趙良玉，雍恩米，王波蘭

(1. 北京理工大學(xué)宇航學(xué)院，北京 100081；2. 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心，綿陽(yáng) 621000；3. 上海機(jī)電工程研究所，上海 201109)

0 引 言

臨近空間高超聲速飛行器是指在距地面20～100 km的臨近空間能夠以大于5Ma的速度做巡航或滑翔飛行的一類(lèi)飛行器，按照其實(shí)現(xiàn)和維持高超聲速飛行的動(dòng)力來(lái)源不同，主要可分為高超聲速巡航飛行器(Hypersonic cruise vehicle，HCV)和高超聲速滑翔飛行器(Hypersonic glide vehicle，HGV)兩類(lèi)，前者通常采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，而后者通常采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行助推。由于臨近空間高超聲速飛行器通常具備響應(yīng)迅速、航程遠(yuǎn)、打擊范圍廣、毀傷威力大、打擊精度高、突防能力強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，正逐漸成為世界軍事強(qiáng)國(guó)的空天競(jìng)爭(zhēng)要地和高地，并不斷影響著大國(guó)沖突背景下的導(dǎo)彈防御策略和軍備控制策略[1]。

自2001年以來(lái)，美國(guó)已完成多次基于X-43A、X-51A、HTV-2 (Hypersonic technology vehicle 2)和AHW(Advanced hypersonic weapon)等平臺(tái)的臨近空間高超聲速飛行試驗(yàn)[2]。2020年3月20日，美國(guó)成功進(jìn)行了海、陸、空三軍通用型高超聲速滑翔體(Common-hypersonic glide body，C-HGB)的發(fā)射和飛行測(cè)試，為其在2025年前將戰(zhàn)術(shù)高超聲速武器投入現(xiàn)役奠定了基礎(chǔ)[3]。俄羅斯則在成功進(jìn)行YU-71高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈、“鋯石(Zircon)”高超聲速巡航導(dǎo)彈、“匕首(Kinzhal)”高超音速武器和“先鋒(Avangard)”高超聲速滑翔導(dǎo)彈的飛行實(shí)驗(yàn)后，于2019年12月24日宣稱(chēng)其是世界上唯一擁有高超聲速武器的國(guó)家。中國(guó)于2018年8月成功試射飛行速度達(dá)5.5Ma的“星空-2號(hào)(Xingkong-2或Starry Sky-2)”高超聲速滑翔飛行器后，在2019年10月1日舉行的慶祝中華人民共和國(guó)成立70周年閱兵式上，向全世界展示了“乘波體”外形的高超聲速飛行器DF-17，意味著我國(guó)已在此領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到并跑甚至領(lǐng)跑的跨越。除了綜合實(shí)力處于領(lǐng)先地位的美國(guó)、俄羅斯和中國(guó)之外，包括澳大利亞、印度、日本、法國(guó)等在內(nèi)的其他許多國(guó)家也在采用多種手段發(fā)展各自的臨近空間高超聲速飛行器技術(shù)[4]。正如2020年伊始美國(guó)人Richard Stone在《Science》上撰文指出的那樣：盡管存在夸張成分和技術(shù)障礙，但高超聲速軍備競(jìng)賽正在加速(Despite hype and technological hurdles, a hypersonic arms race is accelerating)[5]。

作為一種可“改變戰(zhàn)爭(zhēng)規(guī)則”的穿透型“速度隱身”武器，臨近空間高超聲速飛行器甚至有望取代核武器成為新的常規(guī)快速全球打擊手段[6]，并將憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)降低全球戰(zhàn)略格局的穩(wěn)定性[7]，也必將對(duì)未來(lái)的國(guó)家空天安全形成重大威脅。高超聲速武器時(shí)代的來(lái)臨，使得各軍事強(qiáng)國(guó)在加速研制自有高超聲速飛行器的同時(shí)，也在大力研發(fā)應(yīng)對(duì)這類(lèi)飛行器的防御技術(shù)和攔截裝備。美國(guó)的研究報(bào)告曾指出，對(duì)高超聲速武器防御的最好措施是對(duì)等發(fā)展本國(guó)的高超聲速武器[8]，這從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了反臨近空間高超聲飛行器之難，也同時(shí)說(shuō)明了對(duì)反臨近空間高超聲飛行器相關(guān)技術(shù)的需求之迫切。為此，美國(guó)除了在研制增程型“薩德”(Extended range variant of the terminal high altitude area defense, THAAD-ER)攔截導(dǎo)彈之外，還在2018年7月啟動(dòng)了名為“滑翔破壞者(Glide breaker)”的高超聲速武器防御項(xiàng)目，其反制對(duì)象就定位于俄羅斯“先鋒”和中國(guó)“星空-2號(hào)”等高超聲速滑翔飛行器[9]。俄羅斯除了即將列裝的新一代空天防御系統(tǒng)S-500之外，還計(jì)劃構(gòu)建“防空反導(dǎo)一體化地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)”，以實(shí)現(xiàn)與空天進(jìn)攻武器之間的體系對(duì)抗能力，甚至不惜再次拋出核威懾。

簡(jiǎn)而言之，反臨近空間高超聲速飛行器面臨探測(cè)難、跟蹤難、預(yù)測(cè)難、攔截難“四難”問(wèn)題[10]。針對(duì)上述“四難”問(wèn)題和反高超聲速飛行器所涉及的諸多關(guān)鍵技術(shù)，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者已經(jīng)取得了一些具有重要參考價(jià)值的研究成果。為了應(yīng)對(duì)臨近空間高超聲速飛行器日趨武器化對(duì)國(guó)家空天安全造成的巨大挑戰(zhàn)，支撐我國(guó)反臨近空間高超聲速飛行器的基礎(chǔ)研究和工程研制，非常有必要對(duì)國(guó)內(nèi)外在反臨近空間高超聲速飛行器相關(guān)領(lǐng)域，尤其是目標(biāo)預(yù)警探測(cè)、軌跡跟蹤預(yù)測(cè)、制導(dǎo)控制方法、攔截攻擊策略等方面的最新研究進(jìn)展進(jìn)行梳理歸納，這些研究成果和研究方法同時(shí)對(duì)我國(guó)發(fā)展臨近空間高超聲速飛行器本身也具有十分重要的參考價(jià)值。需要指出的是，雖然洲際彈道導(dǎo)彈(Intercontinental ballistic missile，ICBM)在再入大氣層后的臨近空間區(qū)域也滿(mǎn)足高超聲速飛行的特點(diǎn)，但由于其基本沿著可預(yù)測(cè)的彈道軌跡進(jìn)行飛行，機(jī)動(dòng)能力和突防能力相對(duì)較弱，對(duì)其攔截方法和攻擊策略與臨近空間高超聲速飛行器相比存在較大差異，故本文不對(duì)反ICBM的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行過(guò)多描述。

