防空雷达对隐身飞机的检测研究

高娜 闫永玲 张庆波 顾金玲 张保山 魏圣军

摘 要：为了进一步提升防空雷达对隐身飞机的探测概率，在本文当中对防空雷达对隐身飞机的检测进行了系统的研究与分析。首先对防空雷达的反隐身飞机进行了理论分析，最后从单个雷达以及组网模式两个方面分析了提升隐身飞机检出概率的具体方法。

关键词：防空雷达;隐身飞机;检测概率

一.引言

隐身飞机的出现、应用和发展，迫使人们研究反隐身技术。隐身飞机的威胁主要在于其多种技术的采用使得在其受攻击方向尽可能减小雷达散射截面积（RCS），探测距离缩短，雷达的生存概率急剧下降。为了对抗隐身目标，组网雷达应运而生，组网雷达可通过多频率可在大角度范围内从不同方位照射隐身飞机，通过弥补隐身目标的RCS实现对隐身飞机的探测。因此在当下单部雷达具备对隐身目标预警探测能力较低的条件下，对抗隐身目标较有效的方法就是雷达组网。

二.反隐身飞机理论分析

隐身飞机的设计原理是针对水平方向上水平角度为45°，垂直度在30°左右的基地雷达来展开的，这主要是由于处于该角度的雷达RCS将会大幅度减少，但是在其他方向的RCS则并不会出现显著变化。由此可见，基于这种原理所设计的隐身飞机在雷达上并非是完全看不见的，只不过给雷达探测所预留的时间相对较低。其次，隐身飞机机身上所涂的材料涂层以及吸波结构对微波的作用也具有特定的频段要求，这也为隐身飞机的探测提供了必要的频段窗口。基于以上两点，组网雷达通过采用多角度雷达，发生多频段微波的方式来进行隐身飞机的探测，通过这种方式能够大大增加隐身飞机的发现概率，现阶段组网雷达也已经成为反隐身飞机的重要措施。

具体来说现阶段组网雷达对隐身飞机的检测主要是通过从频域、空域和极化域这三个角度来实现的，其中频域反隐身技术使用最为频繁，同时也最为有效，其主要运用了VHF技术来实现这一目标。而空域反射则充分利用了隐身目标的缩减来进行探测，隐身飞机在飞行过程中若受到了来自其他角度的照射，则就会出现明显的方向缩减，进而被雷达所捕获。极化域则是通过改变雷达微波发射方向的方法来实现对隐身目标RCS的最大化处理。从上文的分析中可以发现只有通过距离与方向探测才能准确找到隐身飞机的具体位置，而这两点对组网雷达的探测能力具有较高的要求。因此，对组网雷达的探测性能进行研究就显得尤为重要了。

三.组网雷达的具体探测方法分析

假定该组网雷达共计由N个雷达所组成，所对应的工作频率分别为f1，f2，f3……fn，同时假定每个雷达的具体位置为（xi，yi），隐身飞机的飞行方向为θi，俯仰角为 φi，具体目标探测示意图如下图1中所示，那么该组网雷达能够发现该隐身飞机的概率则为：

（1）

從上式中我们可以发现组网雷达发现隐身飞机的概率与单个雷达发现隐身飞机的概率存在着直接的联系，因此，探索组网雷达发现隐身飞机的概率不仅需要综合考虑雷达组网模式，同时还需要考虑雷达发现能力的提升。

（一）提升单个雷达检测能力的方法

从单个雷达的角度出发，反射距离的逐步缩短是导致隐身目标散射面积减小的主要因素，在实际工程应用当中雷达的发射功率往往会受到增益噪声系数的影响。基于此种情况，我们认为要想提升单个雷达的检测能力就必须要立足单个雷达的检测性能，提出基于N-P优化准则。基于以上假设我们可以推导出给定雷达的探测概率公式如下式（2）中所示：

（二）组网检测模式改进

从上文的研究中可以发现雷达组网模式对隐身飞机的检出概率也存在着一定的影响。基于此种情况，现阶段已有部分专家学者对雷达组网模式进行了系统的研究与分析，并提出了一种组网雷达发现概率的概念，并给出了一种组合雷达发现概率的计算公式，该计算公式是基于秩D法所提出的一种新型计算方法，并从光学传感器的角度对全探测空域进行了全方位的描述。从这一概念出发现集中式融合和分布式融合组网模式能在最大程度上提升组网检测隐身飞机发现概率。

四.结语

在本文的研究当中笔者从理论角度出发分析了防空雷达对隐身飞机的检测，并总结了提升发现概率的具体方法，旨在促进现阶段我国防空雷达事业的快速发展，进而巩固我国国防事业。

参考文献

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通讯作者：魏圣军