楊建宇

(電子科技大學(xué) 成都 611731)

1 引言

雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)走過了70多年的發(fā)展歷程，先后經(jīng)歷了二次世界大戰(zhàn)、冷戰(zhàn)軍備競賽、新軍事革命等不同歷史因素的促進(jìn)并經(jīng)受了考驗，雷達(dá)技術(shù)的體制、理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用都已得到很大的發(fā)展[1]。進(jìn)入新世紀(jì)前后的10多年間，雷達(dá)技術(shù)面臨的目標(biāo)、環(huán)境、任務(wù)，以及支撐雷達(dá)系統(tǒng)研制生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)，都發(fā)生了深刻的變化。當(dāng)今雷達(dá)技術(shù)仍在高速地發(fā)展和演變，從而衍生出許多新的概念、體制和技術(shù)[2]，以適應(yīng)未來全球資源競爭對雷達(dá)技術(shù)提出的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

目前已有許多綜述性文獻(xiàn)，在不同的歷史時期，分別從特定歷史階段[3－4]、多種系統(tǒng)體制[5－11]、不同應(yīng)用領(lǐng)域[12－15]、特定國家和機(jī)構(gòu)[16－20]等角度，對雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了回顧和分析，剖析重點裝備和技術(shù)、分析歷史階段劃分、透視裝備發(fā)展主線、歸納技術(shù)發(fā)展動向。這些工作對于促進(jìn)當(dāng)時的雷達(dá)技術(shù)發(fā)展，起到了重要的推動作用。

本文試圖從宏觀的視角和大的時間尺度，認(rèn)識雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的內(nèi)外因素和物理實質(zhì)，分析雷達(dá)技術(shù)創(chuàng)新和變革的源動力，探討雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律和主要表現(xiàn)形式，剖析不同發(fā)展階段的主要技術(shù)特征，推演預(yù)測未來發(fā)展的方向和特征，透視制約雷達(dá)技術(shù)發(fā)展節(jié)奏的內(nèi)外因素。以期為把握雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的時代脈絡(luò)和宏觀趨勢、契合需求和引領(lǐng)創(chuàng)新、推動發(fā)展和促進(jìn)應(yīng)用，提供新的觀察視角和思考方法。

2 雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的外因

目標(biāo)、環(huán)境和任務(wù)，是促成雷達(dá)體制、頻段、理論和技術(shù)不斷發(fā)展演變的3個主要外部因素。其中，對雷達(dá)技術(shù)發(fā)展推動作用最大的是目標(biāo)多樣化，其次是環(huán)境復(fù)雜化和任務(wù)多元化。

目標(biāo)多樣化是指目標(biāo)的種類構(gòu)型、運(yùn)動特性、活動空間、散射特性、極化特性、頻譜特性等方面呈現(xiàn)多樣化的趨勢。例如，目標(biāo)的種類構(gòu)型由常規(guī)的空中飛機(jī)逐漸擴(kuò)展為戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、掠海導(dǎo)彈、無人飛機(jī)、浮空平臺、臨近空間平臺、空天飛機(jī)、碎片衛(wèi)星、潛艇艦船、海面地表、山川地形、地下建筑、跑道機(jī)場、橋梁建筑、道路工事、營房部隊、發(fā)射井架、火力單元、車輛裝甲、輸電線路、信息裝備等。而目標(biāo)的特征屬性逐漸由常規(guī)目標(biāo)擴(kuò)展為隱形、隱蔽、遮蔽，靜止、時敏、慢速、高速、機(jī)動、變軌，低空、高空、空間、臨近空間等。

環(huán)境復(fù)雜化是指雷達(dá)的工作環(huán)境、生存環(huán)境、電磁環(huán)境，以及目標(biāo)的周邊環(huán)境變得更加復(fù)雜。例如，除傳統(tǒng)的氣象、云雨、地海雜波外，雷達(dá)還要面臨山地、城市、海浪、海面蒸發(fā)等引起的強(qiáng)雜波、仙波；除了平坦地物背景中的目標(biāo)探測，還需對山川、河谷、城市、建筑環(huán)境中的目標(biāo)進(jìn)行探測。

任務(wù)多元化是指雷達(dá)的作戰(zhàn)使命出現(xiàn)多向分化和范圍擴(kuò)展的趨勢，以滿足現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭，以及應(yīng)對多種威脅和遂行多樣化任務(wù)的需要。例如，除了傳統(tǒng)的警戒、引導(dǎo)、火控、制導(dǎo)等任務(wù)外，雷達(dá)還需要在對地偵察、精確打擊、防空防天、反導(dǎo)反衛(wèi)等軍事任務(wù)，以及反恐維穩(wěn)、災(zāi)難救援、危機(jī)控制等任務(wù)中起到預(yù)警探測、跟蹤制導(dǎo)、偵察監(jiān)視、目標(biāo)識別、打擊評估、環(huán)境感知、目標(biāo)搜索等作用。

正是以上3個方面外部因素的共同作用，促使了雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)步和體制的多樣化發(fā)展。例如：

在更復(fù)雜的周邊環(huán)境中，獲取更加精細(xì)的目標(biāo)信息，以實現(xiàn)目標(biāo)的成像與識別的需求，促使雷達(dá)體制演化、極化利用、頻段拓展、帶寬增大。因此出現(xiàn)了雙多基地SAR(Synthetic Aperture Radar)、3維SAR、極化干涉SAR、太赫茲雷達(dá)等新的雷達(dá)技術(shù)。