1 臨近空間高超聲速飛行器任務(wù)剖面

《孫子·謀攻篇》言道“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”。為有效防御和攔截臨近空間高超聲速飛行器，應(yīng)首先了解其典型的飛行特性和作戰(zhàn)任務(wù)剖面。近十多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者持續(xù)緊密關(guān)注臨近空間高超聲速飛行器及其關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展情況，并不斷有相關(guān)的技術(shù)論文、綜述論文或?qū)W術(shù)專(zhuān)著出版[11-16]，限于篇幅在此不一一列舉。自2013年以來(lái)，北京海鷹科技情報(bào)研究所已連續(xù)7年發(fā)布世界高超聲速飛行器的年度研究總結(jié)或成果綜述[17]，為我國(guó)高超聲速飛行器及反高超聲速飛行器的技術(shù)發(fā)展和裝備研制提供了十分有價(jià)值的參考。綜合國(guó)內(nèi)外臨近空間高超聲速飛行器的發(fā)展情況及相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者知識(shí)，通常認(rèn)為其主要特性如下：

1)飛行高度為20～100 km，巡航或滑翔飛行高度通常為20～60 km左右。

2)在臨近空間的巡航或滑翔速度大于5Ma，最大可超過(guò)25Ma。

3)航程遠(yuǎn)，打擊范圍廣，理論上可以在1～2 h內(nèi)攻擊全球任何地域。

4)機(jī)動(dòng)過(guò)載能力為2～4。

5)雷達(dá)反射截面積為0.01～0.1 m2。

6)幾何尺寸為1～20 m。

7)受氣動(dòng)外形約束，再入角度不太大。

一般情況下，高超聲速臨近空間飛行器采用助推-再入和助推(飛)-超燃兩種方式進(jìn)入臨近空間，在臨近空間的巡航/滑翔飛行段則存在無(wú)動(dòng)力的跳躍滑翔/擬平衡滑翔和有動(dòng)力的巡航飛行兩種彈道形式，并在抵近目標(biāo)區(qū)域后通過(guò)彈道快速下壓攻擊目標(biāo)。本文以陸射型助推-再入式滑翔飛行器和助推-超燃式巡航導(dǎo)彈為例，給出二者典型作戰(zhàn)任務(wù)剖面如圖1所示，空射型和潛射型可根據(jù)發(fā)射平臺(tái)和發(fā)射方式同類(lèi)推之。

圖1 臨近空間高超聲速飛行器任務(wù)剖面Fig.1 Mission profile of near space hypersonic vehicle

無(wú)論是助推-再入還是助推-超燃進(jìn)入臨近空間的高超聲速飛行器，其助推段(含慣性段)均通常位于進(jìn)攻方區(qū)域，防御方難以及時(shí)探測(cè)和攔截。下壓攻擊段的彈頭機(jī)動(dòng)過(guò)載較大，攔截器的機(jī)動(dòng)能力并無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，攔截剩余時(shí)間較短，攔截也相對(duì)困難[18]。而巡航/滑翔飛行段的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，相對(duì)機(jī)動(dòng)過(guò)載小，容易發(fā)現(xiàn)和跟蹤，如對(duì)于射程約10000 km的助推滑翔導(dǎo)彈來(lái)說(shuō)，其滑翔段飛行時(shí)間約為3000 s，即便對(duì)于1000 km左右射程的高超聲速飛行器來(lái)說(shuō)，其巡航/滑翔段飛行時(shí)間也通常超過(guò)480 s，是防御攔截的最有利時(shí)機(jī)，這也是目前國(guó)內(nèi)外大部分相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的研究共識(shí)。

2 目標(biāo)預(yù)警探測(cè)技術(shù)

只有盡早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)才能為防御系統(tǒng)留出足夠的響應(yīng)和作戰(zhàn)時(shí)間，預(yù)警系統(tǒng)和攔截器本身對(duì)高超聲速目標(biāo)及時(shí)準(zhǔn)確的感知是實(shí)現(xiàn)臨近空間高超聲速飛行器防御和攔截的前提，也是首要解決的難題。飛行器高超聲速飛行時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生等離子體鞘套，嚴(yán)重影響電磁波的正常傳輸，且飛行速度越高，電磁波受等離子體的吸收及散射越嚴(yán)重，越不利于常規(guī)雷達(dá)體制的敏感器探測(cè)。與此同時(shí)，粘性摩擦導(dǎo)致高超聲速飛行器蒙皮存在強(qiáng)烈的氣動(dòng)加熱現(xiàn)象，使其成為一個(gè)明顯區(qū)別于工作環(huán)境的紅外輻射源，所以紅外傳感器或以紅外為主的多模傳感器成為預(yù)警系統(tǒng)和攔截器探測(cè)目標(biāo)的主要敏感手段。此外，受地球曲率和大氣散射特性的影響，傳統(tǒng)防空反導(dǎo)系統(tǒng)的地基、?；涂栈A(yù)警體系通常難以達(dá)到防御臨近空間高超聲速目標(biāo)所要求的600～800 km以上預(yù)警范圍，這大大地推動(dòng)了天基和臨近空間紅外預(yù)警平臺(tái)的發(fā)展。

2.1 高超聲速目標(biāo)的探測(cè)技術(shù)

