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神秘无人机让雷达“看走眼”
汪竹http://www.workercn.cn2014-04-16来源:北京日报
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在韩国坠毁的无人机初步判断属于朝鲜。

安装在一辆军车上的TPS-830K低空雷达。

韩军装备的无人机。

  新闻背景

  韩国近来正在为接连发现的坠毁无人机而闹心。其中,3月24日和31日分别坠毁在韩国京畿道坡州和白翎岛无人机的调查有了新结果,韩国确认上述无人机系朝鲜制造,最新发现的第三架无人机外观则与坡州坠毁的那架一致。令韩国军方大为吃惊的是,这些低空飞行的小型无人机,在韩军部署的TPS-830K低空雷达上居然显示是鸟群。不过,朝鲜却指责韩国捏造无人机事件。

  韩军部署的TPS-830K低空雷达有什么性能?为何能让这些小型无人机成功地闯入韩国的领土?低空探测雷达的发展现状和未来趋势究竟是什么?

  “低空之眼”显示是鸟群

  TPS-830K低空侦察与火控雷达是韩国LG集团为韩国军方打造的,号称“低空之眼”,该雷达配备在K30对空自行高炮之上。TPS-830K是一种脉冲多普勒雷达,工作在X波段,具有频率捷变,多目标监测,自适应动目标指示及抗箔条干扰等功能,可以发现和跟踪距离17千米,反射截面为2平方米的目标;同时该雷达还装备有L波段的敌我识别子系统,能够进行实时预警,将截获目标的弹道数据及时提供给K30对空自行高炮的火控系统,使其瞄准目标并进行射击。火炮上的前视红外系统和激光测距仪是TPS-830K雷达的补充,为其提供额外的定位服务。TPS-830K雷达安装在一个单独的车辆上(通常为5吨六轮卡车与自我牵引机组)作为其他近程防空系统的一个独立的监控平台。

  此次,TPS-830K雷达虽然探测到了这些低空飞行的无人机,但雷达显示是鸟群,让韩国本土雷达的弊端暴露无遗。韩军方人士甚至称,这些看上去像是“粗糙的航模”的小型无人机,全线突破韩军空防前线,一时间引起韩国上下一片哗然。

  影响低空探测雷达三因素

  不光TPS-830K雷达会对低空飞行目标“看走眼”,实际上,低空探测是多数雷达面临的难题。低空/超低空是指地表面之上300米以下的空间。这一区域是大多数雷达探测的盲区,因此也成为现代防空火力最薄弱的环节。在现代战争中,雷达在探测低空/超低空突防武器时,通常会受到以下三个因素的影响:

  强表面杂波 雷达在探测低空目标时,通常会接收到较强地面/海面反射的背景杂波,这是与目标回波处于相同雷达分辨单元的表面反射波,为了探测雷达截面积小的飞行目标,这对雷达从杂波中检测目标能力提出很高的要求。

  地球曲率 由于地球是一个球体,直线传播的雷达电波只能在一定的视距范围内才能发现目标,也就是说只有当飞行目标在高于“雷达水平线”的区域飞行时才会被发现,否则雷达就发现不了。

  地形、地物遮挡 山脉、丘陵和森林等自然地形造成的障碍,会屏蔽雷达的电磁波,形成探测盲区。地形地物造成的雷达天线遮蔽角大大缩短了雷达对低空目标的有效探测距离。

  多国研发低空补盲雷达

  目前,许多国家投入大量人力和物力,研制各种先进的地面低空监视雷达,又被称为低空补盲雷达系统。

  如美国雷声公司研制的机动式MRSR雷达是一种高机动、3D、多功能监视雷达,可以捕获和跟踪方位360度上所有战术高度上的低空目标,探测和跟踪战场环境中低空突防目标,具有良好的抗干扰能力。该雷达机动灵活,操作简单,整个系统装在一个车厢里,只需一人操作。

  意大利的“冥王星”雷达是对空和海岸防御的低空监视雷达,用于探测中空、低空和超低空飞行的飞机,其特点是适合于测报中空、低空和超低空目标的方位和距离。它的工作波长为10厘米,对低空目标的探测距离可达110千米。

