第1章 概 述
雷达作为一种主动传感器,是现代军事领域的重要传感器之一,也是衡量一个国家或地区情报侦察能力的重要依据。经过近90年的发展,雷达从单纯的防御报警设备发展到多体制、多用途综合的传感器,并广泛应用于预警探测、侦察监视、目标指示、武器控制、航行保障、敌我识别、地形测绘和气象观测等诸多领域。由于不同技术体制、不同用途雷达所设计的战术与技术参数存在一定的差异性,这些雷达所发射的电磁信号参数也千差万别。通过搜索、截获和分析各种武器平台所搭载雷达的电磁信号,就可以掌握该雷达和相关武器平台的战术技术性能、类型、用途、部署变化等信息。这些信息不仅可以用于威胁告警,还可以为电子干扰、火力打击提供目标引导,甚至用于研判作战对手的装备水平、战场态势、作战企图等,成为军事情报的重要来源。
1.1 雷达辐射源分析简介
雷达辐射源分析是将截获的雷达信号分析形成军事目标的枢纽,是电子情报(Electronic Intelligence,ELINT)和电子支援措施(Electronic Support Measure,ESM)业务的核心。搜索、截获雷达发射的电磁信号,经过分析识别从中获取关于雷达的战术技术参数等信息,为战略决策、作战筹划、态势感知和武器系统运用等提供支持,是现代战争中电子战行动的重要任务之一。
1.1.1 雷达辐射源分析的内涵
雷达是防空体系、武器系统的“千里眼”它能构成紧密无隙的监视网,实时掌握空中、海上目标的位置、速度等信息。现代武器系统大多数依赖雷达进行目标瞄准和跟踪,例如,地面高炮、机载空射武器、导弹等系统,如果干扰或摧毁了这些系统的雷达,就会削弱或破坏其探测与跟踪能力,进而无法瞄准目标,致使命中率降低或直接失去作战能力。因此,在现代战争中,雷达电子战通常是削弱或摧毁作战对手的防空武器系统*经济有效的途径,对于取得现代战争的战场优势有着不可替代的地位和作用。
从雷达电子战担负的具体任务看,通常包括雷达电子战支援、雷达干扰和雷达电子防御。雷达电子战支援的任务是侦测并分析作战对手的雷达信号参数,查明作战对手雷达的工作参数、性能、用途、数量、部署、工作状态和威胁等级等,从而进一步获取作战对手指挥系统和武器系统的性能、配置、行动、企图等信息,为己方干扰引导、研究战术对策、制定作战计划等提供依据。例如,对战斗机、预警机等空中武器平台而言,分析其搭载的雷达辐射源,不仅能提供告警信息,更是保护己方平台安全的重要手段之一。因此,快速、准确地分析作战对手的雷达辐射源,就成为雷达电子战*基础的任务,同时也是制约雷达电子战能力生成的瓶颈因素。
当前,所有军事活动越来越依赖于电磁频谱的有效、合理运用,各作战要素、作战单元、作战系统的作战运用方式、作战能力不同,电磁频谱特征也不完全相同,这些特征不仅受限于电磁频谱本身的特性,而且与当前器件的工艺水平、体积重量要求等密切相关。对雷达辐射源而言,不同体制、不同用途、不同平台的雷达在频率选择、脉冲宽度和脉冲重复间隔设计、脉内调制等诸多方面都会有差异,在运用方式上也会有差异,甚至不同国家的工业基础参差不齐,也会导致某一类用途雷达的参数设计与其他国家不同。这些因素既有主观因素,也有客观因素,就构成了雷达辐射源分析的基础。从雷达信号设计与发射的角度看,通过截获雷达发射的电磁信号,分析雷达的性能、用途、体制、国别、型号、平台、威胁等是一个典型的逆向思维过程。
因此,雷达辐射源分析就是通过对搜集的与雷达相关的多源数据进行综合与研判,将处理过的信息转化为情报,以满足不同用户需求的过程。
