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5 臨近空間高超聲速目標預警探測系統能力建設

臨空目標工作于防空預警和反導預警的交界處，需要防空預警和反導預警的一體化協同工作，建設一體化系統：

早期預警：天基預警（紅外、雷達）、平流層預警監視系統、機載預警、海基平臺預警系統；

國土預警：多功能地基雷達。

根據對臨近空間目標特性分析、作戰需求以及探測、打擊能力現狀的研究，臨近空間高超聲速目標預警探測系統需要具備以下能力：

（1）遠程探測能力

遠程探測能力是指探測裝備能夠探測到臨近空間高速目標的最大威力，威力越大，提供的預警時間越長，留給攔截系統的時間也就越多，攔截的成功率也越大。地面雷達受視距限制，對20千米高度的目標最遠探測距離為600千米，對100千米高度的目標最遠探測距離為1300千米。天基雷達探測臨近空間高速目標受軌道高度和功率孔徑積限制，800千米低軌道天基雷達威力應至少達到3000千米。

（2）大范圍截獲能力

大范圍截獲能力是指雷達的空域覆蓋范圍，包括高度覆蓋和仰角覆蓋。臨近空間目標不同于常規空氣動力目標，對其探測的連續性非常重要。因此必須保證探測設備能夠在20-100千米進行高度覆蓋，且仰角覆蓋至少達到70°。

（3）及時態勢更新能力

及時態勢更新能力是指在一定時間間隔內對觀測范圍內的目標進行數據更新，態勢更新率越高，對空天態勢的反應越及時。針對臨近空間高超聲速目標，數據率至少需要1秒。臨近空間目標多為無人駕駛飛行器，跟蹤濾波算法處理的加速度容限在15g左右。

（4）連續跟蹤能力

連續跟蹤能力是指臨近空間高速目標預警探測系統連續跟蹤目標的距離或時間。由于臨近空間目標本身具有的高速、高機動特定，這就要求預警探測系統必須能夠對目標持續進行探測，多型裝備之間的交接必須通過波束交接，不能夠類似反導預警系統通過預測彈道而進行的預報交接。

6 臨近空間高超聲速目標預警系統關鍵技術

（1）臨近空間高超聲速目標電磁特性分析技術

雷達對臨近空間高超聲速目標的探測實質上是對“本體-等離子鞘套”這種特殊目標的探測，這種特殊目標的目標特性本身隨目標速度、高度、空氣密度和雷達頻率而變化；同時，其回波也不單純是目標本體產生的回波模型，而是由目標本體與等離子鞘套共同產生的時變回波。需要準確認識雷達電磁波與“本體-等離子鞘套”相互作用的機理，掌握“本體-等離子鞘套”對雷達電磁波反射回波的基本規律，確定合理的雷達體制，選擇有效的工作頻段、波形設計和信號處理方法。

（2）凝視探測技術

臨近空間目標飛行速度快、有一定的機動能力，且攻擊來向具有不確定性，若采用傳統針狀窄波束掃描，則被探測目標可能穿越雷達波束。凝視探測技術可防止目標高速運動帶來的穿越波束問題。凝視探測雷達發射寬波束，而接收采用同時多窄波束覆蓋同一區域，如下圖所示。

寬波束發射多波束接收

由于發射波束寬，可防止目標跨波束。但凝視探測時的發射天線增益下降，為彌補發射天線增益下降對雷達威力的影響，須對多個回波進行積累。

（3）跨距離單元跨多普勒單元回波長時間相參積累技術

探測臨近空間高超聲速目標的凝視雷達由于要進行較長時間積累，目標在積累時間內有可能跨距離單元，需要解決長時間相參積累引起的目標跨距離單元問題，即距離補償。距離補償就是將不同周期的脈沖回波的包絡進行對齊。

對臨近空間高超聲速目標長時間積累時，目標可能有機動和加速度，即使是勻速目標也會因為與雷達視線的夾角發生變化而造成目標跨多普勒單元。此時，目標的回波變為非平穩信號（線性調頻信號或更復雜的時間高階多項式信號），基于單頻率分量的傅里葉變換已不能將各個回波脈沖調整到同相。需要通過廣義Keystone變換等算法來校正距離走動。

（4）高速機動目標跟蹤技術

臨近空間高超聲速飛行器為了增大射程，通常采用彈道優化設計方案，在高低方向具有“跳躍”特征，即臨近空間目標具有一定的機動性。

由于臨近空間目標速度快且有一定的機動性，故要求雷達具有跟蹤高速機動目標的能力。運動目標的機動會使雷達跟蹤的性能惡化，可考慮采用基于多機動模型和交互多模型及其改進算法對臨近空間高速機動目標進行跟蹤。