2016年国外雷达技术新亮点

在信息化作战需求的牵引和雷达软硬件技术进步的推动下，现代雷达正向体系化、认知化、软件化、全数字化、高集成化发展。2016年，国外高端研究机构瞄准反恐安检、隐蔽/低速运动目标检测、导弹制导、高分辨成像等军事需求，研究孔径级同时收发、无源导弹制导、软件化等雷达新体制，探索视频率快速成像、小孔径高分辨成像、极慢速GMTI、高分辨无副瓣波束等雷达新技术，并将“可扩展平面阵列”应用于下一代相控阵雷达，不断推动雷达技术进步，拓展雷达应用范围。

1、美国林肯实验室

1.1、视频率隐蔽威胁目标成像系统

该系统基于多基地开关天线阵列对场景进行相位中心栅格采样，用于合成孔径雷达处理。图中上半部分是系统框图，下半部分是开关天线阵列一部分的图形。

林肯实验室网站2016年11月报道，林肯实验室开发了工作于视频率（成像速度约10幅/秒）的多基地微波快速成像系统原型，并进行了实验验证。该原型系统雷达阵面孔径可安装在墙上或走廊中，利用微波辐射能够穿透衣服和包而被皮肤反射的特性来形成照射目标的微波图像，同时显示隐藏的目标。关键技术包括多基地阵列采样、快速成像技术、模块化设计等。林肯实验室当前构建并测试了一个部分孔径版本（0.25m×0.25m），工作于24-28GHz，实验表明该系统能够形成高保真三维微波图像，并将其中隐藏的物体清晰地显示出来。实验室当前正将该系统升级为一个1.5m×1.5m的全孔径，然后进行能力测试和使用案例研究。林肯实验室视频率隐蔽威胁目标成像系统将使当前微波系统的成像时间由数秒量级缩短到0.1秒量级，且不要求目标在检测时保持静止进行配合，采用COTS硬件成本经济，在大人流量场所安全检测中具有重大应用价值和市场前景。

1.2、孔径级同时收发数字相控阵雷达

该框图显示了数字波束形成和对消是如何应用于孔径基同时收发相控阵的。收发数字波束形成提供相邻子阵之间的空间隔离，而数字接收机为每一发射机提供测量基准，使剩余信号和来自接收波束的噪声进行数字对消。

林肯实验室网站2016年11月报道，林肯实验室开发了一种新型单元级数字相控阵架构来支撑同时收发能力，相控阵孔径被分割成发射子阵和相邻的接收子阵，收发子阵的尺寸和形状可根据需要进行动态配置，从而支持各种形式的天线方向图和整个系统要求的功能，被称为孔径级同时收发。孔径级同时收发利用自适应数字波束形成技术形成高隔离度收发波束，并用其他数字信号处理技术进一步去除接收机中的直达波和噪声，不需要专用辐射器或前端对消电路。当前，林肯实验室设计并建造了一个八通道单元级数字相控阵，能够支持孔径级同时收发架构。孔径级同时收发数字相控阵雷达支持同时多模式、多脉冲重复间隔和低拦截概率波形和多功能阵列，能够完成不间断态势感知和电子战连续干扰响应，将解决长期困扰雷达、无线通信、电子战强自扰情况下同频带共值收发器不能同时工作的问题。

1.3、将“可扩展平面阵列”（SPAR）应用于新型多功能相控阵雷达

2016年，林肯实验室在其新型多功能相控阵雷达中应用美国美高公司研制的SPAR，大幅降低雷达系统体积、重量和成本，同时提升雷达性能。SPAR具有高度集成、模块化设计和数字化控制等特点，可取代传统收发（T/R）组件成为先进相控阵雷达的天线基本单元，使雷达系统体积大幅减小，整体减重超过50%，装配成本至少降低30%，适用于更多舰载和机载平台。

2、英国国防科学技术实验室

2.1、空中持续监视雷达

2016年4月，在英国国防科学技术实验室国防企业中心（CDE）的资助下，伯明翰大学将建造一部用于高空平台的概念验证雷达系统，用于检测密集树丛下的慢速运动目标。该系统名字为SIMITAR（弯刀），是一种多输入多输出（MIMO）阵列雷达，通过产生长虚拟阵列降低物理单元数量，并通过提高动目标指示性能和计算效率维持合成孔径雷达能力，可用于有人或无人平台。初步工作表明SIMITAR雷达不仅方案可行，可在轻型平台如高空伪卫星（HAPS）上工作，而且在性能上具有竞争力。研究已经证明该系统能够检测密集树丛中数十公里以外非常慢速运动的目标（约1m/s）。目前，已制造出一部技术演示样机用于系统测试。

2.2、无源导弹制导雷达

2016年，在英国国防科学技术实验室国防企业中心的资助下，伯明翰大学将开发试验样机验证无源导弹制导雷达（PAMIR）。伯明翰大学打算使用移动通信和导航卫星系统（国际海事通信卫星和铱星）来评估功率可用程度，并测量海面附近的信号功率密度。初步试验表明使用这两种全球卫星通信系统能使雷达系统可靠工作。目前，已开发出来一套试验演示样机和处理算法与代码，并在英国海岸进行了试验，证明了系统是可行的。将来，将会开发出一种工作于运动平台的无源制导雷达系统，能够检测目标，进行粗略坐标估计，该系统不需要开启电子支援接收机，也不受红外或光电传感器的配合。

2.3、高分辨率3D成像激光雷达

2016年，在英国国防科学技术实验室国防企业中心的资助下，QinetiQ公司开发了一种“软件化多功能激光雷达”系统，能够根据任务需求通过软件进行功能配置和重构。该雷达能够完成多个不同的任务，如3D成像、测距、多普勒测量、通信，具有优异的感知灵活性。该系统具有高灵敏度，适用于对传感器尺寸、重量和功耗要求较高的高空平台。软件化多功能激光雷达为持续性监视平台带来新的工作能力，例如，尽管传统3D地图测绘雷达能够发现树丛下的车辆，激光雷达还可以使用震动测量模式确定其引擎是否运行，并可能判别机动车辆的类型。

2.4、小孔径高分辨成像技术

2016年，在英国国防科学技术实验室国防企业中心的资助下，SME光谱医疗公司成功演示了使用SAR、光学相干层析以及商用部件的新型成像方法。光学相干层析是一种新兴技术，被称为光学超声波，SME光谱公司将光学相干层析和SAR进行集成来演示用于空间和国防领域的小孔径高分辨成像技术。该技术将有希望以更小的孔径得到更高的分辨率，例如使用小微卫星产生高分辨图像。

3、美国罗切斯特大学发明可显著提高雷达分辨能力的新型无副瓣波束方向图

阿隆索和帕克正在解释发明的新型高分辨率无副瓣波束方向图

2016年12月，《光学快报》期刊刊登了美国罗切斯特大学电气与计算机工程部教授阿隆索（Alonso）和帕克（Parker）发明的新型波束方向图的文章，能够给雷达声纳成像带来前所未有的精细度。该方向图来自于阿隆索教授发明的一个数学解析解，它产生一束向内崩塌的光波或声波，在纳秒或更短时间内并在该波再次向外扩展之前形成一个非常细的强波束，被称为针形波束。与传统波束方向图的波束形状在辐射过程中保持不变所不同的是，针形脉冲波束方向图是不断缩小的，因此局部性更好、强度更高，具有极好的分辨能力，而且不会产生消耗主瓣能量和造成目标丢失的副瓣。

圆形波前坍塌成无旁瓣针状功率分布的过程