这一信号反射源的三坐标位置参数,之后,通过数据链或者其他信息传输渠道,把这些参数传递给己方的地面防空导弹部队或者防空部队,从而在最恰当的时间内获得攻击敌方隐身目标的机会。




如果对付其他非隐身目标,中国DWL002更是游刃有余。


除了担任一般的战场预警侦察任务之外,另一种功效是全部以无源雷达作为防空的警戒雷达主力,减少暴露其他雷达的电磁特征和位置的机会,让对方的电子侦察机在这方面无功而返,这个作用意义也是非常巨大的!美国空军在近年来的战争中,为什么常常能打出大交换比的空中优势?它的战术往往是使用隐身飞机首先把事先侦察好的地面雷达系统清理掉,使对方在没有预警机和各类雷达的情况下处于对空盲目状态而无法指挥出象样的空战,能起飞的战机只能凭借自身侦测能力各自为战,往往只剩挨揍的份,也就不可能取得什么战绩!


该系统不仅具有优越的反隐身性能,而且由于其自身不辐射任何电磁波,因此可免遭敌方电子干扰和反辐射导弹摧毁,生存能力较强。无源雷达系统省去了昂贵的高功率发射机、收发开关及其相关电子设备,使系统制造和维护成本大大减少,全寿命周期费用较低,并可全天候和全时域有效工作。


当前发展现状


当前,有许多国家热衷于无源探测技术的应用研究。美国洛克希德·马丁公司是最先涉足该领域的公司之一,据称依靠电视和无线发射机,其无源系统的探测距离达到220公里以上。


美国国防部国防先期研究计划局以及华盛顿大学、乔治亚技术大学等高校和雷声等公司,都开展了这一领域的研究。在欧洲,法国也进行了相应的技术研究工作、意大利演示了样机系统、英国正在研究无源相干雷达和"蜂窝"雷达(Celldar),俄罗斯和乌克兰研制了"铠甲"雷达,捷克也开发出著名的"维拉"-E无源被动探测雷达并出口很多国家。


我国由于面临美国隐身飞机的直接威胁,因此,也特别注重反隐身技术的研究。目前除了西南电子设备研究所研制的DWL002外,我国还成功开发了YLC-20双站无源测向和定位雷达系统,这两种雷达功能差不多,但是DWL002更先进些。同样是探测隐身目标的谐振雷达也在2001年建成,其作用距离可达2000公里,此外,据说我国还开发了专用于探测隐身飞机的JY-27全固态米波雷达,不但能够较为有效地探测隐身目标,并能抗反辐射导弹攻击。


俗语说,有矛必有盾,当今世界隐身技术的发展也在催生更多的反隐身技术。现在已经或正在开发的其他反隐身技术措施及手段还包括长波或毫米波雷达、无载频超宽波段雷达、激光雷达和红外探测系统、被动的射频探测技术、地球磁场变异探测技术等。


要想对抗隐身飞机,就必须综合采取多种措施及手段。可靠的反隐身探测/攻击系统的关键,是要组成一个采用不同原理并在不同波长上工作的复杂传感器网络。这个网络的重要组成部分不仅包括传感器本身,而且包括对不同来源的数据进行收集、处理、关联及显示的过程。另外,为了达到所需的高探测概率并向拦截系统提供精确的目标数据,传感器所在的位置(不仅沿边界而且向领土纵深部署,还包括空、天警戒)也很关键。因此,未来的反隐身探测系统,很可能是海、陆、空、天一体的综合系统,而无源探测雷达的发展,也许是其中的关键环节。


中国DWL002 被动探测雷达系统是当今世界极为先进的反隐身飞机的雷达系统,其主要性能优于国外的同类雷达,因此,预计该系统会成为很多同样面临隐身飞机威胁的国家的首选。(陈光文)


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