一厢情愿捕幽灵---破除无源雷达反隐身神话第一波

一厢情愿捕幽灵---破除反隐身神话第一波作者龙腾日月隐身作战飞机的出现让传统的战场传感器—雷达陷入了“睁眼瞎”的窘境，也呼唤起了反隐身传感器的革命浪潮。

一时间，网络和学术界都兴起了一波反隐身技术讨论浪潮。

在网络上，通常最多出现的反隐身技术手段是以下三种：无源雷达、米波/毫米波反隐身雷达和多传感器融合。

无源反隐身雷达无疑是最火爆的一个。

维拉雷达的接收天线无源雷达探测隐身机的想法貌似是在南联盟那架倒霉的F117被击落开始的。

无容置疑，F117被南联盟击落的确打破了隐身机不可战胜不可击落的神话，这不仅仅大大鼓舞了广大落后国家对抗霸权的信心，也让国内对于美帝隐身机深恶痛绝的网友们群情激奋，躁动不已。

当然，军火商贩子也看到了这个事件背后的商机。

那次事件过后没多久，在媒体上就流传出当时南联盟是使用无源雷达成功探测到F117并且将其击落的传奇故事。

紧接着，“维拉”无源雷达高调的走入公众的视线，并且被一些人奉为反隐身神器，甚至还有过中国要引进甚至仿制维拉雷达的报道出现。

近几年中国多次雷达电子设备展览中，也多次出现类似“维拉”外形的新型雷达系统，其高耸的圆柱状全向雷达接收机天线与“维拉”极其相似。

再结合我国面对的隐身机的压力随着美帝隐身机部署逐年增大的现实，很难不让公众将无源雷达套上一层反隐身的神秘光环。

VLC20雷达资料展板，可见其雷达天线与维拉系统非常类似那么，无源雷达究竟能对隐身机产生多大的作战效能，到底能否实现反隐身的战术目的呢？就让笔者从无源雷达的基本工作原理说起。

无源雷达，顾名思义，就是不采用有源发射设备的无源探测设备，其通过收集，分析目标本身发出的电磁辐射来进行探测。

虽然，隐身机设计过程中，设计师会尽量考虑抑制辐射，并且在作战时飞行员也会尽力保持频谱静默。

但是显然，不辐射电磁信号的战斗机是不存在的。

从理论角度说，只要成功的截获和分析隐身机泄露出来的频谱信号，就能够成功的发现隐身机的存在。

无源反隐身雷达的支持者认为，隐身机作战虽然尽量避免使用雷达和其他有源传感器，但是在实际作战中根本无法避免自身信号的辐射和暴露。

比如，F22隐身机战斗机上装备了人类历史上功率最为强大的机载雷达之一APG77，如果不开启自己的雷达，隐身机本身就只能依靠战术数据链感知战场态势，而战术数据链本身也会向外辐射电磁信号。

无源反隐身雷达的支持者认为，通过对于隐身机机载雷达和战术数据链使用的限制，无源反隐身雷达能够很大程度上制约隐身机作战效能的实现，从而达到反隐身的目的。

现实中的无源雷达系统都采用了多天线部署，通过对比接收到信号的方向和时间对目标进行定位和测距。

对辐射源定位有多种方法,比较常用的方法有测向定位(三角定位)、到达时差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位(双曲线定位)、到达频差(Frequency Difference of Arrival,FDOA)定位等。

到达时间差TDOA(TimeDifference0fArrival)定位技术：无源雷达对目标辐射进行探测并测量出信号到达两个无源雷达天线的时间差，每两个天线得到一个测量值，形成一个双曲线定位区，这样，三个天线得到2个双曲线定位区，求解出它们的交结点并施以附加条件就可以得到目标的确切位置。