在更復(fù)雜的目標(biāo)環(huán)境中，以更高數(shù)據(jù)率，實現(xiàn)多樣化目標(biāo)的探測與跟蹤的需求，促進(jìn)了雷達(dá)向多功能、數(shù)字化方向發(fā)展，平臺向臨近空間和空間平臺延伸。因此出現(xiàn)了數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)、MIMO(Multiple Input Multiple Output)雷達(dá)、臨近空間雷達(dá)和天基預(yù)警雷達(dá)等新的雷達(dá)技術(shù)。

在更復(fù)雜的生存環(huán)境中，實現(xiàn)多樣化目標(biāo)的探測與跟蹤，并獲得更高的作戰(zhàn)性能的需求，促使雷達(dá)提高生存能力、加強(qiáng)隱蔽性，改善低截獲、抗干擾和反隱身性能，因此出現(xiàn)了無源、被動、外輻射源、雙多基地、柵欄、分布式、網(wǎng)絡(luò)化等雷達(dá)體制。

3 雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的內(nèi)因

“方式”、“能力”和“資源”是雷達(dá)體制、頻段、理論和技術(shù)不斷發(fā)展和演變的3個主要內(nèi)部因素。其中，對雷達(dá)技術(shù)創(chuàng)新最具推動作用的是“方式”，其次是“能力”和“資源”。

“方式”是指雷達(dá)系統(tǒng)獲取信息的方式，包含運(yùn)動、布設(shè)、配置、構(gòu)型等實現(xiàn)途徑。

“能力”是指相關(guān)技術(shù)進(jìn)步對雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)動、布設(shè)、配置、構(gòu)型，信號產(chǎn)生、發(fā)射、接收、記錄和處理等方面提供的實現(xiàn)能力。

“資源”是指雷達(dá)系統(tǒng)對平臺、波形、頻帶、極化等資源的利用程度。

以上3個方面的內(nèi)部因素，以不同形式，從不同側(cè)面，在歷史、現(xiàn)實和未來的時間尺度上，始終是推動雷達(dá)體制演化與創(chuàng)新的內(nèi)在動力。

3.1 獲取信息方式的改變是雷達(dá)體制創(chuàng)新的源泉

雷達(dá)獲取目標(biāo)信息的占據(jù)、運(yùn)動、配置、構(gòu)型等幾何方式的改變，將引起回波中目標(biāo)信息存在的形式與規(guī)律的顯著變化，從而導(dǎo)致目標(biāo)信息提取方法、雷達(dá)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)技術(shù)的深刻變化，也會使雷達(dá)具備新的能力，適應(yīng)新的作戰(zhàn)任務(wù)需要。例如：

雷達(dá)占據(jù)的空間位置，由最初的一點布局，逐漸衍生為一條直線、兩條直線乃至兩條相互纏繞的曲線，從而實現(xiàn)了由方位低分辨的對空警戒雷達(dá)向方位高分辨的SAR、干涉SAR和分布式SAR 2維對地成像的衍生，并且正在進(jìn)一步向多條平行直線等面狀布局形態(tài)拓展，形成真正具有高程分辨能力的3維SAR成像。同時，雷達(dá)站占據(jù)的空間位置，也由最初的一點布局，逐漸衍生出雙點、多點布局，從而形成了雙多基地雷達(dá)。可以預(yù)期，未來還將進(jìn)一步向多點分布式雷達(dá)和多點立體網(wǎng)格雷達(dá)演化。

雷達(dá)占據(jù)的等效空間位置，也可以利用目標(biāo)相對于雷達(dá)轉(zhuǎn)動引起的觀察視角變化來實現(xiàn)。例如，利用目標(biāo)平動產(chǎn)生的觀察視角1維變化，已發(fā)展出了ISAR (Inverse Synthetic Aperture Radar)2維成像技術(shù)?？梢灶A(yù)期，利用目標(biāo)平動和轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的觀測視角2維變化，未來還可能發(fā)展出ISAR 3維成像技術(shù)。

雷達(dá)通道占據(jù)空間位置的配置方式，由具有周期、平面、連續(xù)特征的傳統(tǒng)陣列，逐步衍生為單發(fā)多收、端發(fā)多收、多發(fā)多收、隨機(jī)和共形陣列等多種不同形態(tài)，演繹出不同的信息獲取能力，從而產(chǎn)生了數(shù)字波束形成、數(shù)字陣列雷達(dá)和共形陣列雷達(dá)。可以預(yù)期，未來還將進(jìn)一步向具有間斷多組形態(tài)的分布式陣列方向衍生。

這些例子都從不同角度表明，改變獲取信息方式是雷達(dá)體制創(chuàng)新的源泉。

3.2 獲取信息能力的增強(qiáng)是雷達(dá)體制變革的基礎(chǔ)

產(chǎn)生、發(fā)射、接收、記錄、處理等基礎(chǔ)技術(shù)和承載平臺等相關(guān)工程實現(xiàn)技術(shù)的進(jìn)步，可以為雷達(dá)系統(tǒng)提供新的技術(shù)能力。例如：

飛機(jī)使雷達(dá)具備了運(yùn)動能力，能夠以運(yùn)動的方式獲取目標(biāo)信息，從而構(gòu)成了合成孔徑雷達(dá)誕生的硬件基礎(chǔ)，雷達(dá)技術(shù)產(chǎn)生了革命性的進(jìn)步。飛機(jī)、衛(wèi)星、飛艇等承載平臺，也使雷達(dá)獲得了登高望遠(yuǎn)的能力，承載于飛機(jī)和衛(wèi)星的雷達(dá)系統(tǒng)，由于視距范圍顯著增加、觀測范圍增大，可以大大拓展雷達(dá)的探測距離和覆蓋范圍，實現(xiàn)早期預(yù)警和廣域監(jiān)視。