  瑞典的“长颈鹿”系列雷达也是典型的低空监视雷达,该系列雷达的天线均被架高,主要用于对付低空威胁,尤其是对付严重的杂波干扰环境中和严重的电磁干扰情况下的超低空目标。

  综上,低空监视雷达的主要特点包括:一是机动性能强,可以用多种方式快速部署;二是抗干扰性能强,采用包括宽带、捷变频、低副瓣等多种技术来提高抗干扰能力;三是具有组网能力,低空雷达通常有较强的通讯传输能力,可将获取的目标数据及时传输给友邻雷达及指挥控制系统;四是反地杂波性能强,一般都采用先进的动目标检测技术。

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  韩军紧急商讨反制措施

  据韩国媒体披露,此事件调查组有关人士表示,无人机侦察拍摄的青瓦台照片比卫星照片详细得多,甚至可以识别1米以内的物体。无人机飞行了约100分钟后坠落,“机体上带有降落伞,这一点说明它是军用的”。有一些人担忧说,如果朝鲜派出的无人机并非侦察机,而是“自杀式”无人机,那就只能坐以待毙。

  尽管韩国军方在公开场合说“无人机属于初级水平”,但认为朝鲜无人机侵犯青瓦台上空的情况极其严重。据悉,韩国政府基于国际法等问题,首先考虑的方案就是采取“类似措施”,即派遣韩国无人机渗透平壤上空,反制朝鲜侦察行动。而且,韩国政府决定今年划拨200亿韩元(约合人民币1.2亿元)预算购入10台以色列产低空雷达和其他监视装备,将其部署在青瓦台等国家重要设施和西部前沿的主要轴线上。

  以色列产的多功能半球型雷达RPS-42使用有源相控阵(AESA)雷达天线,探测距离为30千米,每台售价在9亿韩元左右。韩国国防部官员表示,政府决定紧急划拨预算购买低空雷达,计划今年年内进行性能测试后签署购买合同,明年投入实战部署。

  然而有观点指出,部署10台低空雷达难以阻止小型无人机的入侵。这些雷达探测距离有限,只能保护一些核心设施,若无人机通过江原道山区入侵,雷达则无法侦测到。此外,无人机可以事先设定路径,若无人机绕过有雷达的地区入侵,低空雷达系统则将成为无用之物。军方一位官员表示,若要切实侦测小型无人机,需要部署数百台以上雷达,为此需要投入数千亿韩元的预算。

  延伸阅读

  难发现

  不等于发现不了

  从理论上讲,有动力的遥控航模也是无人机的一种。这类小型无人机的主要特征是雷达特征小、飞行高度低、飞行速度慢,加之主要采取塑料、玻璃纤维、碳纤维等非金属材料制造,雷达反射截面通常都非常小,而且雷达反射信号飘忽不定,自然降低了雷达的探测距离和跟踪的稳定性,还可能因在雷达屏幕上疑似大鸟回波而被雷达操作员忽略。特别是小型无人机一旦进入城市,雷达对其观测时地物杂波极为复杂,地面雷达基本上就无能为力了。

  另外,这类小型无人机的速度非常慢,也使得有效探测“雪上加霜”。一些能有效探测低空小目标的雷达,如气球载雷达、预警机和战斗机的雷达采用了大功率设计,探测距离远,平台高度高,几乎不受目标飞行高度的影响,照理说探测低空目标应该问题不大。但这些雷达为了防止汽车、火车的回波反射造成过多的虚警,雷达往往设置一个速度阀值,把这个速度以下的目标滤除或者不进行显示。这样一来,小型无人机最快航速还不如高速公路上的汽车,很可能就会被雷达滤除出去。

  不过,难发现不代表发现不了。尤其是在野外条件下和相对空旷的场地,现代火控雷达和光电探测装置至少能在10千米左右,可靠发现和跟踪此类目标。对于韩国而言,最大的麻烦在于首都首尔距离朝鲜边界过近,小型无人机瞬间就变成了能够深入对方领导人官邸上空侦察,甚至成为具备对韩方高官“定点清除”潜力的战略级武器了。在和平时期,此类事件政治上的影响造成的后果,甚至比造成具体军事危害的事件更为严重。所以,韩军方才会如此急切的要采取应对措施。

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