由于所测量为时间差而非绝对时间，不必满足时间同步的要求，所以TDOA备受关注。

维拉无源雷达和我国的YLC20无源雷达都采用了这种定位方式。

到达角交汇定位(AOA)技术的原理是：在两个以上的位置点设置方向性天线或阵列天线，获取终端发射的无线电波信号角度信息，然后通过交汇法估计终端的位置。

它只需利用两个天线阵列就能完成目标的初始定位，与TDOA等技术的定位体制相比，系统结构简单，但要求天线阵具有高度灵敏度和高空间分辨率。

随着目标距离的增加，AOA的定位精度逐渐降低。

因此，采用AOA定位方式的无源雷达对于中远距离目标的定位精度较差，这也许是目前少见采用此方式定位的无源雷达的原因。

维拉(VERA-E)无源雷达系统的工作原理图但是，现代战场的电磁态势不是理论分析中的那么简单。

现代机载雷达，尤其是电扫描相控阵雷达和低可截获概率雷达的使用大大限制了无源雷达的作战效能。

目前，无源雷达采用较多的TDOA定位方式在应对机载火控雷达尤其是电扫相控阵雷达时就基本无效。

雷达的探测精度与雷达波束宽度成反比。

也就是说雷达的波束越窄，探测精度就越高。

现代机载火控雷达为了实现对目标火控级别的精度跟踪都采取了高增益窄波束主瓣。

其波束宽度通常都有几度，电扫描相控阵天线的波束宽度通常更窄，而且扫描速度更快。

雷达主瓣波束宽度窄就意味着无源雷达的多个天线无法被同时照射，说白了就是在一个天线能够接收到雷达信号时，其他天线无法接收到。

而正如前面所述，TDOA测向方式偏偏需要至少三个相距一定距离的接收天线同时接收到同一雷达信号才能够有效对目标进行定位。

因为无源雷达是通过同一雷达信号分别到达多个天线的时间差进行定位解算的。

此时，即便是隐身飞机开着雷达大摇大摆的对维拉雷达阵地进行照射，也只能是多个雷达信号依次扫过维拉的各个接收天线。

维拉只能感知到自己正在被雷达照射，但是完全不能对机载雷达进行定位，更别提反制了。

实际上，本身维拉雷达设计的初衷就不是对机载火控雷达进行定位和监视。

其针对的辐射信号源基本都是全向天线，只有这样才能保证三个接收天线能够成功接收到同一雷达信号，从而进行无线电定位。

利用DTOA原理的无线电定位系统主要被用来跟踪敌我识别（IFF）信号，二次监视雷达（SSR）信号、甚高频全向无线电信标（VOR）/测距装置（DME）、战术空中导航系统（Tacan）和联合战术信息分发系统（JTIDS）/Link-16。

而这些全向辐射信号基本没有哪个是隐身机作战时需要必须持续使用的。

即便隐身机在作战时，断断续续的使用了联合战术信息分发系统（JTIDS）/Link-16与基地或者友军进行战术信息交换，在维拉系统的跟踪显示器上也只能画出几个隐身机进行通信的位置点，基本不能生成目标跟踪轨迹更别说引导导弹对隐身机进行打击—除非隐身机非常不小心的在战区与基地“煲电话粥”，其通信信号被持续性截获和定位。

当然，也有人指出无源雷达未必截获目标雷达的主瓣辐射，也可以通过探测目标雷达的旁瓣进行定位。

由于雷达旁瓣信号波束一般很宽，所以无源雷达的三个天线完全可以同时截获到同一旁瓣信号。

但是旁瓣信号与主瓣信号相比，其信号强度大大缩水，尤其是近年来机载和其他类型雷达都采用了高主瓣增益低旁瓣发射波束，使得旁瓣信号功率逐年降低。

低旁瓣功率就意味着无源雷达很难再较远距离上发现隐身机从而战术意义大打折扣。

由此图可以看出雷达主瓣和旁瓣功率增益的差异，无源雷达很难利用低功率的旁瓣对隐身机进行探测定位上面的基本原理分析仅仅是将目标的雷达辐射信号当作简单的信号源，并未考虑到目标雷达辐射信号截获或者解算的难度。