收發(fā)相參技術(shù)的突破，使得雷達(dá)具備了相位控制和相位信息利用的能力，從而構(gòu)成了上世紀(jì)60年代相控陣、合成孔徑和脈沖多普勒三大體制同時誕生的技術(shù)基礎(chǔ)，也使雷達(dá)技術(shù)產(chǎn)生了劃時代意義的飛躍。

有限極化控制和利用能力，已經(jīng)使雷達(dá)取得相當(dāng)?shù)男б?。如利用極化在警戒雷達(dá)中對抗有源/無源干擾、在合成孔徑雷達(dá)中進(jìn)行地物分類，在極化干涉SAR中反演植被高度等等。隨著極化控制和極化信息利用能力的增強(qiáng)，可以預(yù)期，雷達(dá)技術(shù)有望獲得新的發(fā)展機(jī)遇。例如，如果采用類似相位調(diào)制和控制的方式對極化進(jìn)行控制和利用，有可能為雷達(dá)提供新的能力，從而產(chǎn)生新的體制變革。

多通道同時記錄能力、多波形產(chǎn)生和控制能力，使傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)得以衍生出接收 DBF (Digital Beam Forming)、數(shù)字陣列和正交波形MIMO雷達(dá)，從而獲得了同時多波束、波束3維空變的能力，以及更高的數(shù)據(jù)率、更多的功能、更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力、更好的低截獲和抗干擾能力。

這些例子都從不同角度表明，新技術(shù)的利用和集成，是雷達(dá)體制不斷演變發(fā)展重要的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.3 獲取信息資源的利用是雷達(dá)體制演化的重要途徑

隨著相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)可承受能力的增加，雷達(dá)系統(tǒng)對已有資源所提供信息的利用程度逐漸提高，雷達(dá)系統(tǒng)可利用的資源種類和數(shù)量也逐漸增多，從而引起體制和能力上的顯著變化。

對雷達(dá)系統(tǒng)現(xiàn)有資源進(jìn)行優(yōu)化配置，并增加信號處理的空間維數(shù)，從而在更高維的信號空間中擴(kuò)大和鑒別目標(biāo)與背景的差異，實現(xiàn)目標(biāo)信息的充分挖掘和利用，是雷達(dá)性能提升的重要途徑。例如，在運(yùn)動的雷達(dá)中尋求地面運(yùn)動雜波與空中運(yùn)動目標(biāo)回波差異的努力，帶來了重頻提高和信號空間維度增加，從而促進(jìn)了脈沖多普勒體制的誕生和發(fā)展。

通過增加平臺、相位、極化、頻段、帶寬、波形、信源、先驗信息等資源的種類或數(shù)量，可以構(gòu)成多波段多極化 SAR、極化干涉 SAR、正交波形MIMO雷達(dá)、多波段多極化警戒雷達(dá)、多平臺聯(lián)合預(yù)警雷達(dá)等?？梢灶A(yù)期，隨著經(jīng)濟(jì)可承受能力的增強(qiáng)，未來將允許采用更多的系統(tǒng)資源，構(gòu)成形態(tài)更為復(fù)雜的立體網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)等探測系統(tǒng)。

由此看出，資源的增加和利用是雷達(dá)體制演化的重要途徑。

4 雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律

根據(jù)以上對雷達(dá)技術(shù)發(fā)展外因、內(nèi)因的分析，結(jié)合雷達(dá)技術(shù)發(fā)展演進(jìn)歷史的重大事件，可以初步歸納出雷達(dá)技術(shù)發(fā)展演變的物理實質(zhì)和基本規(guī)律。雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展也像其它事物的發(fā)展演變一樣，遵循著由簡單到復(fù)雜、由低級到高級的普遍規(guī)律?？偟膩碚f，其發(fā)展規(guī)律是由低維度探測逐步向高維度探測演進(jìn)，如圖1所示。

圖1 雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展規(guī)律與趨勢

從長遠(yuǎn)來看，雷達(dá)技術(shù)目前仍處于其發(fā)展歷程的中級階段，其發(fā)展節(jié)奏取決于應(yīng)用需求與綜合能力的契合。相關(guān)技術(shù)的革命是雷達(dá)系統(tǒng)飛躍發(fā)展的推動力，新概念和基礎(chǔ)理論的突破是雷達(dá)新能力形成的先導(dǎo)，基礎(chǔ)技術(shù)的變革為雷達(dá)性能提升帶來新的機(jī)遇。

4.1 占據(jù)更大譜寬是雷達(dá)體制創(chuàng)新的物理實質(zhì)

在雷達(dá)技術(shù)發(fā)展和體制多樣化的表象后面，隱藏著貫穿其發(fā)展脈絡(luò)的兩條重要線索：即占據(jù)更寬的頻譜，以獲得高的縱向分辨能力和定位精度；占據(jù)更大的空間譜[21－23]，以獲得更高的橫向分辨能力和定位精度。

目標(biāo)散射場在空間球面上形成空間譜，傳統(tǒng)單站、雙多基地、分布式雷達(dá)，2維和3維SAR及ISAR，相控陣、數(shù)字陣、分布式相控陣和未來的立體網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)等，均可以在空間譜球面上找到其對應(yīng)的形態(tài)。

4.2 雷達(dá)系統(tǒng)逐步由低維度向高維度探測演進(jìn)

