国外典型的GSR雷达及其应用情况,军事技术论文

　　1 引言

　　地面战场侦察雷达又称地面监视雷达（GroundSurveillance Radar,GSR）或运动目标侦察雷达，在夜间和恶劣气候条件下，侦察敌方运动中的人员、车辆、坦克、舰船和低空飞行器等目标，测定其位置、运动速度和方向，判明目标性质，是提供战场实时情报和态势显示的重要侦察手段之一[1],主要执行区域侦察、定点监视、边境和海岸监视、引导己方小分队行动、指示目标、校正己方火炮射击等侦察任务。

　　进入 21 世纪后，恐怖主义和不对称战争成为影响国家安全与稳定的最大威胁，世界各国都将边境与海岸监视、要地和重点设施保护等本土防御任务作为头等大事[2],而 GSR 雷达平时可用于边境和敏感地区的监视与敌情报警，战时可用于战役战术纵深内的战场侦察，加之其技术成熟，生产成本和全寿命周期使用维护成本远低于复杂的机载和卫星侦察系统，因此地面战场侦察雷达在反恐和安全防御领域得到了新的应用，成为决定战斗胜负的关键装备之一。

　　本文详细分析了国外典型的 GSR 雷达及其应用情况，总结了国外地面战场侦察雷达的发展特点，并对其发展趋势进行了展望，以供相关领域的工程技术人员参考和借鉴。

　　2 国外地面战场侦察雷达的发展与应用现状

　　2. 1 美国地面战场侦察雷达

　　美国是发展地面战场侦察雷达最早的国家，装备品种多，数量大，技术水平和性能很先进。即便如此，在阿富汗战争尤其是伊拉克战争中，美军的地面监视雷达仍然严重缺乏，被迫采用老式的 AN/PPS- 5A / B,后来对这种型号进行了多次改进，并新研和引进了几种地面监视雷达来满足作战需求[3].

　　2. 1. 1 SRC 公司的轻型监视与跟踪捕获雷达（ LSTAR）SRC 公司（ Syracuse Research Corporation）一直活跃于地面监视雷达领域，长期致力于便携式战场侦察雷达系统的开发。针对反恐作战对前线部队的保护，SRC 公司开发了轻型反迫击炮雷达（LCMR），来探测和定位敌方迫击炮和火箭炮发射阵地。但恐怖分子不断采用先进技术与装备，使威胁变得越来越难以检测，于是，美军在 LCMR 基础上开发了轻型监视与跟踪捕获雷达（LSTAR），以对付遥控飞机、小型无人机等现役对空监视资源不易检测到的非传统威胁。

　　LSTAR 工作在 L 频段，作用距离为25 ~ 40 km,主要用来监视大型防空雷达在一些关键地区的盲区，对于那些飞行高度极低或者未配备应答机的飞机尤其重要。它采用多普勒处理器和电扫描天线，实现了在杂波背景下对慢速飞行目标的可靠检测[4].LSTAR 提供的俯仰测量数据，在无信标回波的情况下，为美国联邦航空局的二维对空监视雷达提供了有关高度和速度的重要参考信息。独特的三维和 360 $电扫能力可实现对低空、慢飞的小型空中平台的监测与跟踪。LSTAR 尺寸小，易于运输，便于快速部署，采用基于网际协议（IP）的方案，通过网页浏览器访问健康与使用管理系统（HUMS）和控制系统，可实现无人值守遥控操作。

　　2. 1. 2 SR Hawk 新型侦察雷达SR Hawk 新型侦察雷达专用于边境和周边安全任务，可提供优异的广域持久监视能力。SR Hawk工作频率为16. 21 ~16. 50 GHz,具有频率捷变能力，可提供 360 $连续覆盖，可检测 30 ~60 km以外的目标，对单个行人的探测距离为60 m ~ 10 km,对车辆的探测距离为60 m ~ 30 km,目标以0. 9 km/h或更高的速度运动时，距离精度为10 m.该雷达采用基于 Windows 的简单人机接口，包括一台平面显示器，可兼容多种图像格式。美国陆军已测试了用无线调制解调器将多部雷达连接到一个中央控制集线器，进行遥控作战[5].

