引言

1999年3月，在北約對南聯(lián)盟的空襲行動中, 一架美國F- 117A戰(zhàn)斗機倚仗先進的隱形性能有恃無恐單機飛進。當它快飛到貝爾格萊德上空時就被南軍“塔馬拉”無源雷達探測和鎖定。南軍地空導彈部隊果斷發(fā)射兩枚老式薩姆-3型導彈，一舉將它擊落在貝爾格萊德以西40千米的布賈諾伏契村附近?！八R拉”無源雷達打破了隱形飛機不可發(fā)現(xiàn)的神話。歡慶的南軍民在F-117A殘骸上舉起嘲諷的標語:“對不起，我們不知道你是隱形的!”。

1、基本原理

無源雷達系統(tǒng)可以在電磁隱蔽的條件下完成對目標的探測和定位，從而彌補有源雷達系統(tǒng)的不足。無源雷達本身并不發(fā)射能量，而是被動地接收目標反射的非協(xié)同式輻射源的電磁信號，對目標進行跟蹤和定位。所謂非協(xié)同式外部輻射源，是指輻射源和接收目標反射信號的雷達“非相關”，沒有直接的協(xié)同作戰(zhàn)關系。這樣探測設備和反輻射導彈就不能利用電磁信號對無源雷達進行捕捉、跟蹤和攻擊。這就使得無源雷達在戰(zhàn)時具有很高的生存能力，保證了有源雷達遭到攻擊摧毀時指揮所需的飛機、導彈等空中飛行情報信息。

無源雷達系統(tǒng)簡單，尺寸小，可以安裝在機動平臺上、易于部署，訂購與維護成本低。無源雷達不發(fā)射照射目標的信號，因此不易被對方感知，一般不存在被干擾的問題。它可以晝夜、全天候工作：可連續(xù)檢測目標，一般為每秒一次，信號源是40-400兆赫的低頻電磁波，有利于探測隱身目標和低空目標：不需頻率分配，因此可部署在不能部署常規(guī)雷達的地區(qū)。

其實無源雷達并不是新概念，它的歷史幾乎與雷達技術(shù)本身一樣悠久。1935年，羅伯特·沃森·瓦特曾在單基地無源系統(tǒng)中利用英國廣播公司發(fā)射的短波射頻，照射10千米以外的“海福特”轟炸機。在第二次世界大戰(zhàn)中也試驗過預警無源雷達，如德國的“克萊思·海德堡”(Kleine Heidelberg)系統(tǒng)。但當時的系統(tǒng)缺乏足夠的處理能力, 不能計算出目標的精確坐標。

無源雷達時差定位原理

2、分類

根據(jù)無源雷達探測目標時所利用的輻射源位置不同, 可分為兩類:

1）基于目標自身輻射來定位的無源雷達

在被探測目標本身就是輻射源或攜帶了輻射源的情況下，無源雷達利用探測目標自身輻射的電磁波進行探測和跟蹤?？赡艿妮椛湓窗ɡ走_、通信電臺、應答機、有源干擾機、導航儀等電子設備。捷克研制的“維拉”系列無源雷達就屬于這類無源雷達的代表。

2）基于外輻射源對目標照射的無源雷達

這類無源雷達探測的目標本身不直接輻射電磁能量。無源雷達在工作時, 通過天線接收來自外部的非協(xié)同輻射源(第三方) 的直射波, 以及該外部輻射源照射目標后形成的反射波或散射波, 利用其攜帶的多普勒頻移、多站接收信號的時間差和到達角等信息, 經(jīng)處理后提取目標信息并消除無用信息和干擾, 從而完成對目標的探測、定位和跟蹤。

可能的非協(xié)同方包括廣播電臺、電視臺、通信臺站、直接廣播系統(tǒng)(DBS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、各種平臺上的有源雷達等。利用全球移動通信系統(tǒng)(GSM)發(fā)射機的作用距離只有20千米, 利用調(diào)頻無線基站的距離可達100-150千米, 而大功率電視發(fā)射臺的作用距離更遠。利用其他雷達發(fā)射機的無源系統(tǒng)的作用距離與所用雷達相當。美國研制的“沉默哨兵”(Silent Sentry)雷達就是這類雷達。

