中國(guó)人民解放軍火箭軍工程大學(xué)

王保成 韋關(guān)鋒

反炮兵雷達(dá)又稱(chēng)炮兵偵校定位雷達(dá)、炮兵定位雷達(dá)、炮位偵察雷達(dá)等，這種雷達(dá)利用雷達(dá)技術(shù)，追蹤敵方火炮發(fā)射的炮彈，依據(jù)地方火炮彈道反推出其發(fā)射陣地的位置，在進(jìn)行火力反擊時(shí)為己方提供敵軍目標(biāo)精確坐標(biāo)；同時(shí)，這種雷達(dá)也可用于對(duì)己方炮彈進(jìn)行校正射擊。

在20世紀(jì)80年代，美國(guó)陸軍就開(kāi)始裝備反炮兵雷達(dá)。目前，美國(guó)陸軍反炮兵雷達(dá)裝備為炮兵部隊(duì)目標(biāo)偵察排提供敵方迫擊炮、火炮和火箭炮目標(biāo)情報(bào)和信息，以便己方實(shí)施防御措施和火力反擊。

一、美國(guó)陸軍反炮兵雷達(dá)概況

美國(guó)陸軍曾經(jīng)和正在列裝的反炮兵雷達(dá)包括AN/TPQ-36/37、AN/TPQ-48/49/50 和 AN/TPQ-53，按照美軍命名要求，AN代表陸、海軍（海軍陸戰(zhàn)隊(duì)）使用，T代表機(jī)動(dòng)式，P代表雷達(dá)，Q代表多用途。

AN/TPQ-36/37“火力發(fā)現(xiàn)者”系列雷達(dá)是休斯飛機(jī)公司開(kāi)發(fā)的一種移動(dòng)雷達(dá)系統(tǒng)，由諾斯羅普·格魯曼公司和泰勒茲·雷聲系統(tǒng)公司制造。AN/TPQ-36是一種具有高機(jī)動(dòng)能力的近程雷達(dá)，能夠在其使用范圍內(nèi)精確定位迫擊炮、火炮和火箭炮。AN/TPQ-36的研發(fā)工作始于20世紀(jì)70年代，并在80年代初開(kāi)始在美國(guó)陸軍部署。泰勒茲·雷聲系統(tǒng)公司共為美國(guó)陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)制造了130套該雷達(dá)，同時(shí)出口給許多海外客戶(hù)。AN/TPQ-36裝備在營(yíng)及以上部隊(duì)，AN/TPQ-37是AN/TPQ-36的升級(jí)型號(hào)，主要裝備在旅及以上部隊(duì)。

AN/TPQ-53雷達(dá)由美國(guó)洛克希德·馬丁公司制造，用來(lái)取代美國(guó)陸軍庫(kù)存中老舊的AN/TPQ-36和AN/TPQ-37雷達(dá)。與AN/TPQ-36/37相比，AN/TP Q-53具有性能更加優(yōu)異，機(jī)動(dòng)性、可靠性、維護(hù)性大幅提高，制造成本大幅降低，所需操作人員減配等優(yōu)點(diǎn)。該雷達(dá)于2009年成功測(cè)試后開(kāi)始交付美國(guó)陸軍，是美軍目前最先進(jìn)的反炮兵雷達(dá)。AN/TPQ-53雷達(dá)可以360°或90°模式探測(cè)、識(shí)別、跟蹤和確定敵人間接火力的位置。AN/TPQ-53的有源電子掃描陣列（AESA）為多任務(wù)能力提供了基礎(chǔ)，使用軟件即可確定雷達(dá)任務(wù)，以滿(mǎn)足美國(guó)陸軍在多域戰(zhàn)環(huán)境中對(duì)無(wú)人機(jī)、巡航導(dǎo)彈、固定翼和旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)等多種目標(biāo)偵察的需求。自洛馬公司在2007年贏得了AN/TPQ-53雷達(dá)的開(kāi)發(fā)合同以來(lái)，該公司已經(jīng)贏得了另外5份合同，總共超過(guò)100套雷達(dá)系統(tǒng)。根據(jù)2017年的全速率生產(chǎn)合同，陸軍的AN/TPQ-53雷達(dá)系統(tǒng)將超過(guò)170套。