需要说明的是,雷达辐射源情报作为现代战争军事情报的重要组成部分,对雷达辐射源的分析既具有传统情报分析的共性特征,也具有专业领域的个性特征。对情报分析的共性特征而言,其作为一种探求未知的理性创造活动,是将各种素材连贯起来思索并形成可供决策者使用和判断的过程,在整个情报工作中至关重要,是将搜集来的数据转化为情报的枢纽,是情报价值得以实现的关键。但在数据搜集至情报应用的过程中,情报分析是*容易被忽视,也*难以理解的环节。对雷达辐射源分析的个性特征而言,其分析信号参数为无语义信息,且很多数据需要直接用于武器平台告警库、识别库的加载,并不符合大多数人对传统情报的认知,更不容易得到足够的重视;而且,对雷达辐射源的分析涉及相对较长历史时期的雷达,随着雷达理论研究的深入、基础工业的发展和平台运用方式的变化等,对同一种技术体制雷达信号参数的分析方法也不能一概而论,需要具体分析、区别应对。
1.1.2 雷达辐射源分析的由来
雷达是利用电磁波探测目标的电子信息设备,通过发射电磁波对目标进行照射,然后接收其回波,由此获得目标的距离、径向速度、方位和高度等信息。雷达探测远距离目标时,具有全天候、全天时的特点,并有一定的穿透能力。雷达的发展历程可以追溯到第一次世界大战,但是直到第二次世界大战期间,雷达技术才得到真正应用,并迅速发展成为现代战争中重要的传感器之一。虽然雷达能够不受气候和光照的影响实现远距离目标的探测,但也会受到干扰和欺骗。这是因为来自目标的回波通常是非常微弱的,雷达的接收机必须以极高的灵敏度才能接收这些回波信号,电子战正是利用雷达的这个弱点,对准雷达信号的来波方位,发射相同频率且具有较强功率的干扰信号,将回波信号淹没。由此,通过及时、准确地截获雷达信号,掌握其频率、脉冲重复间隔、脉冲宽度、方位等参数,引导干扰压制,甚至是火力摧毁,使雷达丧失“千里眼”的作用,成为电子战的重要任务之一。
早期雷达辐射源分析的重要目的之一,是通过掌握对方雷达辐射源参数,形成使用箔条的无源干扰策略,进而在对方雷达屏幕上形成与实际“进攻舰队”一模一样的回波,达到欺骗对方、隐蔽己方作战企图、迟滞对方行动的目的。其关键是依据对方雷达辐射源参数,掌握雷达的距离分辨率和方位分辨率,进而计算所需播撒箔条飞机的架数、飞机编队的速度、编队之间的距离,以及箔条箱的投放方式等。
例如,要通过播撒箔条的方式,在距对方某监视雷达10mile(1mile~1.609km)附近形成一块长16mile、宽16mile的巨大干扰云,进而在该雷达的显示器上出现一支舰队的回波。为确保该行动有效,通常先期组织电子侦察行动,使用电子侦察飞机掌握对方雷达的部署和参数情况。例如,先期掌握某型雷达的频率为370MHz,脉冲宽度为3哗,波束宽度为15°。设该型雷达的*小距离分辨单元为AR,*小方位分辨单元为I,波束宽度为0,脉冲宽度为r,形成假目标与雷达之间的距离为R,c为光速,则有
利用式(1-1)和式(1-2),可以得到以下结论:①距雷达10mile处,波束横向宽度为2.6mile,为了留有余地,要求干扰箔条所形成干扰云的分布沿“舰队”正面的相互间距应在2mile以内,以便在雷达屏幕上产生一个没有间隙的连续回波信号;②因该雷达的脉冲宽度为3啤,则其距离分辨率为450m,也就是说,要在雷达屏幕上获得一个在距离上连续的回波,干扰云团的间距必须小于等于450m。以早期典型轰炸机投放干扰箔条为例,其每小时飞行180mile(约为289km/h),即每分钟约4.8km,机组人员每分钟投放12包干扰箔条,即每隔约400m或者5s投放一包,就可达到预期目的。
因此,如图1-1所示,要达到预期的无源欺骗干扰效果,需要8架飞机,分成2个梯队行动,飞机间距2mile。为了模拟“舰队”向前推进,两批飞机保持编队按照一系列长环形航线飞行,环形航线长8mile、宽2mile,每周飞行7min。第一批按直线平行飞行,两架飞机间隔2mile;第二批在其后8mile处,以同样的队形飞行。每飞行一周向前移动1mile,从而使投放的箔条区域以8kn(1kn=1.852km/h)的速度向前推进,在雷达屏幕上显示的图像就如同一支正在前进的舰队。
为了增加欺骗的真实性,通常还采取一些其他措施,在上述航线附近安排其他飞机在对方雷达频率上释放干扰,并在一些水面舰艇上安装干扰设备,用来干扰对方雷达,使雷达回波看起来更像一支舰船编队。