3、典型裝備

1）“維拉”系列無源雷達

維拉(VERA- E)系列無源雷達由捷克研制?！熬S拉- E”是該系列的最新型號，可探測定位、識別和跟蹤空中、地面和海上目標, 對空探測的最大距離為450千米, 并可識別目標、生成空中目標圖像?！熬S拉- E”系統(tǒng)由4部分組成:分析處理中心居中，3個信號接收站呈圓弧線狀分布在周圍, 站與站間距離在50千米以上。分析處理中心部署在方艙車內(nèi), 有完整的計算機系統(tǒng)以及通信、指揮和控制系統(tǒng)。信號接收站用重型汽車運載,可靈活部署。接收天線支架豎起時高17米,占地面積9×12米，3個人在1小時內(nèi)即可豎起天線、進入監(jiān)視狀態(tài)。天線外形為圓柱體結(jié)構(gòu),功耗低、可靠性極高, 平均無故障間隔時間達2000小時，可抵御30米/秒的大風。

維拉無源雷達系統(tǒng)是一種可移動的用于對空中、地面和海上目標進行定位、識別和跟蹤的電子情報(ELINT)和無源監(jiān)視系統(tǒng)。雷達的工作是基于電波到達時間差(TDOA)的原理實現(xiàn)的。系統(tǒng)可以接收從空中、地面和海上雷達來的發(fā)射信號, 從干擾機、二次雷達(SSR)信標、TACAN/DME、敵我識別詢問機和應答機、數(shù)傳以及其他脈沖輻射源來的各種類型的信號。除了執(zhí)行電子情報任務外, 維拉雷達系統(tǒng)是防空系統(tǒng)中最為有效的無源監(jiān)視傳感器。它可以提供迄今為止只有有源雷達才能提供的功能, 它的前身“塔瑪拉”已經(jīng)在科索沃戰(zhàn)爭中得到了實戰(zhàn)檢驗。

“塔馬拉”和“維拉”無源雷達是捷克人弗·佩赫發(fā)明的。20世紀60年代初，弗·佩赫在泰斯拉軍工廠任雷達設計師。他思維與眾不同，在技術(shù)上迭出奇招，人稱“雷達怪杰”。泰斯拉軍工廠曾接受一項絕密任務--在最短的時間內(nèi)研制出能夠發(fā)現(xiàn)美國“斗牛士”等雷達制導巡航導彈的雷達系統(tǒng)。起初人們認為這項艱難的任務根本無法完成，因為當時世界上還沒有類似的雷達系統(tǒng)，但是弗·佩赫卻迎難而上。傳統(tǒng)的主動(有源)雷達是靠發(fā)出電磁波來探測目標的，而弗·佩赫反其道而行之。

經(jīng)過3年半不懈的努力，弗·佩赫終于在1963年研制出了世界上第一部被動(無源)探測雷達，取捷克語“對照探測”一詞的縮寫，命名為“科帕奇”。這種雷達能迅速地探測到方圓幾十公里范圍內(nèi)活動的兩臺機動雷達，還能準確地顯示這兩臺雷達的活動情況，使來測試的蘇聯(lián)專家大喜過望，稱贊弗·佩赫完成了一項“了不起的發(fā)明”。此后，弗·佩赫一發(fā)不可收，相繼于1979~1998年研制成功“拉莫那”雷達、“塔馬拉”雷達和“維拉”雷達。專家們習慣稱它們?yōu)椤熬S拉”系列無源雷達。