針對(duì)高超聲速飛行器的等離子體尾跡對(duì)其電磁散射特性的影響，于哲峰等發(fā)現(xiàn)高超聲速飛行器的雷達(dá)散射截面積(Radar cross section，RCS)會(huì)出現(xiàn)由轉(zhuǎn)捩引起的突增現(xiàn)象，并指出等離子體尾跡的RCS遠(yuǎn)大于高超聲速滑翔飛行器本體的RCS，可利用此特點(diǎn)通過(guò)超視距雷達(dá)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)[19]。許稼等[20]通過(guò)多維參數(shù)空間相參積累和能量聚焦，提高了常規(guī)和新體制雷達(dá)在目標(biāo)檢測(cè)、機(jī)動(dòng)跟蹤和特征提取等方面的性能。針對(duì)高超聲速目標(biāo)對(duì)雷達(dá)回波產(chǎn)生的尺度效應(yīng)、脈內(nèi)多普勒效應(yīng)和徙動(dòng)效應(yīng)，Niu等[21]提出了一種相干長(zhǎng)時(shí)間積分算法，與全參數(shù)空間搜索算法相比有效降低了計(jì)算復(fù)雜度。

為了明確臨近空間高超聲速飛行器的紅外輻射特性，張海林等給出了X-51A在3～5 μm和8～14 μm波段上不同探測(cè)方向和不同工作狀態(tài)下的紅外輻射強(qiáng)度，指出在預(yù)警探測(cè)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈時(shí)應(yīng)選擇中波段為主[22]。張勝濤等[23]給出了典型乘波體臨近空間高超聲速飛行器在20 km高度以6Ma速度飛行時(shí)的3～5 μm中波紅外波段輻射特性，并指出其紅外輻射主要集中于上下表面強(qiáng)激波的波后空間區(qū)域，且下表面比上表面更強(qiáng)。何蘋(píng)等分析了X-51A在飛行速度為1.5～6.0Ma范圍內(nèi)的紅外輻射特性，并指出后視探測(cè)的輻射源以尾噴管和尾焰為主，而前向和側(cè)向探測(cè)的輻射源以蒙皮和尾焰為主[24]。為彌補(bǔ)單一模式敏感器的不足，李炯等提出了雙色紅外、紅外/毫米波、紅外/激光成像等多種復(fù)合導(dǎo)引頭形式，并給出了總體優(yōu)化設(shè)計(jì)、多模信號(hào)轉(zhuǎn)換及融合、目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別等若干關(guān)鍵技術(shù)的解決思路[25]。梁海燕[26]則指出反臨近空間高超聲速飛行器的導(dǎo)引頭應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注遠(yuǎn)距離多波段目標(biāo)探測(cè)、大范圍角度跟蹤、高幀頻大容量信息處理、高精度快響應(yīng)伺服控制、氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)抑制等關(guān)鍵技術(shù)。

2.2 天基和臨近空間預(yù)警平臺(tái)

由靜止軌道、大橢圓高軌道和低軌道衛(wèi)星組成的天基預(yù)警平臺(tái)，因理論上具備覆蓋全球范圍的目標(biāo)探測(cè)能力，成為美國(guó)、俄羅斯和中國(guó)等競(jìng)相發(fā)展的新一代預(yù)警技術(shù)。美國(guó)已經(jīng)完成了國(guó)防支援計(jì)劃(Defense support program，DSP)系統(tǒng)和天基紅外系統(tǒng)(Space based infrareds system，SBIRS)的部分建設(shè)任務(wù)[27]，并在2018年啟動(dòng)了下一代過(guò)頂持續(xù)紅外預(yù)警衛(wèi)星項(xiàng)目(Next generation overhead persistent infrared program，Next-Gen OPIR)，同時(shí)希望在2030年前將完整的高超聲速和彈道空間傳感器網(wǎng)絡(luò)(Hypersonic and ballistic tracking space sensor network)投入使用，用以探測(cè)和跟蹤高超聲速導(dǎo)彈等先進(jìn)武器。俄羅斯則構(gòu)建了與美國(guó)SBIRS功能類(lèi)似的穹頂(Купол)太空反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)，并于2015年將該系統(tǒng)首顆苔原(Kosmos)預(yù)警衛(wèi)星發(fā)射入軌，雖然目前僅有3顆苔原衛(wèi)星在軌服役，但在2019年就成功探測(cè)到了64枚彈道導(dǎo)彈和136枚運(yùn)載火箭的發(fā)射。我國(guó)在2016年曾公開(kāi)報(bào)道擁有“前哨”系列紅外預(yù)警衛(wèi)星，并于2017年成功發(fā)射天基紅外戰(zhàn)略導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，從而在天基紅外預(yù)警衛(wèi)星領(lǐng)域與美國(guó)、俄羅斯形成三足鼎立之勢(shì)。

相較于天基紅外預(yù)警平臺(tái)，工作于臨近空間的高空氣球或平流層飛艇可以在有效工作范圍內(nèi)獲得更準(zhǔn)確更及時(shí)的探測(cè)信息，并可以達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)視重點(diǎn)區(qū)域的目的，也因此受到了各軍事強(qiáng)國(guó)的重點(diǎn)研究并逐漸進(jìn)入實(shí)用。美國(guó)國(guó)家航空航天局、法國(guó)空間研究中心、日本宇航航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)、歐洲航天局、中國(guó)科學(xué)院等單位均在研究用于臨近空間探測(cè)活動(dòng)的高空氣球，其中美國(guó)在1997年就啟動(dòng)了超長(zhǎng)航時(shí)氣球(Ultra long duration balloon，ULDB)的研制計(jì)劃，設(shè)計(jì)飛行高度為35～38 km，目前已基本可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)；中國(guó)科學(xué)院光電研究院研制的超壓氣球在2017年實(shí)現(xiàn)了高度為25 km的驗(yàn)證飛行任務(wù)。楊虹等提出了通過(guò)部署在20 km高度的浮空飛艇組網(wǎng)對(duì)臨近空間高超聲速飛行器進(jìn)行探測(cè)的方案，9艘飛艇即可實(shí)現(xiàn)對(duì)7000 km×7000 km正方形區(qū)域95%左右的覆蓋率[28]。美國(guó)國(guó)防部建造的大型高空飛艇(High altitude airship，HAA)可以對(duì)直徑為1200 km圓形區(qū)域進(jìn)行搜索，空軍研究實(shí)驗(yàn)室(Air force research laboratory，AFRL)負(fù)責(zé)實(shí)施的集成傳感器結(jié)構(gòu)(Integrated sensor is structure，ISIS)飛艇探測(cè)距離達(dá)到600 km以上，在20～21 km的工作高度留空1年以上，可為臨近空間目標(biāo)探測(cè)提供大量及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。我國(guó)的中國(guó)科學(xué)院光電研究院、電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所、北京航空航天大學(xué)等單位也均在開(kāi)展平流層飛艇的技術(shù)攻關(guān)和裝備研制，有力地支撐了我國(guó)平流層飛艇在世界軍事強(qiáng)國(guó)中的領(lǐng)先地位[29]。