雷達(dá)系統(tǒng)的維度主要體現(xiàn)在探測器的構(gòu)型、觀測視角的覆蓋和信號空間的維度*或簡稱“通道構(gòu)型”、“視角覆蓋”、“信號維度”3個方面，基本遵循由“少”到“多”的漸進(jìn)演變規(guī)律。同時，雷達(dá)系統(tǒng)的資源消耗呈逐漸增多的趨勢。

4.2.1 探測器的構(gòu)型

雷達(dá)構(gòu)型由單探測器(單一收/發(fā)系統(tǒng))構(gòu)型向多探測器(多個收/發(fā)組件)構(gòu)型方向演化，以增強(qiáng)雷達(dá)對波束形態(tài)、掃描性能和覆蓋范圍的控制能力，從而提高雷達(dá)的目標(biāo)探測能力和抗干擾能力。

例如，預(yù)警、警戒、制導(dǎo)、火控雷達(dá)已經(jīng)由單一收/發(fā)系統(tǒng)演化出具有多個收/發(fā)組件的1維電掃和2維電掃相控陣?yán)走_(dá)。正進(jìn)一步由周期、平面、模擬和連續(xù)陣列演化為隨機(jī)、共形、數(shù)字和分布式陣列等復(fù)雜高維構(gòu)型。

4.2.2 觀測視角覆蓋

對目標(biāo)的觀測視角由單一視角向多視角方向演化，以增大觀測視角范圍，獲取更多的目標(biāo)空間譜信息，從而得到更高的橫向分辨能力和定位精度，同時增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。

觀測視角的增大，可以由雷達(dá)相對于目標(biāo)的橫向運(yùn)動(SAR)、目標(biāo)相對于雷達(dá)的橫向運(yùn)動(ISAR)，目標(biāo)與雷達(dá)之間的相對橫向運(yùn)動(即 SAR和 ISAR的結(jié)合)以及雷達(dá)系統(tǒng)站點的橫向布局形態(tài)(多基地、分布式、網(wǎng)絡(luò)化等)等多種方式來實現(xiàn)。這幾種情況，已經(jīng)、正在和將要向更高的維度演變。

例如，由傳統(tǒng)警戒雷達(dá)的單視角點狀觀測，已經(jīng)演化出基于目標(biāo)直線運(yùn)動的逆合成孔徑 2維成像，形成了等效線狀觀測?？梢灶A(yù)期，未來還可能向基于目標(biāo)運(yùn)動和自旋的逆合成孔徑3維成像方向發(fā)展，形成等效面狀觀測。同時，由點狀觀測已經(jīng)演化出合成孔徑雷達(dá)的線狀觀測，正進(jìn)一步演變?yōu)榫€陣合成孔徑3維成像的面狀觀測。

此外，值得密切關(guān)注的是，目前雷達(dá)系統(tǒng)的布局方式已經(jīng)發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)化雷達(dá)的類平面布局?？梢灶A(yù)期，隨著相關(guān)技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)能力的提升和對雷達(dá)系統(tǒng)探測方式的重新認(rèn)識，未來還可能進(jìn)一步向立體網(wǎng)格布局方向發(fā)展。

4.2.3 信號空間維度

目標(biāo)檢測、跟蹤與識別的信號空間由低維度向高維度演化，以利用高維空間中目標(biāo)與背景之間更大的差異性，改善雷達(dá)發(fā)射隱蔽性、增強(qiáng)抗干擾能力，增強(qiáng)復(fù)雜背景中微弱目標(biāo)的探測能力。其表現(xiàn)是，雷達(dá)系統(tǒng)的回波輸入維度和處理維度呈逐步增加的趨勢。

處理維度增加的表現(xiàn)是，目標(biāo)檢測與跟蹤的信號空間由早期的時域1維檢測，已經(jīng)演化出時-頻域2維檢測(動目標(biāo)顯示MTI、動目標(biāo)檢測MTD、脈沖多普勒PD等)和檢測后跟蹤(DBT)，正進(jìn)一步向距離-方位-掃描周期構(gòu)成的 3維跟蹤后檢測(TBD)演變?？梢灶A(yù)期，未來還可能向更高維的檢測與跟蹤方向發(fā)展。同時，運(yùn)動目標(biāo)分類識別的信號空間由傳統(tǒng)的運(yùn)動特征識別，正在向1維和2維成像識別方向拓展，并將進(jìn)一步向基于運(yùn)動特征、雷達(dá)截面積起伏、質(zhì)阻比、微多普勒、極化等特征構(gòu)成的多維空間綜合識別方向發(fā)展。

輸入維度增加的表現(xiàn)是，雷達(dá)系統(tǒng)由早期的窄帶、單頻、單極化逐步向?qū)拵?、多頻段、多極化演變。采用頻率捷變、多頻段、極化捷變、多極化等技術(shù)，可以在更寬頻域范圍和多極化域中更加有效地觀測目標(biāo)與環(huán)境的差異，以改善雷達(dá)的目標(biāo)檢測、低仰角跟蹤、反偵測抗干擾等性能；采用瞬時寬帶、正交多波形等技術(shù)，以改善雷達(dá)分辨率、截獲概率和空域凝視覆蓋等性能?？梢灶A(yù)期，未來還將更多地利用包括目標(biāo)和環(huán)境先驗信息及其它傳感器信息等在內(nèi)的多種資源，使雷達(dá)系統(tǒng)在更加復(fù)雜環(huán)境中具備更高的探測性能。