AN/TPQ-48/49/50系列雷達(dá)是由SRC公司研發(fā)的一種具有較強(qiáng)機(jī)動(dòng)能力的輕型反迫擊炮雷達(dá)（LCMR），供旅級(jí)戰(zhàn)斗隊(duì)、野戰(zhàn)炮兵旅和師屬炮兵反炮兵使用，主要針對(duì)射程較近的迫擊炮進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有質(zhì)量輕、部署快、精度高、無(wú)盲區(qū)（4部雷達(dá)聯(lián)合使用時(shí)）等特點(diǎn)。AN/TPQ-48/49型雷達(dá)屬于技術(shù)驗(yàn)證型，曾在美國(guó)陸軍火力旅進(jìn)行試驗(yàn)；目前，美國(guó)陸軍統(tǒng)一使用AN/TPQ-50型雷達(dá)。該型雷達(dá)只需要2名操作人員即可完成車(chē)載部署或使用三腳架臨時(shí)部署。截至2018年底，SRC公司共為美國(guó)陸軍生產(chǎn)了約350套該雷達(dá)系統(tǒng)。

二、AN/TPQ-36/37型反炮兵雷達(dá)

AN/TPQ-36型“火力發(fā)現(xiàn)者”反炮兵雷達(dá)主要用于偵察敵方近程曲射火炮、迫擊炮、火箭炮陣地和保障己方火炮校射，包括迫擊炮或火炮基準(zhǔn)面校射、空中炸點(diǎn)和彈著點(diǎn)預(yù)測(cè)。

（一）AN/TPQ-36/37型反炮兵雷達(dá)的組成和工作原理

早期的AN/TPQ-36型和AN/TPQ-37型雷達(dá)系統(tǒng)主要由作戰(zhàn)控制車(chē)、雷達(dá)車(chē)、柴油發(fā)電機(jī)、連接兩車(chē)的電源電纜及通信電纜等組成。AN/TPQ-36型雷達(dá)天線(xiàn)車(chē)（見(jiàn)圖1）的底盤(pán)為一臺(tái)經(jīng)過(guò)適應(yīng)性改造的3/4t拖車(chē)，搭載有雷達(dá)天線(xiàn)、收發(fā)器、主柴油發(fā)電機(jī)組等，升級(jí)型拖車(chē)內(nèi)加裝有1臺(tái)雷達(dá)升級(jí)處理器（RUP），部分替代原作戰(zhàn)控制車(chē)的功能。原作戰(zhàn)控制車(chē)包括方艙和底盤(pán)（選配卡車(chē)或悍馬車(chē)底盤(pán)），通過(guò)1條通信電纜和1條供電電纜與雷達(dá)天線(xiàn)車(chē)相連。最新型的AN/TPQ-36雷達(dá)連接（見(jiàn)圖2）中，作戰(zhàn)控制車(chē)被1臺(tái)作為人機(jī)接口（MMI）的軍用加固計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)控大屏幕計(jì)算機(jī)工作站替代，并通過(guò)TCP/IP協(xié)議局域網(wǎng)與雷達(dá)進(jìn)行有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。

AN/TPQ-37型雷達(dá)（見(jiàn)圖3）是早期AN/TPQ-36型雷達(dá)的功率加強(qiáng)型，探測(cè)距離較后者更遠(yuǎn)。經(jīng)過(guò)升級(jí)，最新型的AN/TPQ-37可以兼容所有AN/TPQ-36的功能。

圖1 AN/TPQ-36型雷達(dá)