3 軌跡跟蹤預(yù)測(cè)技術(shù)

對(duì)臨近空間高超聲速飛行器飛行軌跡的準(zhǔn)確跟蹤和有效預(yù)測(cè)是實(shí)現(xiàn)攔截攻擊的基礎(chǔ)和難點(diǎn)，也是成果最為豐富的研究方向之一。一方面，臨近空間高超聲速飛行器通常采用高升阻比的氣動(dòng)外形，飛行速度之快甚至超出了雷達(dá)數(shù)據(jù)處理波門(mén)，且會(huì)在其表面形成等離子體鞘套，導(dǎo)致難以連續(xù)捕獲，更難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定跟蹤。另一方面，臨近空間高超聲速飛行器還通常采用非慣性彈道，部分臨近空間飛行器甚至采用跳躍彈道。以高超聲速滑翔飛行器為例，除了橫向機(jī)動(dòng)之外，縱向飛行主要包括錢(qián)學(xué)森彈道和桑格爾(Sanger)彈道兩種典型形式，前者表現(xiàn)為幾乎沒(méi)有波動(dòng)的平坦滑翔彈道，故也稱(chēng)為擬平衡滑翔彈道；后者則表現(xiàn)為波動(dòng)幅度逐漸減小的跳躍滑翔彈道。對(duì)于以超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的高超聲速巡航飛行器來(lái)說(shuō)，無(wú)疑將可以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的飛行軌跡，這進(jìn)一步增加了目標(biāo)追蹤和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)軌跡的難度[30]。

3.1 高超聲速目標(biāo)的軌跡跟蹤技術(shù)

高超聲速目標(biāo)的軌跡跟蹤必須以高超聲速飛行器的有效探測(cè)為基礎(chǔ)。如何建立符合臨近空間高超聲速飛行器運(yùn)動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型和如何通過(guò)有效的濾波跟蹤算法來(lái)自適應(yīng)調(diào)整測(cè)量和狀態(tài)誤差，是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定跟蹤的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)高超聲速目標(biāo)在經(jīng)緯方向呈現(xiàn)高超聲速運(yùn)動(dòng)、在高度方向做滑翔跳躍的特點(diǎn)，張翔宇等提出了一種經(jīng)度-緯度-高度坐標(biāo)系下的三維投影跟蹤算法，通過(guò)加速度突變檢測(cè)和補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了高機(jī)動(dòng)頻率運(yùn)動(dòng)下的可靠跟蹤[31]。假設(shè)短時(shí)間內(nèi)的目標(biāo)航跡為直線(xiàn)，李林等[32]提出了一種基于時(shí)間-徑向距離量測(cè)數(shù)據(jù)Hough變換及速度和航向等多條件約束的檢測(cè)前跟蹤算法，實(shí)現(xiàn)了雜波環(huán)境下臨近空間高超聲速目標(biāo)的檢測(cè)。郭相科等[33]采用多周期多模型估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)模型集自適應(yīng)，并采用最大熵模糊數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)思想處理雜波環(huán)境下的多傳感器航跡斷續(xù)、點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)問(wèn)題，提升了臨近空間高超聲速飛行器滑躍段跟蹤中的穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[34]則通過(guò)Keystone變換和多普勒搜索進(jìn)行距離走動(dòng)及多普勒擴(kuò)展補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了高超聲速目標(biāo)回波信號(hào)的長(zhǎng)時(shí)間相參積累，為復(fù)雜背景下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)創(chuàng)造了條件。李凡等[35]通過(guò)將氣動(dòng)加速度建模為具備周期性和衰減性的二階馬爾科夫過(guò)程，并引入強(qiáng)跟蹤濾波進(jìn)行有無(wú)動(dòng)力段轉(zhuǎn)換的誤差突變點(diǎn)補(bǔ)償，提出了一種高超聲速目標(biāo)的跟蹤動(dòng)力學(xué)模型。

交互多模型(Interactive multiple model, IMM)濾波方法不需要建立準(zhǔn)確的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，而是采用多個(gè)模型的組合方式對(duì)目標(biāo)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行逼近，是一類(lèi)普遍認(rèn)為比較適合跟蹤高超聲速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的濾波算法。司玉潔等[36]采用包含勻速模型(Constant velocity，CV)、勻加速模型(Constant acceleration，CA)和辛格模型(Singer)的三模型交互濾波器對(duì)高超聲速滑翔飛行器的無(wú)動(dòng)力段飛行軌跡進(jìn)行濾波估計(jì)，在位置和速度兩方面均表現(xiàn)出良好的跟蹤性能。葉澤浩等[37]通過(guò)在協(xié)方差矩陣更新中引入多重次穩(wěn)定因子提高平方根無(wú)跡卡爾曼濾波(Unscented kalman filter，UKF)的魯棒性，仿真顯示對(duì)臨近空間高超聲速飛行器跳躍滑翔軌跡和擬平衡滑翔軌跡的速度和位置均表現(xiàn)出了良好的跟蹤性能。邢清華等[38]從臨近空間高超聲速目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性、電磁特性和紅外特性出發(fā)，指出對(duì)于現(xiàn)有的天/海/地基傳感器來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)臨近空間高超聲速飛行器的精準(zhǔn)探測(cè)和全程持續(xù)跟蹤極其困難，需要合理部署并調(diào)度多源異構(gòu)傳感器，尤其需要解決存在多種不確定因素情況下的多傳感器頻繁交接問(wèn)題。最近，何山等[39]通過(guò)對(duì)目標(biāo)非線(xiàn)性量測(cè)信息的無(wú)偏轉(zhuǎn)換，提出了一種基于回顧成本輸入估計(jì)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)卡爾曼濾波方法，實(shí)現(xiàn)了高超聲速再入滑翔目標(biāo)的有效跟蹤。

3.2 高超聲速目標(biāo)的軌跡預(yù)測(cè)技術(shù)