　　2. 1. 3 电话公司的先进雷达监视系统（ ARSS）电话公司（Telephonics Corporation）的地面监视雷达系统不仅用于重点目标的周边安全保证，还将实时监视信息集成能力提高到了一个新的水平，其典型产品为 ARSS 先进雷达监视系统，如图 1 所示。

　　ARSS 有便携式和车载或方舱式 2 种型号，目前已用于美国边境安全监控。ARSS 工作在 X 频段，质量约25 kg,是一种轻小型、低功耗、低截获概率、高可靠性的无人值守雷达。

　　它可对30 km 以外的运动目标，包括人、车辆和直升机等提供自动探测和监视，并通过多普勒频率推导出音频信号，从而实现目标分类[6].电话公司现仍在对 ARSS 进行改进，改进措施包括开发目标识别（至少实现目标分类）新算法，以降低雷达对光电/红外传感器的依赖性；增加图像重叠功能；采用新型通信设备补充当前使用的卫星链路，扩展组网能力等。

　　2. 1. 4 ICx 技术公司的 STS 系列雷达ICx 技术公司（ ICx Technologies IncorporatedCompany）开发了 STS 系列地面监视雷达，作用距离分别为350 m、1400 m、4400 m和12 000 m,能够提供360 $全方位覆盖，可协同作战。

　　STS - 350 是一种易于部署的便携或固定式雷达，用于机动监视、远程雷达补盲，也可安装在塔台上用于自卫。对人员的探测距离为300 m,对车辆的检测距离为350 m.一部独立的中央雷达服务器最多可连接 8 部 STS -350 雷达，数据可通过以太网TCP / IP 显示在多个控制台上。STS - 350 是唯一通过美国政府关于人员和车辆入侵检测和虚警测试的雷达，每 24 h 的虚警数小于 3 次，已被选作用于保护美国空军基地周边安全。

　　STS - 1400 对人员的检测距离为1000 m,对车辆的检测距离为1400 m,每秒可监控和更新超过6 km2范围的态势情报。一部独立的中央雷达服务器最多可连接4 部 STS -1400 雷达，可实现遥控作战。

　　STS - 4400 对行人的检测距离为4 km,对车辆的检测距离为4.4 km.该雷达通过检测杂波图变化实现目标检测，实现对极低速目标的检测，它能同时检测和跟踪32 个目标。一旦完成架设，操作人员就能建立监测警戒区，检测到进入警戒区的任何目标。

　　STS - 12000 是一种无人操作远程监视雷达，可全天候、全天时工作，对人员的检测距离为10 km,对轻型车辆的检测距离为12 km,其短程工作模式的覆盖范围为137 km2,远程工作模式的覆盖范围超过583 km2.该雷达可以连续更新不断变化的态势，并自动发出音频告警，使监控人员无需长期注视显示屏。雷达数据可直接发送给控制站，并且可多部雷达组网工作，也能集成 STS -350/1400/4400 等几种短程雷达作为补充。STS - 12000 已被美国海军陆战队和空海作战系统中心（SPAWAR）用来保护靶场安全。该雷达是霍尼维尔公司开发的 Vindica-tor 综合化安全系统的主要组成部分[7 -10].

　　2. 1. 5 DMT 公司的区域入侵监控系统（ AIMS）DMT 公司（ Detection Monitoring TechnologiesCorporation）的区域入侵监控系统（AIMS）可采用数百种波形设置，辐射功率低，仅 2 ~ 80 W,可采用车载、气球载、塔台/电杆等多种安装方式，用于地面、机场、要地和港口监控。如图 2 所示，AIMS 采用 8副天线实现全方位覆盖，对人的探测距离为3 km.