從長遠(yuǎn)來講，雷達(dá)系統(tǒng)的視角覆蓋將由單視角點狀布局向1維多視角布局、2維多視角布局演化，最終趨于3維多視角布局。雷達(dá)系統(tǒng)的探測器構(gòu)型將逐漸由單探測器構(gòu)型向多探測器簡單構(gòu)型、多探測器共形構(gòu)型演化，最終趨于多探測器復(fù)雜構(gòu)型；而雷達(dá)系統(tǒng)的回波信號空間將由最初的1維信號空間逐步向2維信號空間、多維信號空間演化，最終趨于高維信號空間。在未來發(fā)展中產(chǎn)生的新體制雷達(dá)，將是現(xiàn)有體制雷達(dá)體系的有益拓展，它們相互依存，共同發(fā)揮體系探測的作用。

雷達(dá)系統(tǒng)的觀測視角、通道構(gòu)型、信號維度 3個重要方面的不同演化層次，也是雷達(dá)發(fā)展進(jìn)程階段劃分的重要依據(jù)。

4.3 雷達(dá)技術(shù)還處于發(fā)展歷程的中級階段后半期

根據(jù)以上對雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展演變規(guī)律的分析和發(fā)展趨勢的推演，結(jié)合國際公認(rèn)的一些劃分方法，可以初步推斷，若將雷達(dá)技術(shù)的整個發(fā)展劃分為初級、中級和高級3個階段，則目前的雷達(dá)技術(shù)仍然處于其發(fā)展歷程的中級階段后半期，如圖2所示。

圖2 雷達(dá)技術(shù)發(fā)展歷程與未來

整個中級階段將以目前3種主流體制(相控陣、合成孔徑、脈沖多普勒)的誕生和發(fā)展、演變和完善，以及智能化、網(wǎng)絡(luò)化的萌芽為主要標(biāo)志。因此，雷達(dá)技術(shù)依然有相當(dāng)大的發(fā)展空間，也還有相當(dāng)漫長的發(fā)展歷程。因此，在雷達(dá)的理論、體制和技術(shù)的創(chuàng)新和新型裝備的發(fā)展方面，依然長路漫漫、大有可為。

初級、中級和高級這3個階段的持續(xù)時間將呈逐漸拉長的趨勢。這是因為，根據(jù)事物發(fā)展的普遍規(guī)律，在雷達(dá)技術(shù)發(fā)展逐漸趨于其終極目標(biāo)的過程中，技術(shù)進(jìn)步將必然放緩。

4.3.1 初級階段(上世紀(jì)前半葉，約50年)

從 20世紀(jì)初出現(xiàn)的基于電磁波發(fā)射接收和金屬物體反射的探測系統(tǒng)專利(1904年，德，Huelsmeyer)算起，到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束和 20世紀(jì) 60年代的相控陣?yán)走_(dá)(1960年代，美，AN/SPS-48[24])、合成孔徑雷達(dá)(1966年，美，CV-990機(jī)載 SAR[25])和脈沖多普勒雷達(dá)(1959年，美，AN/APG-59[26])誕生之前的這一段時期[27－30]，可算作雷達(dá)發(fā)展的初級階段。

在這個階段，飛機(jī)的發(fā)明和大規(guī)模應(yīng)用于世界性戰(zhàn)爭，對飛機(jī)實現(xiàn)遠(yuǎn)距探測和告警的急迫需求，極大地刺激和推動了雷達(dá)系統(tǒng)、雷達(dá)理論和基礎(chǔ)技術(shù)的高速發(fā)展，使雷達(dá)得以在實戰(zhàn)中用于警戒、搜索和火控，并在相當(dāng)程度上影響了戰(zhàn)爭的進(jìn)程和結(jié)局。

這一時期，雷達(dá)體制由最初的雙基地連續(xù)波、單基地脈沖發(fā)展為單基地相參脈沖體制；工作頻段由VHF頻段擴(kuò)展至K頻段；承載平臺由地基擴(kuò)展至機(jī)載；大功率發(fā)射、低噪聲接收技術(shù)和信號處理理論[1]都得到極大發(fā)展。

這一時期主流雷達(dá)裝備的主要特征是單視角點狀布局(單站，未合成孔徑)、單探測器構(gòu)型(非相控陣)和1維信號空間處理(時域1維檢測)。

4.3.2 中級階段(前半期，上世紀(jì)60至90年代，約30年)

從20世紀(jì)60年代相控陣?yán)走_(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)出現(xiàn)，至固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)(1980年代，美，AN/FPS-115“鋪路爪”[31])、有源相控陣脈沖多普勒雷達(dá)(1995年，美，AN/APG-77[5])列裝，合成孔徑雷達(dá)(1988年，美，Lacrosse星載SAR[32];1991年，美，E-8A的 AN/APY-3機(jī)載SAR[30])用于上世紀(jì) 90年代的海灣戰(zhàn)爭的這一段時期[28,30]，可算作雷達(dá)發(fā)展中級階段的前半期。

在這個階段，與雷達(dá)相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)不斷取得重大突破，高速噴氣飛機(jī)、中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、軍用衛(wèi)星的出現(xiàn)并大規(guī)模應(yīng)用于冷戰(zhàn)軍備競爭，使得雷達(dá)技術(shù)得以繼續(xù)保持高速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于預(yù)警、警戒、制導(dǎo)、火控、偵察和監(jiān)視等領(lǐng)域[33]。

