1.3 雷達輻射式仿真場景及信號處理技術現狀

1.3.1 雷達輻射式仿真典型應用場景

在雷達輻射式仿真中，不同的仿真場景需要采用不同的微波暗室和信號體制。在導彈防御雷達應用場景中，導引頭雷達系統在對目標進行探測時，需要根據探測結果實時調整自身姿態，完成目標打擊。此時，常采用三元組陣列模擬目標位置變化，對導引頭雷達系統的探測性能進行仿真和性能評估。作為防御方的雷達系統，需要對導彈的姿態特征、彈體分離特征、運動特征等進行精確的探測和分析，從而為己方防御提供數據支撐，此時就需要利用輻射式仿真開展目標特性測量等試驗。此外，隨著雷達對抗愈演愈烈，利用輻射式仿真實現雷達對抗的等效模擬十分必要，不同調制樣式的雷達脈沖是進行對抗博弈的重要方式，因此，將真實雷達脈沖用于輻射式仿真，進而開展目標探測及雷達對抗性能分析值得深入研究。

本書主要針對導彈攻防場景，開展輻射式仿真應用研究。為了防御空間威脅目標，美國大力發展導彈防御技術，已建立多層次、一體化導彈防御體系，如圖1.19所示。

2017年1月29日，由美國與日本共同研制的海基攔截彈“標準-3 Block 2A”在太平洋海域試射成功。2017年5月31日，美國成功完成攔截洲際導彈試驗，同年在韓國部署了薩德反導系統。由以上頻繁彈道導彈與導彈防御技術試驗活動可以看出，導彈防御技術在國土防御和地區防御的重要性，彈道導彈與導彈防御技術是維護空間安全和國土安全的核心和關鍵。

導彈突防采用隱身技術、無源假目標、有源假目標、碎片等反識別手段，及時發現和準確識別來襲目標是防御系統實現有效攔截的前提和基礎。空間目標識別技術直接決定了導彈防御系統能否有效識別和攔截來襲導彈，是導彈防御的基礎和前提。雷達是導彈防御系統的核心傳感器，具有可全天候工作、探測距離遠、識別精度高等優點。美國建立了海基X波段雷達、宙斯盾系統雷達、薩德系統雷達、愛國者系統雷達等多層次的空間目標雷達探測與識別體系，在夸賈林環礁建立了里根反導試驗場（見圖1.20），并不斷加強雷達對空間目標的探測和識別能力，以應對突防反識別能力不斷增強的彈道導彈。

彈道導彈為了提高與導彈防御系統的對抗能力，通常采用真假多目標突防手段，在防御系統的光學、雷達傳感器中呈現多目標的態勢。雷達傳感器是導彈防御系統中的核心傳感器，是彈道導彈面臨的最大的探測和識別威脅。針對導彈防御系統雷達，彈道導彈在突破導彈防御系統過程中采用的多目標，主要包括真目標本體、無源假目標、有源假目標等，如圖1.21所示。其中，目標本體采用多種電磁超材料、電磁吸波材料等電磁特征控制手段，實現高隱身性能；無源假目標主要包括多種模擬真目標本體電磁特征的假目標，使導彈防御系統雷達無法辨識真目標和無源假目標；有源假目標主要包括欺騙式電子干擾裝置生成的多種電子假目標，干擾導彈防御系統雷達探測和識別，從而掩護真目標。

主動防御即在空中將導彈摧毀，從而避免導彈對地面造成損傷，是目前廣泛發展的導彈防御手段。主動防御系統可以根據導彈的飛行階段進行劃分，彈道導彈的飛行階段可以劃分為彈道助推段、彈道中段和彈道末段，如圖1.22所示。

導彈助推段的攔截系統由于要考慮到導彈攔截反應時間短、導彈發射地點距離遠等問題，因此攔截系統通常以機載為主，從而實現靈活的機動能力。導彈助推段主動防御系統如圖1.23所示。

彈道中段飛行持續時間長，彈道可以根據長時間的觀測估計出微動等特征，用來區分真假目標，因此中段反導是導彈攔截的重要手段。目前，美國標志性的彈道中段攔截系統主要分為海基彈道導彈攔截系統和地基彈道導彈攔截系統。其中，地基彈道導彈攔截系統在2002年由國家導彈攔截系統更名為陸基導彈攔截系統，用以區分與海基導彈攔截系統和空基導彈攔截系統的不同。目前，美國為人所知的宙斯盾彈道導彈攔截系統就屬于海基中段彈道導彈攔截系統，該攔截系統從1999年到2008年總共進行了20次攔截試驗，其中16次獲得成功，4次失敗。宙斯盾彈道導彈防御試驗和中段彈道導彈攔截系統分別如圖1.24和圖1.25所示。

末段彈道導彈攔截系統用來攔截大部分的空中威脅目標，如末段彈道導彈、巡航導彈和空對地制導導彈等。因此，各國都在末段彈道導彈攔截系統的研制上投入很多，目前比較成熟的攔截系統有愛國者（PATRIOT）、擴展中程防空系統（MEADS）、SAMP、ARROW、THAAD、S-300等，如圖1.26所示。

美國MD系統中各雷達不是獨立工作的，而是由指揮控制交戰管理與通信（Command and Control Battle Management and Communications，C2BMC）連接成一個有機整體。圖1.27所示為MD系統對彈道導彈的全程跟蹤、攔截示意圖，該場景涉及了UEWR（Upgraded Early Warning Radar，早期預警雷達）、Aegis、GBR三部雷達。

圖1.28來源于美國C2BMC資料，涉及了導彈防御系統中的六部雷達，顯示了它們的工作區域是重疊交錯的，構成了雷達組網模式。

歸納起來，導彈防御雷達應用場景具有如下特點。

（1）先進相控陣雷達是導彈防御系統的核心，信號樣式以調制脈沖為主。

（2）雷達組網探測形成全空域覆蓋能力。

（3）高動態、多目標是導彈防御的主要挑戰。

（4）協同對抗是主要威脅。

輻射式仿真的重點是構建的電磁環境、目標和雷達能力符合現實場景，因此在構建輻射式仿真場景時，應盡量逼真地模擬雷達信號樣式、工作模式等。