　　AIMS 机动安全系统是将 AIMS 快扫雷达装在车上，以实现高机动性。AIMS 船只安全系统是将 AIMS快扫雷达装在船只上，再辅以热成像仪、高分辨力相机，增强港口船只安全。
　　
　　2. 2 欧洲地面战场侦察雷达

　　2. 2. 1 泰勒斯公司的 MSTAR 雷达MSTAR 雷达是泰勒斯公司（ Thales Group）为取代日益老化的 Rasit 雷达而开发的，用于地面监视、炮兵侦察、海岸监视和悬停直升机探测，提供可靠的宽域监视能力。MSTAR 雷达工作在 Ku 频段（10 ~20 GHz），采用脉冲多普勒工作体制，不仅能实现对动目标的定位，进行人员、轮式车或履带式战车分类，还具有炮弹落点校准能力，是某些边境安全综合系统的核心设备。

　　美国引进的 MSTAR 改名为 AN/PPS -5C,用于取代较老的 AN/PPS - 5B 和 AN/PPS - 15,现主要部署在美国、英国、加拿大、澳大利亚和波兰等国[12].MSTAR 性能已在历次战争和维和行动中得到验证，在伊拉克和阿富汗战场都发挥了重要作用，是一种真正的战斗力倍增器。

　　近年，泰勒斯公司又推出最新型的 MSTAR,即AMSTAR,输出功率可选1 W和10 W,在增大探测距离的同时也能保持低截获概率。AMSTAR 的改进包括采用新的信号处理器，使检测性能提高 30%,并支持目标识别。利用以太网端口将计算机连到互联网上，通过 XML 在互联网或内部网上交换信息，可从任意地方控制雷达，显示其输出。

　　2. 2. 2 泰勒斯公司的 SQUIRE 雷达泰勒斯公司开发的 SQUIRE 轻型雷达，用于地面监视、目标捕获和炮兵火力校射，如图 3 所示，2000 年完成研发并开始量产，2001 年荷兰国防部斥资 2300 万欧元采购了 62 套[13].SQUIRE 便携式战场监视雷达工作在 J 频段（10 ~20 GHz），调频连续波体制，采用快速傅里叶变换处理技术来保证较高的距离和速度识别率，提供包括速度、位置和方向在内的动目标信息，用于炮兵火力校射，利用目标的音频和视频信号特征实现目标识别。
　　
　　2. 2. 3 Plextek 公司的 Blighter 雷达英国 Plextek 公司（ Plextek Corporation ）的Blighter 地面监视雷达如图 4 所示，探测目标范围广，涵盖了极低或极高速运动的目标，主要用于国土安全、边境监控和地区与周边监视。由于该雷达未采用任何运动部件，并利用电扫描技术，因此可靠性极高，可24 h昼夜连续工作，平均无故障时间高达10 000 h,环境适应性好，可在各种山地条件下作战，适合装备特种作战部队。

　　常规雷达的俯仰波束通常较窄，导致雷达在使用中存在探测盲区，而 Blighter 却独辟蹊径，采用了较宽的垂直俯仰波束，从而有效增大了监视区域范围，减小了探测盲区。在地形复杂的山区，Blighter采用较宽的俯仰波束，确保能够同时扫描山顶和峡谷，无需倾斜雷达本身。在平坦的陆地和浅海地区，宽波束也能用于快速检测低飞的飞行器。Blighter雷达还能与雷达探测器、话筒、视频摄像机、振动传感器和化学探测器等其他传感器相集成，实现功能互补[14].单套雷达可同时用 3 个不同的控制器来控制，每个控制器分别注视覆盖范围内的指定区域。

　　多套雷达组网可支持宽域监视和目标三角测量，是复杂战场环境下一种理想的动目标检测方案。2. 2. 4 EADS 公司的 BR 新型地面监视雷达EADS 公司（ European Aeronautic Defense andSpace Company）的 BR 地面监视雷达工作在 X 频段，采用有源相控阵体制，主要用于探测地面和低空运动目标，探测距离分别为24 km（步兵）、35 km（155 mm炮弹落点）和40 km（直升机）。BR 雷达采用有源电扫描阵列（AESA），可同时执行多种侦察任务，使雷达的作战效率和可靠性得到大幅提高，一部 BR 雷达可当 3 部常规机扫雷达使用[15],目前世界上尚无同类产品可及。BR 之所以能提供如此高超的性能，很大程度上得益于天线内部数量庞大的收发组件，这种组件由 EADS 公司利用特殊的高频材料制作而成。BR 也可装在全地形装甲车上实时机动作战，由操作员在车内完成操作，无需下车，力图确保“无人员伤亡”的作战理念。德军2015 年计划采购 80 多套 BR 雷达，用于增强部队的情报收集与侦察能力。