在飛行軌跡或彈道預(yù)測(cè)方面，目前國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)主要包括基于彈道規(guī)劃設(shè)計(jì)的彈道預(yù)測(cè)方法、基于濾波理論的彈道預(yù)測(cè)方法和基于幾何理論的彈道預(yù)測(cè)方法等[40]。在擬平衡滑翔條件下，李廣華等[41]給出了高超聲滑翔飛行器高度、速度傾角和速度的數(shù)學(xué)模型，為彈道跟蹤和預(yù)測(cè)提供了參考。Gaiduchenko等[42]則提出通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并利用測(cè)得的飛行軌跡信息來(lái)區(qū)分彈道導(dǎo)彈、高超聲速滑翔飛行器和高超聲速巡航導(dǎo)彈等高超聲速目標(biāo)，但由于后兩者飛行軌跡相似，容易出現(xiàn)混淆。魏喜慶等[43]結(jié)合Singer模型提出了一種對(duì)高超聲速飛行器周期跳躍運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)的擴(kuò)展卡爾曼濾波方法，取得了較好的跟蹤和預(yù)測(cè)精度。翟岱亮等[44]建立了采用氣動(dòng)參數(shù)作為控制量的高超聲速飛行器運(yùn)動(dòng)模型，并設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)IMM跟蹤方法，在給定的目標(biāo)機(jī)動(dòng)方式下，100 s的位置預(yù)測(cè)誤差小于5 km，速度預(yù)測(cè)誤差小于100 m/s，為高超聲速飛行器的中長(zhǎng)期軌跡預(yù)測(cè)提供了理論基礎(chǔ)和方法指導(dǎo)。張博倫等[45]選取阻力、升力和側(cè)向力作為狀態(tài)變量，在飛行器攻角和側(cè)滑角變化幅度不劇烈的情況下通過(guò)三次多項(xiàng)式函數(shù)擬合側(cè)向機(jī)動(dòng)模式，對(duì)高超聲速飛行器的機(jī)動(dòng)彈道預(yù)報(bào)取得了較好的效果。

針對(duì)高超聲速滑翔飛行器飛行過(guò)程中難以回避的未知機(jī)動(dòng)問(wèn)題，張凱等[46]通過(guò)構(gòu)造機(jī)動(dòng)模式集提出了一種基于意圖推斷的貝葉斯軌跡預(yù)測(cè)方法，結(jié)合飛行意圖合理構(gòu)造代價(jià)函數(shù)，在假定高超聲速滑翔飛行器攻擊目標(biāo)已知的情況下，提高了目標(biāo)機(jī)動(dòng)不確定條件下的軌跡預(yù)測(cè)精度。針對(duì)軌跡預(yù)測(cè)在預(yù)警探測(cè)交接班和基于預(yù)測(cè)命中點(diǎn)攔截制導(dǎo)中的應(yīng)用需求，韓春耀等[47]結(jié)合高超聲速飛行器滑翔段運(yùn)動(dòng)軌跡幾何特征明顯、轉(zhuǎn)彎半徑大、需要保持大升阻比的特點(diǎn)，提出了一種基于不變力預(yù)測(cè)法的中長(zhǎng)期軌跡預(yù)測(cè)策略，但仍難以實(shí)現(xiàn)全程預(yù)測(cè)。

4 攔截器的制導(dǎo)控制方法

攔截器的制導(dǎo)控制方法同樣是反臨近空間高超聲速飛行器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。由于臨近空間高超聲速飛行器本身具有5Ma以上的飛行速度，現(xiàn)有防空反導(dǎo)武器在攻擊時(shí)很難形成速度上的優(yōu)勢(shì)，故關(guān)于攔截器導(dǎo)引方法的研究也大概分為兩個(gè)方向:(1)研究在攔截器處于速度劣勢(shì)的時(shí)候，如何通過(guò)非后向追擊目標(biāo)的方式進(jìn)行有效攻擊；(2)通過(guò)調(diào)整攔截器自下而上的傳統(tǒng)彈道形式，形成相對(duì)于高超聲速目標(biāo)的速度優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)更廣泛的攻擊方式。

4.1 攔截器的先進(jìn)制導(dǎo)律

在考慮攔截器處于速度上的劣勢(shì)時(shí)，熊俊輝等[48]發(fā)現(xiàn)迎擊和前向攔截兩種制導(dǎo)方式在合適的末制導(dǎo)初始條件下均可以實(shí)現(xiàn)理論上的交會(huì)，但迎擊攔截可能導(dǎo)致需用過(guò)載在交會(huì)末段過(guò)早地趨于發(fā)散。Zhu等[49]通過(guò)將線(xiàn)性滑動(dòng)變量和快速冪次趨近律相結(jié)合，提出了攔截高超聲目標(biāo)的末端順軌滑模導(dǎo)引律。在考慮輸入飽和的情況下，Si等[50]提出了攔截高超聲速目標(biāo)的三維順軌滑模導(dǎo)引律，盡管可以保證滑模面有限時(shí)間穩(wěn)定和漸近穩(wěn)定，但卻無(wú)法應(yīng)對(duì)未知邊界的外部擾動(dòng)。針對(duì)現(xiàn)有防空導(dǎo)彈速度普遍低于高超聲速飛行器但機(jī)動(dòng)性遠(yuǎn)好于它的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，于志鵬等[51]通過(guò)引入末角約束導(dǎo)航比來(lái)充分利用攔截彈的高過(guò)載承受能力并加快攔截器達(dá)到期望末視線(xiàn)角的速度。王華吉等[52]綜合考慮成功截獲和成功攔截條件，給出了采用比例導(dǎo)引律攔截助推滑翔目標(biāo)時(shí)的中末制導(dǎo)交接班窗口，但其研究過(guò)程中忽略了空氣動(dòng)力影響和目標(biāo)機(jī)動(dòng)，并假設(shè)攔截彈與目標(biāo)處于同一縱向平面且前者攻角為0，為實(shí)際應(yīng)用提出了嚴(yán)苛的約束條件。Ann等[53]考慮捷聯(lián)導(dǎo)引頭的視場(chǎng)及攔截彈飛行攻角和側(cè)滑角的控制約束，通過(guò)軌跡優(yōu)化得到了中末制導(dǎo)交班點(diǎn)，為提高直接碰撞殺傷高超聲速目標(biāo)的概率創(chuàng)造了有利條件。

