雷达技术发展历程及未来发展趋势

韩英 谢超

摘 要： 雷达作为武器系统的重要组成部分，为武器系统提供目标距离、径向速度、高低、方位等信息。随着高空高速、低空低速、隐身目标的出现，特别是战场环境的日益复杂化，对雷达的探测性能和环境适应性产生了巨大威胁。雷达数字化、软件化、智能化可有效提升雷达在复杂电磁环境中的探测性能，必是未来雷达技术发展方向，本文对其进行了阐述。

关键词： 雷达；发展历程；数字化；软件化；智能化

1 引言

雷达作为地空导弹武器系统的眼睛，具有全天候、全天时的特点，并具有雾、云穿透能力，受雨穿透衰减小，成为了武器系统不可或缺的重要组成部分。但现有雷达系统工作模式单一、环境适应差，面临着作战对象、作战环境和作战样式日趋复杂三个方面的挑战，需不断提升雷达的探测和复杂作战环境适应能力，雷达体制和技术必须进一步创新发展，雷达的数字化、软件化和智能化将会是现代雷达发展的重要方向。

2 雷达发展历程

1842年，奥地利物理学家多普勒（Christian Andresas Doppler）率先提出利用多普勒效应的多普勒式雷达。1935年英国罗伯特.沃特森.瓦特发明了第一台实用雷达，次年在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站，在第二次世界大战中发挥了重要作用。随着时间的推移和各种因素的促进，雷达不论在理论、体制、方法和应用上都得到了很大的发展。30年代初期，欧美国家开始研制探测飞机的脉冲雷达，当时雷达典型的技术特点为电子管、非相参。40年代雷达技术采用动目标显示、单脉冲测角和跟踪以及脉冲压缩技术。50年代至80年代，防空作战对雷达的精确引导技术提出更高的要求，稳定性和可靠性较高的全相参微波雷达逐渐替代了非相参技术体制的微波雷达，其技术特征主要是半导体、全相参。90年代，为满足现代空战对雷达高精度、高抗干扰能力、高可靠性、高分辨力、多目标跟踪能力等要求，开始开展大规模集成电路、全固态、相控阵技术。在现代雷达中，为提高雷达对复杂电磁环境的适应性及对隐身目标的探测性能，雷达技术的数字化、软件化、智能化将是未来发展方向。

3 数字化雷达

数字阵列雷达是一种接收和发射波束都采用数字波束形成技术的全数字阵列扫描雷达，数字化雷达具有对数字接收机动态范围要求低、可实现超低副瓣、强杂波背景中弱小目标检测能力强、易实现相控阵宽角扫描、易于实现软件化、低截获概率等优点[1]。

由于数字相控阵雷达的突出优点，国内外对于数字相控阵雷达已进行了大量的研究设计。意大利的莱昂纳多（Leonardo）公司从2017年开始正在生产一种全数字有源电子扫描阵列雷达（AESA），这是欧洲首部全数字阵列雷达。我国的空警500采用世界首创的数字相控阵雷达技术，相对于现役大型预警机雷达，在重量、雷达天线口径大幅下降的基础上，大幅提升了情报处理能力和抗干扰能力。

虽然数字化雷达优点突出，但在工程实现上依然存在较大的难度，主要包括数字TR组件的设计、宽带信号的产生、超低副瓣形成以及通道一致性技术等，但数字阵列雷达依然是现代雷达技术特别时雷达工程实现领域的前沿与重要发展方向。

4 软件化雷达

软件化雷达，即具有标准化、模块化和数字化技术特点的新型雷达系统，具有开放式架构，以软件化开发模式灵活地实现系统扩展、更新和升级[2]。

在作战需求的索引下，国内外在软件化雷达技术领域已做了大量的研究。国外，2010年美国研发了软件可定义MIMO雷达系统，实现了多通道可编程产生任意脉冲波形；2011年俄亥俄州立大学研发了基于TI公司的小型化“软件化雷达”软件库，并尝试开发了雷达通信一体化的工作模式；2014年，美国海军研究局授予雷神公司一项价值850万美元的分布式阵列雷达合同，该雷达具有多功能、动态多任务的能力。国内，清华大学电子工程系雷达与阵列信号处理实验室已做了大量工作，并独立自主研制出了“软件化雷达信号处理系统”RadarLab2.0，该系统采用可视化和模型化开发技术具有灵活扩展功能和资源的能力。

软件化雷达技术的研究，可以快速响应新的军事需求、缩短研制周期、提高维护保障的能力。

5 智能化雷达

智能化雷达，即具有信息获取、知识学习、自主推理和决策能力的雷达[3]。比如目标探测与识别智能化：根据未来作战的需求，雷达不仅要及时探测到对方的目标，还要能对这个目标的各种特性（如飞机架数、大小、形状、类型及作战意图等）进行识别，甚至能对目标自动成像，从而实现目标探测与识别的智能化。

目前，围绕着智能化雷达，国内外已经做了大量的研究。2006年，加拿大Simon Haykin通过知识辅助和自适应发射，实现了与环境的不断交互和学习，获取环境的信息，结合先验知识和推理，自适应探测目标。2007年，Guerci提出基于知识辅助的认知雷达系统架构。美国空军研究实验室（AFRL）一致致力于智能化信号处理方面的研究，先后开展了专家系统恒虚警处理、基于知识的空时自适应处理技术、基于数字地图信息的空时自适应处理、基于知识的雷达、知识辅助的传感器信号处理和专家推理、知识辅助雷达以及自治智能雷达系统等多项技术研究。2013年，美国以认知无线电和认知雷达为基础实现了通信与雷达互相传递频谱使用情况，降低了雷达与通信的互相干扰。2015年美国DARPA启动了“在竞争环境下目标识别与适应”跟踪雷达目标识别项目，利用深度学习技术提高了非合作目标识别能力。自2008年以来，国内多家单位在雷达智能化领域开展了研究，在环境感知与描述、最优化波形设计、自适应信号处理等方面进行了初步探索。

智能化雷达的实用化可增强雷达系统在复杂作战环境中的适应性，将会是雷达系统发展历程中的革命性跨越。

6 总结

随着作战环境的日趋复杂化和数字化雷达关键技术的攻克，人工智能技术的逐步成熟，雷达技术的数字化、软件化和智能化必然是未來的主要发展方向。

参考文献

[1]吴曼青.数字化阵列雷达及其进展[J].中国电子科学研究院学报，2006，2（4）：567-585.

[2]汤俊.软件化雷达技术研究[J].雷达学报，2015，4（4）：481-489.

[3]金林.智能化认知雷达综述[J].现代雷达，2013，11（35）：23-32.