這一時期，雷達(dá)技術(shù)的主流發(fā)展方向是相控陣、合成孔徑，脈沖多普勒體制的誕生和發(fā)展；其中，相控陣由無源發(fā)展為有源[34]，合成孔徑雷達(dá)觀測地面目標(biāo)的能力由靜止擴(kuò)展至動目標(biāo)[35]，脈沖多普勒雷達(dá)改善了下視能力。雷達(dá)工作頻段由K頻段擴(kuò)展至 Ka頻段，承載平臺由空基擴(kuò)展至天基。固態(tài)器件、計算機(jī)、微波集成電路、數(shù)字集成電路等基礎(chǔ)技術(shù)的成果被大量用于雷達(dá)系統(tǒng)，固態(tài)發(fā)射、低副瓣天線、數(shù)字處理、自動檢測、自動跟蹤等技術(shù)也得到極大發(fā)展。

這一時期主流雷達(dá)裝備的主要特征是1維多視角布局(單站，SAR,ISAR,1維線狀布局)、多探測器簡單構(gòu)型(單站，模擬相控陣、平面相控陣)和 2維信號空間處理[36－37](MTD,PD,SAR,ISAR，距離-多普勒2維處理，距離-方位2維跟蹤)。

4.3.3 中級階段(后半期，上世紀(jì) 90年代至本世紀(jì)40年代，約50年)

從20世紀(jì)90年代海灣戰(zhàn)爭前后，固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)、有源相控陣脈沖多普勒雷達(dá)列裝，合成孔徑雷達(dá)投入實戰(zhàn)使用之后，到大約本世紀(jì) 30年代，共形數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)[34]、雙多基合成孔徑雷達(dá)[38]、下視 3維合成孔徑雷達(dá)[39]、扁平網(wǎng)絡(luò)化雷達(dá)[40]等新體制形成裝備的時期，可算作雷達(dá)發(fā)展的中級階段的后半期，也是目前正經(jīng)歷的發(fā)展階段。

本階段已發(fā)生的歷次高技術(shù)局部戰(zhàn)爭，昭示了以信息主導(dǎo)和遠(yuǎn)程精確打擊為主要特征的新軍事革命的到來，同時，“911”等事件還讓世界各國深刻認(rèn)識到必須認(rèn)真考慮如何應(yīng)對多種威脅和完成多樣化作戰(zhàn)任務(wù)。因此，雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的外部因素有了極大的改變，目標(biāo)多樣化、環(huán)境復(fù)雜化和任務(wù)多元化成為本階段雷達(dá)技術(shù)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[41－42]。同時，平臺多樣化、基礎(chǔ)技術(shù)突破和經(jīng)濟(jì)能力增長，也為雷達(dá)的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

這一時期，相控陣?yán)走_(dá)、合成孔徑雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)3大主流體制已經(jīng)、正在和將要進(jìn)一步演化，而協(xié)同探測/分布式/網(wǎng)絡(luò)化雷達(dá)體制也將開始逐漸登上歷史舞臺；工作頻段將由 Ka頻段擴(kuò)展至太赫茲和激光頻段；承載平臺將由天基擴(kuò)展到臨近空間等平臺；與雷達(dá)相關(guān)的微波集成電路和數(shù)字處理等基礎(chǔ)技術(shù)已取得很大成就，并孕育著寬禁帶半導(dǎo)體等新的重大突破，也將為雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供新的空間。

本階段主流雷達(dá)裝備的主要特征將是2維多視角布局(扁平網(wǎng)絡(luò)化多站雷達(dá)，近2維面狀布局；干涉SAR[43]、雙多基SAR、3維SAR、3維ISAR，近 2維面狀布局)、多探測器共形構(gòu)型(單站，數(shù)字相控陣，共形相控陣)和多維信號空間處理(TBD，距離-方位-時間3維跟蹤檢測；3維SAR、3維ISAR，距離-方位-多普勒3維處理；多站、多波段、多極化、多波形等構(gòu)成的多維信號空間)。

4.3.4 高級階段(未來大約40年以后)

到大約本世紀(jì)40年代，共形數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)、雙多基SAR、3維SAR、扁平網(wǎng)絡(luò)化多站雷達(dá)等新體制雷達(dá)形成裝備并經(jīng)過實戰(zhàn)檢驗后的時期，可稱為雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的高級階段。

未來的雷達(dá)探測技術(shù)將突破現(xiàn)有思路的束縛，由目前集中式的信息獲取、基于設(shè)備的探測模式、單頻段單極化的系統(tǒng)構(gòu)成、目標(biāo)失配的信號波形、預(yù)先設(shè)定的工作模式、基于統(tǒng)計的檢測方法，向分布式信息獲取[44]、基于體系的探測模式、多頻段多極化的系統(tǒng)構(gòu)成、目標(biāo)匹配的信號波形、自適應(yīng)及智能化的工作模式[45－46]、環(huán)境知識輔助的檢測方法[47]等方向拓展。同時，利用天基和臨近空間等平臺的雷達(dá)探測技術(shù)，將得到更加廣泛的重視。這些努力將最終演化出實現(xiàn)電子信息獲取的全新一代的雷達(dá)探測體制、裝備、系統(tǒng)和體系。

這一時期新型雷達(dá)裝備的主要特征將可能是3維多視角布局(例如，立體網(wǎng)格雷達(dá)，3維體狀布局；多站分布式/網(wǎng)絡(luò)化SAR，多外輻射源SAR，近 3維體狀布局)、多探測器復(fù)雜構(gòu)型(例如，多站分布式共形數(shù)字相控陣)和高維信號空間處理(例如，TBD，距離-方位-多普勒-時間等多維跟蹤檢測；全頻段、全極化、多波形、多信息源等構(gòu)成的多維信號空間)。