趙杰等[54]指出自上而下的探測(cè)方式有利于增加導(dǎo)引頭探測(cè)距離，建議攔截器中制導(dǎo)段采用高拋再入式彈道。為實(shí)現(xiàn)自上而下的探測(cè)和打擊方式并有效提高射程和末段速度，李寧波等[55]采用彈道與制導(dǎo)律獨(dú)立設(shè)計(jì)的思路，為臨近空間攔截器設(shè)計(jì)了一種先垂直上升然后轉(zhuǎn)彎滑翔的高拋再入彈道。張大元等[56]指出采用高拋再入形式的彈道還可有效降低氣動(dòng)熱效應(yīng)影響。為了緩解視線(xiàn)角速率微分對(duì)高超聲速機(jī)動(dòng)目標(biāo)比較敏感的問(wèn)題，Chen等[57]基于非線(xiàn)性跟蹤微分器提出了一種分?jǐn)?shù)階微積分制導(dǎo)律，在不同的目標(biāo)機(jī)動(dòng)和噪聲情況下表現(xiàn)出較小的脫靶量和較強(qiáng)的魯棒性。周聰?shù)萚58]通過(guò)將臨近空間高超聲速滑翔目標(biāo)機(jī)動(dòng)軌跡近似為圓弧，提出了一種在飛行全程中合理分配需用過(guò)載且滿(mǎn)足可用過(guò)載和終端交會(huì)角約束的變系數(shù)顯式攔截中制導(dǎo)方法。

為確保對(duì)目標(biāo)的有效攔截，尤其為了應(yīng)對(duì)臨近空間高超聲速飛行器協(xié)同攻擊的發(fā)展?jié)摿59]，趙啟倫等[60]設(shè)計(jì)了一種具有領(lǐng)彈-從彈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的異類(lèi)導(dǎo)彈協(xié)同攔截策略，配備高性能導(dǎo)引頭的領(lǐng)彈負(fù)責(zé)探測(cè)高超聲速目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息，未配備導(dǎo)引頭的從彈則利用通信網(wǎng)絡(luò)接收領(lǐng)彈信息，并和領(lǐng)彈組成異類(lèi)導(dǎo)彈攻擊網(wǎng)絡(luò)，與高超聲速目標(biāo)形成“多對(duì)一”的攔截態(tài)勢(shì)。易芳則提出了一種采用多個(gè)攔截器分時(shí)發(fā)射、分時(shí)攔截的方案，并對(duì)該攔截方案的工作時(shí)序、加速度跟蹤模型、多攔截器的信息傳遞方法等進(jìn)行了研究和仿真校驗(yàn)[61]。

4.2 攔截器先進(jìn)控制方法

在攔截器姿態(tài)控制技術(shù)方面，由于其本身通常仍然是一類(lèi)高超聲速飛行器，同樣具備強(qiáng)耦合、強(qiáng)非線(xiàn)性、強(qiáng)時(shí)變、強(qiáng)干擾的動(dòng)力學(xué)特征，同樣需要面對(duì)跨空域、大飛行包線(xiàn)、多執(zhí)行機(jī)構(gòu)、熱流受限、不確定性等多種難題，國(guó)內(nèi)外諸多專(zhuān)家學(xué)者已經(jīng)就此類(lèi)飛行器的高品質(zhì)姿態(tài)控制問(wèn)題進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述[62]，本文不再贅述。但需要指出的是，由于在臨近空間工作的攔截器動(dòng)力學(xué)響應(yīng)較慢，如在低空具備0.3 s左右響應(yīng)能力的導(dǎo)彈在中高空則需要0.7～1.8 s左右，且臨近空間空氣密度較低，無(wú)法產(chǎn)生足夠的升力和機(jī)動(dòng)過(guò)載能力，有必要采用直接力(Direct force flight control，DFC)[63]或質(zhì)量矩[64]等其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)改善臨近空間攔截器的控制響應(yīng)時(shí)間和可用過(guò)載[65]。同時(shí)，為了降低導(dǎo)引和控制兩個(gè)回路之間延遲及時(shí)間尺度不一致的影響，還可以對(duì)反臨近空間高超聲速飛行器的攔截器進(jìn)行制導(dǎo)控制一體化設(shè)計(jì)[66]。

5 攔截攻擊策略

攔截策略和攻擊方式是防御和攔截臨近空間高超聲速飛行器的工作終端，在整個(gè)作戰(zhàn)任務(wù)流程中起著決定成敗的作用。目前國(guó)內(nèi)外研究人員關(guān)注比較多的攔截攻擊方式主要分為兩類(lèi):(1)傳統(tǒng)防空反導(dǎo)系統(tǒng)的物理殺傷模式，但發(fā)射陣地已不再局限于傳統(tǒng)的地基和?；脚_(tái)，而是逐漸擴(kuò)展至空基、天基甚至是臨近空間平臺(tái)；(2)采用以高能激光和高功率微波為主的新型定向能武器進(jìn)行非接觸殺傷，發(fā)射陣地也同樣包括地基、?；?、空基、天基和臨近空間等平臺(tái)。

5.1 物理攻擊策略

針對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的地基攔截策略，張海林等從攔截時(shí)間、攔截空間以及攔截物質(zhì)三個(gè)方面建立了定量的可行性數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了定性分析[67]。Peace等[68]從巡航階段直接碰撞殺傷高超聲速飛行器的角度，采用多學(xué)科優(yōu)化方法設(shè)計(jì)了一種攔截器，可以防御在36～43 km以12～15Ma飛行的高超聲速滑翔飛行器。許惠麗等[69]建議借鑒美國(guó)以空基反導(dǎo)為突破口的理念，并通過(guò)低成本設(shè)計(jì)方案開(kāi)展演示驗(yàn)證。針對(duì)空基反高超聲武器缺乏清晰目標(biāo)裝備和成熟作戰(zhàn)模式的問(wèn)題，肖吉陽(yáng)等[70]建立了空基反高超聲速武器的頂層作戰(zhàn)概念和作戰(zhàn)規(guī)則模型，隨后在充分利用自主協(xié)同決策、網(wǎng)絡(luò)化瞄準(zhǔn)、信息超視距傳輸?shù)燃耗芰Φ幕A(chǔ)上，提出了一種可分散部署以控制廣域空間的無(wú)人機(jī)群反高超聲速目標(biāo)的策略[71]。

