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美陆军研发新型雷达系统 着眼未来城市战
2009年1月12日    评论:    分享:

    来源:中国江苏网

    江苏新闻网军事消息 综合媒体报道,据美国《防务新闻》网站报道,去年8月,美国陆军委托本国军工企业开发一套全新的作战指挥和控制系统,通过对不同种类雷达资料的整合与共享,有效提高自身抗击空中威胁的能力。

  该系统已被军方正式命名为“防空-反导综合指挥系统”(IBCS)。
 
     它的核心理念是,借助通用软件和高效率的传输系统,将多种平台收集的数据予以有机融合,并通过虚拟现实技术将其全景式地再现。这样,哪怕是身处战场最偏僻角落的官兵,也可以在第一时间对整个交战区域内的敌我力量对比形成直观的认识。

  眼下,美国陆军的对空防御网主要由“爱国者”导弹、“地对空先进中距导弹”(SLAMRAAM)以及“高空区域拦截弹”(THAAD)构成。这些武器系统各有专长,打击范围基本涵盖了从直升机、固定翼飞机再到弹道导弹的各类目标。

  “问题在于,它们目前都只是同特定的雷达‘一对一’绑定的,缺乏从其他途径获取资讯的方法,”诺思罗普?格鲁门公司的项目主任罗伯特?杰西表示。因此,军方才希望能引入“跨平台”的信息共享技术,以提高预警能力并合理地分配火力。例如,在装备了IBCS后,原本针对中高空目标设计的“爱国者”系统,也可轻易发现从低空入侵的威胁,进而将其交给更适于此类任务的友邻单位处理。

  IBCS的硬件设计充分考虑了便携性,全部配套仪器仅以一辆普通的“悍马”吉普即可搭载,可根据需要进行快速机动。此外,出于控制成本和增强易用性的目的,各家厂商提交的方案大都引入了成熟的商用电脑技术,特别是USB接口的广泛运用,令“即插即战”(plug and fight)成为可能。

  “IBCS将在各武器平台、各作战单位之间实现‘无缝连接’,使电话、电报等传统通讯方式成为历史,”雷神公司代表丹?科尔比说:“这无疑将在防空技术领域掀起一场革命。”根据军方的要求,IBCS最迟应在2014年前投入现役,首批装备该系统的部队预计将不少于16个营。

  另据《防务新闻》报道,美国军方刚刚研发出一款特别针对城市地区的雷达,可让士兵在复杂的作战环境下“看得更远”。美陆军高级官员表示,该雷达一旦被大规模推广使用,必能大大降低部队的伤亡率。全方位、立体化的侦察手段是现代战争中实施精确打击的基础,但现有的侦察手段还不能做到战场的完全“透明”。在最近几场局部战争中,南联盟和伊拉克军队在力量对比悬殊的情况下,利用植被、伪装网、烟雾、诱饵等“土”方法多次骗过了拥有高技术侦察手段的美军,既保存了己方一定的军事实力,又消耗了美军的战斗力,令美军大伤脑筋。因此,研制可以穿透植被或识别伪装的成像雷达就成为美军关注的焦点。

  雷达精度不高令美军在巷战中吃亏不小。目前,驻伊美军死亡人数已超过4000,受伤人数更是直逼3万,其中很重要的原因之一就是因为雷达精度不够,致使己方在“四面黑枪”的伊拉克大街小巷里被动挨打。为解决这一问题,早在伊战爆发后不久,美军便积极研发能在城市里灵活运用的特种雷达。

  这款新雷达由科罗拉多州立大学电子及电脑工程学教授埃德温·琼领导的研究小组研制,美国国防高级研究计划署(DARPA)提供了160万美元的开发经费。其主要改进点在于使用了多个小型发射机,每台发射机又可发射多种不同的波形,加之可以通过电脑对雷达回波进行分类及过滤处理,探测精度有了显著提高。研究小组还对复杂环境下的雷达回波做了大量研究,并模拟伊拉克的街头环境开展了多次试验。试验数据表明,与传统雷达相比,新雷达的探测精度提高了10倍左右,而且干扰很小。

  目前在战争中,弱小一方采取的对抗侦察手段主要包括:把军队、车辆或武器系统隐藏在茂密的树林中,或在树林中快速机动;使用雷达、可见光或红外伪装网进行人工伪装;利用金属箔片、烟雾、诱饵在一定范围内进行欺骗;利用恶劣的天气大面积隐藏目标等。这些方法虽然简单,却行之有效。

  人员或武器装备之所以可利用植被作天然屏障,是因为树叶本身是极好的绝热体,红外相机无法拍摄到树叶下的目标。X波段以上的高频微波雷达穿透植被时衰减很大,根本无法探测植被下的目标(美军专门使用微波合成孔径雷达进行了试验,结果证明,该雷达的确不能穿透植被),而且,微波雷达波束较宽,角分辨率低,只有采用复杂的合成孔径技术才能对目标成像。

  美军十分重视研制植被穿透成像雷达,在2000财年的《美国国防部国防技术领域计划》中,将具有对植被下隐藏的时间敏感目标和地下目标进行探测和分类的能力作为未来雷达发展的主要目标之一。为此,美国防高级研究计划局(DARPA)与各军兵种联合进行了“反伪装、反隐藏、反欺骗”(CCCD)、“植被穿透侦察、监视、跟踪和作战雷达”(FORESTER)以及Jigsaw计划。这些计划的实施将大大增强美军反伪装、反隐藏和反欺骗的能力,提高战场态势的单向“透明”。