4.4 雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展節(jié)奏受到內(nèi)外因素的制約

雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展一直受到目標(biāo)、環(huán)境和任務(wù)3個外部因素的牽引制約。同時，方式、能力和資源3個內(nèi)部因素所涉及的認(rèn)識問題和可行性問題也是影響雷達(dá)技術(shù)發(fā)展節(jié)奏的關(guān)鍵因素。內(nèi)外因素的相互作用和矛盾主體的轉(zhuǎn)化，共同決定雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的節(jié)奏和進(jìn)程。

4.4.1 發(fā)展節(jié)奏取決于應(yīng)用需求與綜合能力的契合

科學(xué)技術(shù)帶來新的進(jìn)步，新的進(jìn)步產(chǎn)生新的需求，新的需求促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，這是一個循環(huán)往復(fù)的過程。雷達(dá)技術(shù)正是在這一過程中誕生和發(fā)展、演變和完善的，而其發(fā)展節(jié)奏卻取決于應(yīng)用需求與綜合能力的契合。

應(yīng)用需求與綜合能力的契合，是指雷達(dá)發(fā)展的內(nèi)外因素構(gòu)成的“想得到”(方式)、“做得到”(能力、資源)、“用得上”(目標(biāo)、環(huán)境、任務(wù))3個要素的是否齊備，當(dāng)其中一個或兩個要素已經(jīng)具備時，其余的要素則成為制約雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的主要矛盾。從雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的歷史進(jìn)程來看，在不同歷史時期，這些要素的地位和具備與否，又是相互轉(zhuǎn)化的，3個要素的地位在時間尺度上大體上遵循的是一個倒序排列。

雷達(dá)誕生的初期，發(fā)展相對較慢，主要制約要素是第3個要素；隨后受到戰(zhàn)爭等需求的強(qiáng)烈刺激，取得了大的發(fā)展，主要制約要素轉(zhuǎn)化為第2個要素；當(dāng)雷達(dá)發(fā)展到高級階段，將主要受制于第1個要素，同時，第2個要素中的個別因素仍將起到相當(dāng)?shù)闹萍s作用。

雷達(dá)技術(shù)正在向更加復(fù)雜的高維度探測系統(tǒng)發(fā)展。中后期的2維多視角布局、多探測器共形構(gòu)型和多維信號空間處理，乃至下一階段的3維多視角布局、多探測器復(fù)雜構(gòu)型和高維信號空間處理，無疑將會消耗更多的平臺和系統(tǒng)資源。但是，更為困難的問題是如何科學(xué)合理地聚合這些資源，并有效而充分地發(fā)揮它們的綜合作用。例如，以立體網(wǎng)格雷達(dá)探測系統(tǒng)為代表的多平臺復(fù)雜探測系統(tǒng)，必然將會涉及到探測方式、回波模型、信息提取、系統(tǒng)構(gòu)型、任務(wù)分配、資源調(diào)度、實現(xiàn)技術(shù)、探測效能等一系列復(fù)雜的理論、機(jī)理、方法、技術(shù)等問題。這些問題，本質(zhì)上是一個認(rèn)識問題，遵循實踐-認(rèn)識-實踐的認(rèn)識規(guī)律，需要有一個相當(dāng)漫長的歷史過程，而在這個過程中還受到需求和投入的影響。因此，可以預(yù)期，“想得到”這個要素將成為雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的中級階段的后半期和高級階段中制約技術(shù)發(fā)展的根本因素。

4.4.2 基礎(chǔ)理論與技術(shù)的進(jìn)步是雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的基石

新概念和基礎(chǔ)理論對雷達(dá)系統(tǒng)新能力的形成起著決定性的先導(dǎo)作用，這是雷達(dá)發(fā)展歷程中不斷被證實的規(guī)律。例如，首先是觀察到電磁波的發(fā)射、接收和反射的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)反映電磁波規(guī)律的麥克斯韋方程組，隨后才有了雷達(dá)技術(shù)的萌芽和具有現(xiàn)代雷達(dá)基本特征的雷達(dá)系統(tǒng)的誕生；而緊隨其后的匹配濾波、模糊函數(shù)、最佳檢測、卡爾曼濾波等基礎(chǔ)理論，奠定了雷達(dá)波形設(shè)計、信號與數(shù)據(jù)處理的理論基礎(chǔ)，從而顯著地改善了雷達(dá)的性能。波束形成與控制、合成孔徑成像處理、脈沖多普勒處理等新概念和基礎(chǔ)理論對現(xiàn)代相控陣?yán)走_(dá)、合成孔徑雷達(dá)、脈沖多普勒等雷達(dá)的誕生也曾經(jīng)起到過先導(dǎo)和奠基作用。

基礎(chǔ)技術(shù)的變革可以為雷達(dá)性能的提升提供新的機(jī)遇，也是雷達(dá)發(fā)展歷程中被多次證實的規(guī)律。例如，磁控管的發(fā)明導(dǎo)致了微波雷達(dá)的問世，顯著增大了雷達(dá)的探測威力。隨后的行波管、固態(tài)發(fā)射等技術(shù)顯著改善了雷達(dá)的運(yùn)動目標(biāo)探測能力，也為合成孔徑雷達(dá)和脈沖多普勒雷達(dá)的實現(xiàn)提供了可能。石英晶振、鎖相環(huán)路等技術(shù)為雷達(dá)波形高性能產(chǎn)生，提供了重要的硬件基礎(chǔ)；超外差接收等技術(shù)為雷達(dá)實現(xiàn)低噪聲接收提供了必要的技術(shù)條件。單脈沖跟蹤、脈沖壓縮、動目標(biāo)顯示、機(jī)載動目標(biāo)顯示、機(jī)載地面動目標(biāo)顯示等技術(shù)，為實現(xiàn)有效和充分的目標(biāo)信息提取，起到了重要作用。集成電路、數(shù)字處理等技術(shù)，為實現(xiàn)脈沖壓縮、成像處理、自動檢測、自動跟蹤以及雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)字化，提供了關(guān)鍵的技術(shù)手段。