Guo等[72]指出再入式動(dòng)能攔截器可滿(mǎn)足遠(yuǎn)程攔截臨近空間高超聲速目標(biāo)的要求，并可為動(dòng)能攔截器的紅外導(dǎo)引頭提供比較好的工作環(huán)境。文獻(xiàn)[73]提出一種使用高超聲速再入飛行器進(jìn)行攔截臨近空間高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)的策略，實(shí)現(xiàn)了“由上打下”、“發(fā)現(xiàn)即攔截”和“跟蹤打擊”的探測(cè)打擊一體化效果。趙良玉等[74]提出了一種基于天基平臺(tái)反臨近空間高超聲速飛行器的快速響應(yīng)策略，可通過(guò)具備快速響應(yīng)能力的分布式天基武器平臺(tái)由上而下攻擊臨近空間目標(biāo)。戴靜等[75]提出了一種通過(guò)臨近空間平臺(tái)攻擊臨近空間高超聲速飛行器的方案，當(dāng)防御系統(tǒng)探測(cè)到目標(biāo)后，由截?fù)魴C(jī)快速搭載攔截器至30 km左右的臨近空間，采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)射并從前向撞擊目標(biāo)。

5.2 非接觸攻擊策略

針對(duì)現(xiàn)有防空反導(dǎo)體系在跟蹤、制導(dǎo)及機(jī)動(dòng)性等方面的不足，于濱等提出了一種采用激光技術(shù)攔截高超聲速武器的設(shè)想，并對(duì)該設(shè)想涉及的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了論證[76]。美軍提出通過(guò)配屬150 kw級(jí)高能激光武器的無(wú)人機(jī)進(jìn)行空中巡邏，并打擊來(lái)襲彈道導(dǎo)彈或高超聲速滑翔導(dǎo)彈的防御方案。由于高功率微波武器可利用電磁能破壞或干擾飛行器傳感器、制導(dǎo)系統(tǒng)或其他電子系統(tǒng)，美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)等國(guó)家正不斷發(fā)展此類(lèi)武器，并將其作為對(duì)付敵方高超聲速巡航導(dǎo)彈、無(wú)人機(jī)蜂群或其他威脅的一種候選手段[77]。文獻(xiàn)[78]提出通過(guò)干擾、入侵高超聲速飛行器的通信或?qū)Ш叫盘?hào)，進(jìn)而篡改航跡、落地任務(wù)指令或干擾衛(wèi)星導(dǎo)航信息，使其偏離預(yù)定航跡從而達(dá)到無(wú)損防御方的目的，盡管在有效時(shí)間內(nèi)突破敵方通信導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)中的安全防護(hù)并成功引導(dǎo)至預(yù)設(shè)區(qū)域是一大難題，但仍不失為一種防御臨近空間高超聲速飛行器的候選方式。

6 存在的問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展思考

1)由于存在地基預(yù)警系統(tǒng)受地球曲率影響探測(cè)距離有限、空基預(yù)警系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)能力不足、天基紅外預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)尚未形成全球覆蓋能力等問(wèn)題，面對(duì)盡早預(yù)警高超聲速臨近空間飛行器的迫切需求，除了進(jìn)一步完善現(xiàn)有防空反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)尤其是天基紅外預(yù)警系統(tǒng)、發(fā)展高空氣球和平流層飛艇等新型預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)之外，還應(yīng)注意將天基、地基、空基、?；团R近空間等多種區(qū)域的探測(cè)設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)探測(cè)，實(shí)現(xiàn)空天一體化的協(xié)同預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)，并注意在全球探測(cè)力量尚有限的前提下，根據(jù)主要威脅國(guó)家臨近空間高超聲速武器的部署情況，針對(duì)重點(diǎn)方向、重點(diǎn)目標(biāo)增強(qiáng)探測(cè)密度，提高及早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率。

2)對(duì)于預(yù)警系統(tǒng)和攔截器自身的目標(biāo)敏感問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外研究人員普遍認(rèn)為應(yīng)以紅外探測(cè)體制為主，故應(yīng)進(jìn)一步明確典型高超聲速飛行器尤其是未來(lái)可武器化的高超聲速飛行器的目標(biāo)特性，特別是其飛行全過(guò)程的紅外輻射特性?？紤]到攔截器也通常處于高超聲速飛行狀態(tài)，故應(yīng)重點(diǎn)解決其所采用紅外導(dǎo)引頭的環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題，如高超聲速熱防護(hù)、圖像信息快速處理、大機(jī)動(dòng)下目標(biāo)自主識(shí)別等瓶頸技術(shù)。同時(shí)，發(fā)展紅外與激光或紅外與毫米波等復(fù)合體制的多模導(dǎo)引頭，突破一體化集成設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)距離精準(zhǔn)敏感、多源信息智能融合、快速準(zhǔn)確識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)。

3)目前國(guó)內(nèi)外在軌跡跟蹤和預(yù)測(cè)這兩個(gè)方向的研究成果均是基于一定程度的簡(jiǎn)化和假設(shè)，即通常假設(shè)一種運(yùn)動(dòng)模型用于軌跡跟蹤，給定幾種機(jī)動(dòng)模式用于軌跡預(yù)測(cè)，對(duì)于跟蹤和預(yù)測(cè)性能的評(píng)估也均是基于預(yù)設(shè)模型的數(shù)學(xué)仿真，尚缺乏有效的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行支撐。同時(shí)，一個(gè)無(wú)法回避的事實(shí)是，無(wú)論如何精準(zhǔn)地跟蹤和預(yù)測(cè)軌跡，都無(wú)法事先準(zhǔn)確獲取敵對(duì)高超聲目標(biāo)的長(zhǎng)期機(jī)動(dòng)行為，也就無(wú)法在強(qiáng)對(duì)抗、強(qiáng)博弈的作戰(zhàn)環(huán)境中準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其真正的攻擊點(diǎn)，導(dǎo)致防御方攔截器本就有限的可用響應(yīng)時(shí)間更加捉襟見(jiàn)肘。為此，可根據(jù)預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)早期獲得的高超聲速目標(biāo)位置和飛行速度等信息，通過(guò)參數(shù)辨識(shí)以及考慮飛行路徑及控制變量約束，得到由臨近空間高超聲速飛行器極限彈道落點(diǎn)構(gòu)成的地球表面區(qū)域，即建立該高超聲飛行器的可攻擊區(qū)，然后根據(jù)攔截器的攻擊范圍，規(guī)劃發(fā)射多枚攔截器對(duì)可攻擊區(qū)形成全域覆蓋式的協(xié)同防御態(tài)勢(shì)，以應(yīng)對(duì)臨近空間高超聲速飛行器的未知機(jī)動(dòng)特性。