基本特性：

監(jiān)視目標：雷達、二次雷達(SSR)應答機、TACAN、訊問器、干擾機、數(shù)傳系統(tǒng)；

系統(tǒng)很高靈敏度的電子情報(ELINT)參數(shù)可以確保對各種目標的很高的探測概率；

很高的定位和跟蹤精度；

大容量：可以同時跟蹤200個目標；

對各種輻射頻率活動的監(jiān)視和技術(shù)分析；

精密的指紋識別能力；

高度自動化工作能力；

3D目標定位能力；

360°的瞬時視場；

高機動能力；

最低限度的操作和維護要求。

基本功能：

空中目標監(jiān)視

地面和海上目標偵察

頻率活動調(diào)查

接收站參數(shù)：

頻率范圍：1-18GHz

可以在以下頻率范圍選用

0.1~1GHz 18~40 GHz

方位瞬時視場：120°，選用 360°

作用距離：到450 km

外形尺寸： 1.3m ×0.9m

重量：120kg

功耗：24 VDC/250W

1998年，美國的LockheedMartin公司歷經(jīng)十五年時間研制出了“沉默哨兵”(Silent Sentry)無源雷達探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用FM廣播、模擬/數(shù)字電視信號 (50-500MHz)作為外輻射信號進行探測，可進行全天候?qū)疹A警，精確地完成對空目標的檢測和跟蹤?！俺聊诒毕到y(tǒng)的天線尺寸為2.3m x 2.5 m，可以安裝于固定平臺或者安裝在車輛、飛機等移動平臺上，Lockheed Martin公司還分別試驗過安裝于水面艦艇和潛水艇的潛望鏡上的兩種系統(tǒng)進行空中目標預警?！俺聊诒毕到y(tǒng)對飛機、導彈、車輛、船只等目標進行探測，可同時跟蹤200批以上目標，預警范圍可達到水平方位覆蓋360°，俯仰方位覆蓋60°，探測距離可以達到220km。當利用FM廣播作為外輻射信號時，該系統(tǒng)水平方向的分辨力可達到250m，豎直方向的分辨力可達到100m，速度分辨力可優(yōu)于2m/s;當利用數(shù)字電視信號作為外輻射信號時系統(tǒng)的探測性能更好、探測精度更高。

Lockheed Martin公司，開展了相關的試驗研究。試驗中以Boeing 747為目標進行探測。

其后，伊利諾伊大學香檳分校的Dick Blahut團隊在DARPA項目 F49620-98-1-0498的支持下開展了基于“沉默哨兵”的雷達成像試驗。

3、鎧甲無源雷達系統(tǒng)

20世紀80年代末，俄羅斯研制出最初的“鎧甲”無源雷達系統(tǒng)，最早的兩個系統(tǒng)原型是在庫爾斯克的一家工廠制造的。1989年2月，政府完成試驗后，這個能在400公里以外偵察到航空器的系統(tǒng)就被作為蘇聯(lián)武裝部隊的標準裝備進行部署。

蘇聯(lián)解體，在烏克蘭國防部的資助下，托帕茲公司對該系統(tǒng)進行大幅度的現(xiàn)代化改造，主要為設備的數(shù)字化改造，改進后的偵察范圍增加了50%以上。

據(jù)稱，鎧甲”無源雷達系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)、跟蹤并確定來自地面、水面和空中的目標，偵察縱深600公里、寬150公里范圍內(nèi)的情況，能夠發(fā)現(xiàn)800公里以內(nèi)的空中目標，是目前世界上同類系統(tǒng)中捕捉目標最遠的裝置。如果由一輛指揮車同時控制三部“鎧甲”雷達，利用三角測量法，整套系統(tǒng)的探測距離將可延伸至1000公里。

據(jù)介紹，“鎧甲”不但可發(fā)現(xiàn)利用“隱形”技術(shù)制造的飛機（如美國的F-117A和B-2），還可確定目標的準確位置。

4、“蜂窩”(Celldar)系統(tǒng)

1997年，英國的RokeManor公司開始對“蜂窩”(Celldar)系統(tǒng)展開研發(fā)，該系統(tǒng)是利用移動通信信號作為外輻射信號進行探測、跟蹤和目標識別的多基無源雷達探測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可利用的外輻射信號包括GSM 900信號，GSM 1800信號，GSM 1900信號和3G信號。“蜂窩”系統(tǒng)由一臺處理機和專門配置的兩部手機組成，利用無源雷達和聲傳感器(探測目標向外輻射的噪聲)相結(jié)合的方法進行探測，更有利于對目標的定位，該系統(tǒng)的探測距離達到100km，可完成戰(zhàn)場偵察、情報收集、海岸監(jiān)視、邊防安全等多項任務。

5、以色列“EL/L-8388”對空早期預警系統(tǒng)

以色列“EL/L-8388”對空早期預警系統(tǒng),是一可多系統(tǒng)協(xié)同工作的無源定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用短基線時差定位體制,工作頻段O.5GHz--18GHz。系統(tǒng)是典型的短基線時差定位系統(tǒng)。

審核編輯：湯梓紅