  该计划的目的是设计、制造、试验和演示“植被穿透合成孔径雷达”(FOPEN SAR),使士兵能够全天候、全天时、实时探测那些隐藏在植被或人工伪装下的静止军事目标,填补美军在探测坦克、火箭炮、战术弹道导弹、机动型地空导弹发射车等隐藏目标能力的空白。

  FOPEN SAR是超宽带、双极化、双波段雷达,分辨率优于1米(在P-3C反潜机超宽带雷达试验中,分辨率实际已达到0.33米×0.66米)。整个系统包括两部共同定位、互相辅助的相干雷达,一部是用于目标搜索的低分辨率(约3米×3米)甚高频合成孔径雷达,另一部是用于从强杂波反射中识别出目标的高分辨率(约1米×1米)超高频合成孔径雷达。安装平台主要是“全球鹰”无人机以及其他合适的有人驾驶飞机。该计划的几项关键技术是:自动目标探测和指示算法、小目标探测技术、无线电频率干扰、后处理技术、多通道成像处理技术等。

  在2001财年进行的试验中,FOPEN SAR雷达安装在美陆军的RC-12“护栏”战术电子侦察机上,演示了雷达在距离目标15千米处的良好成像能力,可以探测到隐藏在树林中的军车。试验还同时评估了在单程探测及变化探测两种模式下的探测性能,验证了自动目标探测和指示算法。2002财年,美军在多个试验站,对FOPEN SAR雷达所有工作模式的性能进行了测试,同时还进行了一系列飞行试验,测试其在各种植被、伪装和成像条件下探测坦克及军车的能力。另外,还对系统探测隐藏在树林中的毒品实验室以及地空导弹发射车的能力进行了试验。同时,陆军和空军也开始试用FOPEN SAR雷达先期技术演示系统。

  FOPEN SAR只能探测隐藏在植被下的静止目标,而“植被穿透、侦察、监视、跟踪和作战雷达”(FORESTER)计划的目的是设计、制造、集成和试验可穿透植被探测地面移动目标的雷达,用于探测和跟踪在树林中徒步行进的部队和机动车辆。

  识别隐藏目标,仅有高分辨率的三维图像并不够,因为目标受植被影响,坐标数据并不完整,很难从树林中区分出目标,因此雷达发射机还需要发射10纳秒以内的窄脉冲(若采用的是人工伪装,则需要2纳秒以内的窄脉冲,带宽大于500兆赫兹),并且雷达还要具有快速成像能力。“七巧板”计划的关键技术包括:设计和制造采用焦平面阵列的高带宽光电探测器;研发脉冲窄、重复速率高、功率强且结构紧凑的发射机;同时还要保护作战人员的眼睛免受伤害。整个系统所面临的主要问题是研发出在无人机上使用的、只有几磅重且由电池供电的载荷。另外,载荷必须能够将坐标数据快速地进行传输、记录、融合,并压缩三维图像以满足无人机通信下行链路的带宽要求。

  DARPA之所以发展三维激光成像雷达,而没有发展二维成像雷达,主要是由于二维成像雷达不能将从不同角度收集的图像生成目标图像。而三维成像雷达可以从发射的一个激光单脉冲中接收多个目标回波,并采用孔径小于波束宽度的技术实现探测隐藏目标。

  在城市与最优先目标交战的机会经常是出乎意料之外稍纵即逝的。快速处理目标态势演变信息、现场决策并瞬间作出反应的能力意味着能否杀死或俘获恐怖分子、摧毁非法武器以及防止伤亡发生,可谓失之毫厘,差之千里。

  现代运动战中“从传感器到射手”的周期因为目标的侦测、识别和交战的处理过程缩短而缩短。交战进程是依靠先进技术的时敏行动。缩短目标定位周期的努力一直没有间断,但效果甚微。然而近来在传感器、数据传输和一体化数字技术取得的进展使得击杀链缩短,射手能更快地射杀目标,效果也大大增加。

  击杀链缩短的事例从以色列正在进行的打击加沙地带和约旦河西岸的恐怖分子的战斗以及美国军队在伊拉克和阿富汗的作战行动中可见一斑。但全球的军队正在增加或升级作战、监视和侦查能力。实时监视麻烦地区并及时作出反应的能力成为非对称作战的一个关键部分。

  实施这些能力要求有很广的能集成各种类型的有人和无人情报、监视和侦查行动的网络。它们包括各种资源,如持续时间很长的传感器、卫星图像、无人机、装在天线和无人气球上的成像仪、雷达和徒步士兵等等。击杀链回路的闭合靠的是与这些传感器网络进行无线连接的阻击手。当一个目标出现并经指挥层次的情报小队核实后,指挥官可以命令阻击手将之清除,在几分钟内关闭传感器与射手之间的回路。

  传感器-射手循环中的主要要素是武装无人机。最好的例证是有争议的General Atomics公司生产的RQ-1捕食者无人机。它专门用于监视,原先装备有激光指示器引导其他飞机发射武器。但最终捕食者无人机本身挂载上洛克希德-马丁公司生产的地狱火导弹。

  然而与教条截然相反的是,装甲部队无需步兵掩护就可以快速通过城市,同时还能发现一些开放路线,利用主要街道和林荫大道为长期战场,能迂回于密集和狭小地区,一旦两兵对峙还能把冲突控制在有限范围内,再投放步兵。

  美军通过占领主干线和聚集区来分割城市,通过夺取城市主要建筑和权力中心来占领城市,并没有直接占领大城市。

  世界上任何国家的部队都不可能像美军这样,能有这么多在不同气候条件下作战的经验,有这么多改进装备适应全球任务的机会。同时,每个战场都会有一些额外要求,而且要参战就必须要考虑这些要求。因此战前进行战地考察很重要。对本地气候及其它影响战争的因素都要进行细致地研究。(钟文)

标签:雷达城市战
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