什么是低、慢、小雷达?

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什么是低、慢、小雷达?
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图注:国产低慢小雷达在北京60周年阅兵安保外场执勤

顾名思义,低、慢、小雷达就是专门用来探测低、慢、小目标的雷达。

至于低、慢、小目标,其中的“低”指的是在1000米以下低空飞行的飞行器;“慢”是指目标的飞行速度比较慢,其飞行速度通常是在200千米/小时以下;而“小”,从广义上说,小目标应包括以隐身飞机为代表的低雷达反射截面(RCS)目标,以及以导弹和无人机为代表的小体积和小RCS的目标,因为它们的RCS都很小。但习惯上,在军用目标的分类中是将小目标和隐身目标分开的,小目标一般仅指导弹和无人机等体积较小、RCS较小的目标。但在非军事任务中,很多民用飞行器(如滑翔伞、轻型旋翼机,小型直升机、运动飞机等)的体积相比军用飞机一般较小,所以RCS也比较小。当然,由于有些飞行器的材料通常是橡胶或木质(如飞艇)的,即使机体较大,由于其反射雷达波的能力很弱,其RCS也比较小。

图注:国内装备的低慢小雷达

一般来说,低、慢、小雷达主要用作常规对空搜索雷达和警戒雷达的补盲,弥补现有雷达体系的低空、超低空探测盲点。此外,海岸线监测、边境监控、机场监控等场合也会用到这种雷达。而且随着无人机的普及,现在一些大型活动的安保工作,基本都会使用低、慢、小雷达对活动场所的空域进行监控,很多时候会与反无人机装置协同工作。因为这种雷达的体积和重量都比较小,部署起来非常灵活,架设在楼顶上就可以使用。

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根据空军的雷达探测定义,低慢小目标是指飞行高度在1000米以下,飞行速度小于200公里/时,雷达反射截面积小于2平米的低空飞行物的总称。低慢小目标主要包括低空航拍气球、低空无人机/多旋翼航拍器、低空飞艇、低空气球和系留气球、低空民航飞机、轻型运动飞机以及动力三角翼、滑翔机等,而且近年来低慢小目标的种类越来越多。

目前,随着经济发展和科技的进步,低慢小目标越来越多的应用于民用领域,其数量也得到了迅猛发展,由此带来的对如何对低慢小目标的进行及时探测和有效管控,已经成为各国都必须面对的低空安全问题。

由于低慢小目标的种类多、飞行原理不同,因此在对空探测装备中表现出的特性也有所不同,这就给对低慢小目标的有效检测带了困难:

背景复杂,由于飞行高度较低,又要求在较远的距离上发现和探测目标,要求的探测视场较广,视场范围内可能存在大面积的城市建筑物背景,杂波环境复杂;

干扰复杂,目标回波信号受到各种地面/海面杂波、噪声干扰,且与杂波的混叠严重,传统的滤波检测效果严重下降;

特征复杂,由于飞行原理不同,低慢小目标的几何外形特征不同于传统的轴对称航空器,并且大多采用非金属材料,其雷达反射截面积较小,较难被发现;

运动复杂,低慢小目标的飞行轨迹也较为多样化和复杂,有的轨迹为直线,有的轨迹为斜线,有的轨迹成盘旋状,导致目标检测较为困难。

因此,针对低慢小目标,尤其是在城市环境下对低慢小目标进行发现、探测和识别,仅仅依靠传统的雷达探测手段是远远不够,必须利用雷达、光电、声学、无线电侦察等多种探测手段,建立多体制协同探测体系,才能对其有效探测和识别,并且对威胁到低空安全的低慢小目标进行及时应对和处置。

一般来说,就是建立以2-3公里为半径的防区,当有低慢小目标进袭或者逼近这一防区,首先是利用低空监视雷达系统对2-3公里范围内的空中目标进行周视搜索,一旦发现疑似低慢小目标的回波特征,并且在低慢小目标进入2公里范围以内后,引导红外/可见光摄像机对其进行周视搜索、建立稳定跟踪、成像、识别,对继续进袭防区的低慢小目标进行凝视,进一步确认其的几何特征和目标细节,利用激光测距和声学测距手段对其进行精密测距和定位,并将GPS坐标、回波信号、视频图像、距离信息、引导信息、威胁评估等上传至指挥控制中心,并且在低空安全态势图中显示相应的目标图像和综合识别信息。

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此类雷达主要针对的是低空、小型、慢速飞行目标。


近年来,无人机技术迅速发展,在各行各业都受到了广泛的应用,同时民间私人拥有的无人机熟练也极具增多,但也出现了很多的无人机困扰,如屡闯空中“禁区”、“黑飞”扰航事件、偷窥、偷拍,乃至恐怖袭击等。要监管无人机的不法行为,及时发现和准确跟踪是首要问题。由于无人机属于低慢小空中目标,受地物杂波的影响,探测难度非常大,探测飞机、导弹等高大快目标的传统雷达就难以胜任,因此必须研制专门的探测设备。

如英国Aveillant公司引进了Gamekeeper无人机探测雷达,该雷达不像常规雷达那样扫描,而是可通过泛光扫描持续监控大面积空域,从而随时收集空域内所有目标的三维位置和移动数据。该雷达的扫描距离高达5千米,能够探测横截面小至0.01平方米的目标。

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