无源雷达或者被动电磁传感器其实很早就作为敌方电磁信号收集手段登上历史舞台，因此现代雷达设计时也会考虑到防止无源雷达截获的问题。

最有效的反侦察的方法是雷达的自身隐蔽，低可截获概率（LPI）技术是其中的方法之一。

低可截获概率雷达的定义是“雷达探测敌方目标的同时，敌方截获到雷达信号的概率最小”。

目前美国研制的两款隐身作战飞机的机载火控雷达APG77和APG81都可以说是低可截获概率雷达的典范作品。

APG77和APG81低可截获概率的关键技术有以下几种：1.自适应功率管制技术：雷达在工作时能够根据战术情报和电磁环境自动调整自身发射功率，让雷达工作在恰好不被截获的最大工作距离上。

在无源雷达位置和技术参数变换的情况下，也能够快速反应进行自身调整。

比如无源雷达被敌方安装在运动平台上，不断逼近己方雷达的情况下，己方雷达能够随着无源雷达的逼近距离而逐渐降低雷达发射功率，让敌方始终无法截获。

应该说功率管制是电子对抗最基本的战术之一。

2.宽带、低旁瓣、高增益、自适应天线技术：通常对雷达天线的要求是窄的高增益主波束和低旁瓣。

窄波束可以赋予雷达更好的分辨力，同时可以让敌方只能在非常窄小的空域内才能截获雷达信号，降低了雷达信号被截获的概率。

正是由于采用了窄波束电扫描天线设计，猛禽和闪电2的雷达波束基本没有可能被无源雷达的三个天线同时接收，从而无源雷达反隐身变成一个网络笑话。

3.自适应天线是近年来的研究热点。

无源雷达方程中，影响无源雷达工作距离的一个因素就是雷达天线在无源雷达天线方向上的增益。

如果能让雷达只在无源雷达方向上增益为零而保持对其他空域的发射功率，就可以实现即不被无源雷达截获又正常工作。

当然此时，在无源雷达方向上的狭窄空域无法探测。

说白了就是雷达天线在扫描至无源雷达方向时，主动降低自身工作功率，绕过无源雷达以后在恢复自身工作功率。

4.改变雷达的信号特性及信号参数：这方面的内容主要有波束自适应、波形捷变、频率捷变（分集）、和重频抖动等。

波形捷变由于增加了雷达发射波形的随机性，使其具有似噪声特性，波形自由度大，被截获概率低，因而具有良好的抗截获性能。

频率捷变是有效的抗有源干扰的有效措施之一，也是提高LPI性能的重要手段，因为无源雷达在分选处理时，频率是一个重要的参数。

APG77和APG81都以猝发脉冲跳频扩频为主要手段的低可截获特性设计。

其雷达信号的波形，频率，发射时间以及统计特性都处于快速的捷变过程中，无疑大大增加了在电磁密度较大战场上的截获难度。

然而频率捷变用来抗分选是有一定条件的，目前无源雷达的频率范围从十几兆赫兹到几十吉赫兹，要使频率跳出无源雷达的覆盖范围已不大可能。

频率捷变增大了侦查接收机的带宽，从而提高了雷达LPI改善因子。

简单来说，就是雷达频率跳变范围更大将迫使侦查接收机的带宽相应增大，从而让更多频段的噪声不得不被接收进侦查接收机，从而降低了侦查接收机的信噪比。

同时，频率捷变也增加了无源雷达的分选工作量。

在信号密度很小的情况下，这种工作量的增加给无源雷达造成的困难是微不足道的，但是在高密度信号环境下却具有重要意义。

无源雷达属于电子战支援范畴内的传感器。

电子战支援其组成部分包括由指挥官分配或者在其直接控制下，为搜索、截获、识别和定位有意无意的电磁辐射源，以达到立即辨认威胁之目的而实施的各种行动。

由此，电子战支援为立即决策提供所需信息。

这些立即决策包括电子战行动，威胁回避、目标确定和其他战术行动。

说白了，无源雷达仅仅是一种作战决策情报参考收集传感器。

至于无源雷达从什么时候变成反隐身神器的，笔者无从考证。

龙腾只想通过一些基础理论的介绍，让大家明白隐身作战飞机的威胁不仅仅是炮制一些网络神话就可以消除的。