4)面對(duì)現(xiàn)有防空反導(dǎo)武器不足以形成速度優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)實(shí)，宜在綜合考慮預(yù)警探測(cè)能力、攔截器感知能力、工作環(huán)境復(fù)雜不確定、直接撞擊殺傷等多重約束和需求條件下，更深入地研究存在速度劣勢(shì)下的攔截器導(dǎo)引方法，進(jìn)一步降低制導(dǎo)律對(duì)攔截器機(jī)動(dòng)能力的需求、降低制導(dǎo)律對(duì)攔截器執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)速度的需求、提高制導(dǎo)律對(duì)不確定工作環(huán)境及不確定目標(biāo)機(jī)動(dòng)的魯棒性，同時(shí)從陣地部署、作戰(zhàn)應(yīng)用、能力需求等多方面積極探索多攔截器協(xié)同防御臨近空間高超聲速飛行器的解決方案。在高性能攔截器的高品質(zhì)姿態(tài)控制方面，采用氣動(dòng)力和直接力等復(fù)合的先進(jìn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)已逐漸成為共識(shí)，但面對(duì)強(qiáng)時(shí)變、強(qiáng)非線(xiàn)性的被控對(duì)象和強(qiáng)不確定性的臨近空間作戰(zhàn)環(huán)境，需要更深入研究控制方法的魯棒自適應(yīng)策略、復(fù)合執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能調(diào)度和分配、制導(dǎo)控制一體化設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步發(fā)展響應(yīng)更迅速、能耗更經(jīng)濟(jì)的新型控制方法和新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

5)定向能武器、天基武器等有潛力的攔截高超聲速臨近空間飛行器的新概念武器仍處于理論探索階段，很難在短期內(nèi)形成現(xiàn)實(shí)的防御能力。因此，對(duì)現(xiàn)役地基防空導(dǎo)彈和空空導(dǎo)彈進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)仍將是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的重要發(fā)展方向，為此需要進(jìn)一步提升防空反導(dǎo)系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力、提升作戰(zhàn)單元的有效作戰(zhàn)半徑及機(jī)動(dòng)能力、拓展防空反導(dǎo)系統(tǒng)的多平臺(tái)適應(yīng)范圍、壓縮從態(tài)勢(shì)評(píng)估到指揮決策的作戰(zhàn)響應(yīng)時(shí)間。同時(shí)，結(jié)合不斷發(fā)展的信息和能源技術(shù)，在高能激光、高功率微波定向能武器的基礎(chǔ)上，探索新的攔截攻擊方式，如電磁炮彈、假目標(biāo)誘騙及導(dǎo)航信號(hào)劫持等。

除了重點(diǎn)研究預(yù)警探測(cè)、跟蹤預(yù)測(cè)、制導(dǎo)控制和攔截攻擊等關(guān)鍵技術(shù)之外，要做到有效攔截臨近空間高超聲速飛行器，全殺傷鏈涉及的其他內(nèi)容如防御體系建設(shè)、攔截裝備研制、智能指揮控制和閉環(huán)戰(zhàn)損評(píng)估等方面也值得關(guān)注和深入研究。

7 結(jié)束語(yǔ)

臨近空間高超聲速飛行器正隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟而逐步走向戰(zhàn)場(chǎng)，國(guó)家空天安全將面臨新的重大威脅，迫切需要發(fā)展有效的防御和攔截技術(shù)并研制自主可信的反制裝備。針對(duì)反臨近空間高超聲速飛行器面臨的探測(cè)難、跟蹤難、預(yù)測(cè)難、攔截難“四難”問(wèn)題，本文在介紹臨近空間高超聲速目標(biāo)飛行特性和典型任務(wù)剖面的基礎(chǔ)上，綜述了目標(biāo)預(yù)警探測(cè)、軌跡跟蹤預(yù)測(cè)、制導(dǎo)控制方法、攔截攻擊策略等四個(gè)方面的國(guó)內(nèi)外若干研究進(jìn)展。從目前的研究現(xiàn)狀看，國(guó)外關(guān)于反臨近空間高超聲速飛行器的研究成果相對(duì)較少，但這絕不意味著國(guó)外沒(méi)有積極開(kāi)展相關(guān)技術(shù)的研究，這從為數(shù)不多公開(kāi)發(fā)布的美國(guó)軍方報(bào)告和政府咨詢(xún)報(bào)告里仍然可一窺端倪。國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究成果較多，且研究范圍較廣，覆蓋從預(yù)警探測(cè)、軌跡預(yù)測(cè)到制導(dǎo)控制、攔截攻擊和殺傷評(píng)估等的全殺傷鏈技術(shù)，但公開(kāi)報(bào)道的國(guó)內(nèi)外研究成果均以定性分析和虛擬目標(biāo)的數(shù)學(xué)仿真為主，尚缺乏有效的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

盡管中國(guó)已陸續(xù)啟動(dòng)了多個(gè)有關(guān)反臨近空間高超聲飛行器的基礎(chǔ)研究和重大工程項(xiàng)目，但存在的基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)難題仍然很多。相關(guān)研究人員如果能夠抓住這個(gè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的歷史時(shí)刻，面向國(guó)家重大需求和世界科技發(fā)展前沿，扎實(shí)解決基礎(chǔ)理論難題的同時(shí)注重解決工程實(shí)踐問(wèn)題，無(wú)疑具有十分重要的戰(zhàn)略意義和前瞻價(jià)值。綜合國(guó)內(nèi)外近年來(lái)的研究進(jìn)展和臨近空間高超聲速飛行器的發(fā)展趨勢(shì)，建議未來(lái)從天/臨/空/地/海體系預(yù)警、紅外多模復(fù)合敏感、可攻擊區(qū)軌跡預(yù)測(cè)、直/氣復(fù)合等先進(jìn)控制、協(xié)同攔截防御等五個(gè)方面給予重點(diǎn)關(guān)注，同時(shí)關(guān)注體系建設(shè)、裝備研制、指揮控制和戰(zhàn)損評(píng)估等具體實(shí)施方面的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。