在早期这一类行动中,既涉及雷达辐射源分析、作战计算的相关内容,也涉及电子欺骗、电子防御等问题,但掌握对方雷达的信号特征,分析这些雷达的距离分辨率、方位分辨率等性能参数,对于准确计算飞机的航速、编队之间的距离、箔条投放的方式等起到关键的作用。当然,现在雷达技术的发展已经日新月异,这种方式的效果已经大打折扣,无论技术如何进步,通过对雷达辐射源的分析,掌握潜在对手雷达的相关信号特征,分析其战术与技术参数,在现代战争中依然具有重要的作用和意义。
图1-1 欺骗干扰示意图
1.2 雷达辐射源分析的应用
对雷达辐射源的分析从第二次世界大战发展至今,已经走过了80余年的历史。在这个发展过程中,雷达技术体制越来越复杂、应用越来越广泛,电子侦察技术也越来越先进,使雷达辐射源分析由早期的电子干扰引导向各种平台的实时自卫告警、战场态势保障等方向延伸,需求不断拓展、要求不断提高。
1.2.1 雷达辐射源分析的参数
自第一部雷达应用于军事实践以来,雷达可以分为连续波雷达和脉冲体制雷达两大类,综合这两类雷达在军事领域的应用现状和实际威胁,脉冲体制雷达用途广、数量多,绝大部分预警探测、防空反导、制导火控等系统的雷达均釆用脉冲体制。因此,在雷达辐射源分析领域,重点是对脉冲体制雷达信号的分析研究,如图1-2所示。
从雷达辐射源侦测数据的角度分析脉冲体制雷达,雷达辐射源分析的内容主要是通过专用设备截获的雷达信号参数信息,主要包括脉冲频率、脉冲重复间隔、脉冲宽度、脉冲到达方位、天线扫描周期,以及脉内调制参数、信号出现时间和消失时间等。当然,在分析过程中离不开资料的支撑,既包括通过各种途径掌握的技术资料,也包括先前掌握的雷达辐射源参数数据和分析结论。
图1-2 脉冲体制雷达信号示意图
(1)雷达辐射源基本参数。主要包括脉冲信号的频率、信号强度(脉冲幅度)、脉冲宽度、脉冲重复间隔、天线扫描周期等。在对雷达信号的侦测过程中,基本参数通常以脉冲描述字(PulseDescriptionWord,PDW)的形式体现出来。这些脉冲描述字数据是雷达辐射源分析的主要对象,在分析过程中,既要把握不同参数之间的制约关系,也要把握分析不同目标时的关键参数。也就是说,在形成分析结论的过程中,这些参数的贡献度或重要程度是不一样的。
(2)雷达辐射源细微特征参数。主要包括脉冲上升沿参数、脉冲下降沿参数、脉内调制参数等。近年来,雷达的这些细微特征参数通常作为个体识别的依据,但就目前的军事需求、器件水平、理论方法等而言,基于雷达所辐射的电磁信号细微特征对雷达及其平台进行个体识别多局限于对部分类型雷达和平台的识别。对这一类雷达的基本要求通常是开机时间长、发射机的辐射特征稳定、相关武器平台的数量规模相对较小等。
(3)雷达辐射源的战术参数。从雷达信号参数的角度,对雷达辐射源的分析可以分成两大部分,一部分是技术参数分析;另一部分是战术参数分析,也就是通常说的活动规律分析,主要包括信号出现时间、信号消失时间、雷达活动区域等信息。在初步完成对雷达辐射源分析识别的情况下,通过对雷达及其搭载平台战术运用规律的分析,可以更准确地研判雷达技术参数与作战运用方式之间的关系,验证识别结论的准确性,分析相关平台及所属部队的意图,提升分析的准确度和时效性。
1.2.2 雷达辐射源分析的层次
雷达辐射源分析是一个不断深入的过程。如图1-3所示,现代战场上按作战需求和对所截获数据分析的递进程度,可以分为雷达辐射源数据分析、雷达辐射源识别、雷达辐射源技术战术特性分析和雷达辐射源综合分析四个层次,各个层次的主要任务既有衔接也有区别。
1)雷达辐射源特征数据分析对截获的雷达信号参数数据进行分析是雷达辐射源分析的“第一步”,要求
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