圖2 最新型AN/TPQ-36連接圖

2011年的升級(jí)除對(duì)硬件進(jìn)行全方位改造外，AN/TPQ-36/37軟件系統(tǒng)也進(jìn)行了全面升級(jí)。通過(guò)對(duì)雷達(dá)ID進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，多部雷達(dá)可以組網(wǎng)探測(cè)；雷達(dá)探測(cè)距離可以通過(guò)軟件進(jìn)行設(shè)置，并且通過(guò)軟件進(jìn)行方位角校準(zhǔn)和標(biāo)定設(shè)置；使用電子地圖替換原有滾筒式地圖（見(jiàn)圖4），且支持網(wǎng)絡(luò)更新功能；軟件系統(tǒng)使用開(kāi)放式架構(gòu)，可與任何其他雷達(dá)系統(tǒng)或指揮控制系統(tǒng)按照通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（二）AN/TPQ-36/37型反炮兵雷達(dá)探測(cè)區(qū)相關(guān)介紹

圖3 AN/TPQ-37型雷達(dá)

圖4 電子地圖界面（左圖）與原滾筒式地圖（右圖）

反炮兵雷達(dá)探測(cè)區(qū)是一個(gè)由最大和最小距離、搜索扇形區(qū)、垂直掃描面共同確定的一個(gè)三維空間，在實(shí)際應(yīng)用中往往使用計(jì)劃距離，反炮兵雷達(dá)的最大計(jì)劃距離只是一個(gè)相對(duì)概念，在這個(gè)距離外的炮彈確定無(wú)法探測(cè)，此距離內(nèi)的炮彈理論上都能探測(cè)到。AN/TPQ-36/37雷達(dá)通過(guò)雷達(dá)數(shù)據(jù)初始設(shè)置界面（見(jiàn)圖5）設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)，主要包括陣地?cái)?shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、搜索數(shù)據(jù)、地形跟蹤數(shù)據(jù)、高度數(shù)據(jù)、陣地名稱(chēng)、用戶(hù)姓名等，設(shè)置后雷達(dá)探測(cè)區(qū)可在電子地圖上直接顯示。

AN/TPQ-36型反炮兵雷達(dá)對(duì)火炮、迫擊炮、火箭炮的最遠(yuǎn)計(jì)劃探測(cè)距離分別為14.5km、18km、24km，最小探測(cè)距離為750m。AN/TPQ-37型主要通過(guò)軟件升級(jí)增加定位精度和能力，使其對(duì)火炮和迫擊炮的計(jì)劃探測(cè)距離都達(dá)到30km，對(duì)火箭炮為50km，且可在3~50km之間靈活設(shè)定，最小探測(cè)距離為固定值3km。

AN/TPQ-36/37型反炮兵雷達(dá)的搜索扇形區(qū)為天線(xiàn)方位角±800密位（45°），共1600密位（90°），搜索扇面可以依據(jù)戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。AN/TPQ-36型反炮兵雷達(dá)所有32個(gè)掃描頻點(diǎn)的最大垂直掃描面為80密位（4.5°），跟蹤炮彈時(shí)最少需要20個(gè)掃描點(diǎn)。AN/TPQ-37型反炮兵雷達(dá)最大垂直掃描面約為104密位（約6°），15個(gè)頻點(diǎn)都可以進(jìn)行垂直掃描。

圖5 雷達(dá)數(shù)據(jù)初始設(shè)置界面

最新型AN/TPQ-36/37只需2名操作人員，展開(kāi)時(shí)間為15min，但不包括搭建或撤收偽裝網(wǎng)的時(shí)間。AN/TPQ-36型反炮兵雷達(dá)通常距離己方戰(zhàn)線(xiàn)后方3~6km，AN/TPQ-37型反炮兵雷達(dá)為8~12km，如果周?chē)型?lèi)型雷達(dá)，相互之間距離最少為250m，兩種雷達(dá)可以組網(wǎng)使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵目標(biāo)和地區(qū)的無(wú)縫覆蓋。

（三）AN/TPQ-36/37型反炮兵雷達(dá)探測(cè)投射物的相關(guān)原理介紹

AN/TPQ-36型主要探測(cè)近程、高角、低速目標(biāo)，如迫擊炮，AN/TPQ-37型主要用來(lái)探測(cè)遠(yuǎn)程、低角、高速目標(biāo)，如火炮、火箭炮，兩者作用原理相似，戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用上互為補(bǔ)充。