可以預(yù)期，新的概念、基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)今后仍將為雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和探測性能的提高，起到不可或缺的重要作用。例如，超低副瓣自適應(yīng)陣列天線技術(shù)、空時2維自適應(yīng)處理將是新一代脈沖多普勒機(jī)載預(yù)警雷達(dá)中提高下視能力的核心技術(shù)；寬禁帶半導(dǎo)體可以顯著增大固態(tài)器件功率，極大提高雷達(dá)系統(tǒng)的探測威力和可靠性；超常電磁材料、納米電子技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)可能孕育著雷達(dá)系統(tǒng)新的變革。智能化探測和網(wǎng)格化探測的基礎(chǔ)理論，將為可能出現(xiàn)的智能雷達(dá)和立體網(wǎng)格雷達(dá)的發(fā)展起到先導(dǎo)作用。

4.4.3 相關(guān)技術(shù)的革命是雷達(dá)技術(shù)飛躍發(fā)展的推動力

工作平臺是雷達(dá)賴以存在的幾何空間，是決定雷達(dá)獲取信息方式的基本要素，也是雷達(dá)技術(shù)發(fā)展和體制創(chuàng)新的重要途徑之一。新平臺的合理利用，有可能使得雷達(dá)的探測方式、回波模型、信息提取、系統(tǒng)構(gòu)型、實現(xiàn)技術(shù)、探測效能等方面發(fā)生根本性變化，進(jìn)而為雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展、提供新的動力和新的機(jī)遇。

例如，飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星的出現(xiàn)，使得雷達(dá)系統(tǒng)可以安裝在高速飛行的空中和空間平臺上，雷達(dá)系統(tǒng)探測方式發(fā)生了根本性改變，從而誕生了全新體制的合成孔徑雷達(dá)和脈沖多普勒雷達(dá)，為雷達(dá)提供了高性能的對地偵察、機(jī)載火控和機(jī)載預(yù)警等新的能力，使雷達(dá)技術(shù)產(chǎn)生了飛躍式的發(fā)展。

由此推演，天基預(yù)警雷達(dá)將是今后雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。而無人機(jī)、浮空平臺、臨近空間平臺、空天飛機(jī)、空間站等新和次新的平臺，也可能帶來雷達(dá)探測方式的根本性改變，使雷達(dá)探測的概念和體制發(fā)生極大的變化，從而再次使雷達(dá)技術(shù)產(chǎn)生新的飛躍，為雷達(dá)提供廣域監(jiān)視、不間斷實時監(jiān)視等新能力，有效地應(yīng)對雷達(dá)面臨的現(xiàn)實和未來的挑戰(zhàn)。

此外，現(xiàn)代仿生學(xué)、現(xiàn)代通信導(dǎo)航技術(shù)、納米電子技術(shù)、量子技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，以及磁探測技術(shù)、重力場探測技術(shù)和其它基于新的物理機(jī)理的探測技術(shù)，也將可能為雷達(dá)探測技術(shù)提供有益的借鑒或新的，甚至革命性的發(fā)展機(jī)遇。

5 結(jié)束語

對雷達(dá)技術(shù)發(fā)展趨勢的分析，可以從多種不同角度來進(jìn)行。從需求角度進(jìn)行分析，可以提供關(guān)于體系、裝備和技術(shù)需求的全面認(rèn)識。從技術(shù)角度進(jìn)行分析，則可以提供有關(guān)雷達(dá)技術(shù)發(fā)展演變規(guī)律的理解、對雷達(dá)技術(shù)前沿與未來的深刻認(rèn)識，以及對雷達(dá)技術(shù)未來能力的預(yù)測，是把握雷達(dá)技術(shù)發(fā)展主線、實現(xiàn)技術(shù)推動、產(chǎn)生新概念裝備并形成新能力的利器，也是謀劃雷達(dá)技術(shù)長遠(yuǎn)發(fā)展不可或缺的重要依據(jù)。

從技術(shù)角度的分析，主要是在“新”和“透”上面做文章。首先是要“追新”和“創(chuàng)新”，即從形成新技術(shù)的角度，從概念、機(jī)理、體制、頻段、平臺等方面著手，為雷達(dá)探測提供新的能力。其次要將原有技術(shù)“做透”、“見底”，即從形成新方法的角度，在途徑、精細(xì)等方面著手，為雷達(dá)探測提供更高的性能。

對雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行認(rèn)識演變規(guī)律、歸納發(fā)展趨勢、推演技術(shù)遠(yuǎn)景、遴選重點方向的研究和分析，關(guān)鍵是認(rèn)清四類技術(shù)(已經(jīng)發(fā)展、正在發(fā)展、亟待發(fā)展、將要發(fā)展)，區(qū)分兩種狀態(tài)(可想、可做、可用；可想、暫不可做、可用)，以便在雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域準(zhǔn)確地把握前沿與主流、區(qū)分現(xiàn)實與未來，并在不同的計劃中開展相應(yīng)的研究工作，從而為雷達(dá)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，確定未來若干年的分階段目標(biāo)，遴選出重點方向，進(jìn)而制定出科學(xué)可行的規(guī)劃。