通常，反炮兵雷達(dá)工作分為設(shè)定搜索區(qū)、查證屏蔽頂炮彈、確認(rèn)彈道、跟蹤炮彈、反推發(fā)射位置和確定初始點(diǎn)這5個(gè)階段,反炮兵雷達(dá)工作示意圖如圖6所示。AN/TPQ-36/37型反炮兵雷達(dá)通過(guò)搜索、確認(rèn)、跟蹤獲取所有疑似目標(biāo)信息，這一系列過(guò)程需要雷達(dá)對(duì)每次探測(cè)做出快速響應(yīng)。雷達(dá)在使用時(shí)，根據(jù)情報(bào)設(shè)置搜索范圍，并按照搜索范圍內(nèi)的地形條件設(shè)置探測(cè)屏蔽頂，避免地形影響雷達(dá)回波。一旦有物體進(jìn)入搜索區(qū)，在確認(rèn)波束之后雷達(dá)向該物體發(fā)出連續(xù)跟蹤波束，由軟件確定物體的速度、高度、距離和方位角，隨后依據(jù)這些信息預(yù)測(cè)物體的下一步位置，并確定該物體是否為炮彈，后續(xù)由軟件反推出發(fā)射點(diǎn)信息。

在雷達(dá)設(shè)置為警戒模式時(shí)，雷達(dá)波束只響應(yīng)處于上升段的炮彈，按照其雷達(dá)反射截面和飛行速度由軟件確定其彈道，并推算出彈道方案，這要求對(duì)炮彈有足夠的跟蹤時(shí)間。AN/TPQ-36型雷達(dá)跟蹤時(shí)間需3~5s，AN/TPQ-37型雷達(dá)跟蹤時(shí)間需5~8s。除了對(duì)炮彈飛行時(shí)間有要求外，AN/TPQ-36/37型反炮兵雷達(dá)對(duì)炮彈的飛行速度也有要求，太快或太慢都無(wú)法識(shí)別，其中，AN/TPQ-36型雷達(dá)探測(cè)到敵方來(lái)襲目標(biāo)時(shí)，炮彈相對(duì)地面的速度為50~1500m/s；AN/TPQ-37型雷達(dá)探測(cè)時(shí)為130~1500m/s。

AN/TPQ-36/37型反炮兵雷達(dá)可分別設(shè)置為敵軍模式和友軍模式。敵軍模式主要探測(cè)來(lái)襲上升段炮彈，作為己方防御或反擊使用；友軍模式主要探測(cè)離去下降段炮彈，作為炮彈落點(diǎn)預(yù)測(cè)或校準(zhǔn)使用。兩種模式都分為搜索、確認(rèn)、跟蹤撞擊點(diǎn)或爆炸點(diǎn)這幾個(gè)階段，主要不同點(diǎn)在于搜索范圍、T角與探測(cè)區(qū)的指向不同。友軍模式下，雷達(dá)需要在炮彈必過(guò)之處設(shè)立“搜索窗”，以提高探測(cè)和跟蹤友軍炮彈概率。雷達(dá)搜索時(shí)天線(xiàn)陣列指向和火炮飛行方向之間形成的角度為T(mén)角，該角應(yīng)為 800~1200 密位（45°~67.5°）。

AN/TPQ-36/37型反炮兵雷達(dá)探測(cè)、識(shí)別、計(jì)算、定位過(guò)程可以通過(guò)軟件在谷歌地圖中復(fù)現(xiàn)，圖7為反炮兵雷達(dá)復(fù)現(xiàn)界面，包括敵方炮彈發(fā)射時(shí)間、落地時(shí)間、速度、雷達(dá)截面等信息，通過(guò)軟件復(fù)現(xiàn)可提高訓(xùn)練和戰(zhàn)后分析能力。

圖6 反炮兵雷達(dá)工作示意圖

圖7 反炮兵雷達(dá)復(fù)現(xiàn)界面