海上监视雷达发展现状及趋势研究知远战略与防务研究所/吴新建编译自：

知远战略与防务研究所/吴新建编译

自：泰国“亚洲军事评论”网站2017年9月11日

[知远导读]泰国“亚洲军事评论”网站2017年9月11日发表了托马斯·威辛顿的文章：Big Surveillance for Small Platforms。文章首先分析了海上监视雷达小型化的原因；其次介绍了海上监视雷达小型化方面的要求；然后介绍了针对小型舰艇进行优化的主要雷达型号和功能；最后简单预测了海上监视雷达的发展趋势。文章编译如下：

“亚洲军事评论”网站报道：原先装备大型水面作战舰艇的高性能海上监视雷达，现在越来越多的安装在诸如护卫舰和近海巡逻舰之类的尺寸较小的水面作战舰艇上，使它们的监视能力不断增强。

凯尔文·休斯公司在2016年8月初宣布，新加坡海军将为其即将入役的“独立”级（Independence）近海巡逻舰配备该公司的“鹰眼”（SharpEye）导航雷达，新加坡海军一共采购了8艘“独立”级轻型护卫舰，正在逐步取代其现役的“无畏”级(Fearless)护卫舰。每艘“独立”级轻型护卫舰——同名的轻型护卫舰于2016年5月加入新加坡海军服役——都将配备凯尔文?休斯公司的“鹰眼”X波段（8.5-10.68吉赫）海上监视雷达。新加坡海军选择该型雷达并不令人奇怪，因为轻型护卫舰及其以下尺寸的水面战舰，即排水量3000吨以下的军舰，包括亚太及其他地区的近海巡逻舰正在陆续安装更强大的海上监视雷达。

图1、新加坡海军为其即将入役的“独立”级近海巡逻舰选中了凯尔文·休斯公司的“鹰眼”导航雷达。

那么这种趋势是如何形成的呢？答案就是世界各地的海军被越来越多地要求确保其沿岸地区的安全。在亚太地区，中国所谓的“九段线”（Nine Dash Line）就是明显的例子，它代表着中国在南海的海域和领土主张。“九段线”在亚太地区引发激烈争议的原因是，它与《联合国海洋法公约》规定的几个国家的专属经济区（EEZ，专属经济区是指从测算领海基线量起200海里、在领海之外并邻接领海的一个区域）重叠。例如，菲律宾和马来西亚等多个国家的专属经济区都被中国的“九段线”所覆盖。因此，南海最近发生的事件充分证明了这些国家的沿海地区可能会发生冲突。2015年5月，因为中国海洋石油第981号石油平台在中国南海的西沙群岛附近作业，引发了中国船只和越南人民海军舰艇的冲突，西沙群岛在中国控制之下，但是越南声称对其拥有主权。在这次事件中，越南海军和伴随石油钻井平台的中国船只之间的冲突仅限于撞击和使用高压水管对射，但是这类事件对于日益变化的水域影响极大。

海上监视雷达正变得越来越小

2015年5月的对抗体现了常规巡逻舰艇在这种有争议水域对于海上态势感知的重要性。电子小型化的进展，主要遵循摩尔定律（Moore"s Law），该定律指出，单独一艘船上安装的晶体管的数量每两年翻倍，使得电子线路的尺寸逐渐减小。这对于雷达设计的直接影响就是其电路尺寸减小，从而使为小型舰艇设计的雷达能够比十年前提供更多的功能。对于海军舰艇来说，这种功能的增加为近海巡逻舰和轻型护卫舰探测、追踪地面和空中目标提供了更好的分辨率。在20世纪90年代加入海军服役的海上监视雷达，例如卡斯蒂安光电公司/空客公司的TRS-3D型雷达，能够为大型作战舰艇，如美国海军的“阿利·伯克”级（Arleigh Burke）驱逐舰和“提康德罗加”级（Ticonderoga）巡洋舰提供精良的空中和海上图像。这些舰艇有足够的空间容纳配备大型天线和电子机柜的雷达，如洛克希德·马丁公司的AN/SPY-1B/D型S波段（2.3-2.5 / 2.7-3.7吉赫）雷达，该型雷达包括天线和机柜在内，重达83吨。诸如近海巡逻舰/轻型护卫舰之类的小型战舰可能无法执行弹道导弹防御或舰队防空等复杂任务，尽管其雷达技术非常先进。这是因为它们可能无法安全地容纳大型天线而不危及耐波性，而且难以提供所需的电力水平。例如，AN/SPY-1B/D型雷达之所以能够在舰上提供空中和海上态势的详尽视图，是因为其峰值功率通常高达4-6兆瓦（广义而言，雷达传输的射频能量越大，其探测范围就越大）。

海上监视雷达小型化的要求

空客公司通过书面声明告诉《亚洲军事评论》杂志的记者，雷达针对相对较小的海军作战舰艇进行优化有以下几个要求：首先，天线的高度覆盖要达90度，从而确保雷达尽可能多地监视空域。第二，要能够探测雷达截面小于0.1平方米（1平方英尺）的非常小的物体，同时能够针对“杂波”——雷达探测到的“噪音”——识别出隐藏在波峰中的喷气式划水艇或潜艇的潜望镜等小型目标；第三，要能够探测和追踪诸如掠海反舰导弹之类的小型快速目标。最后，对于小型作战舰艇来说，所有这些能力必须集成在足够小的雷达上，以便安装在舰艇上。

凯尔文·休斯公司市场营销经理史派克·休斯（Spike Hughes）强调了探测低雷达截面目标的重要性，他说：小目标探测对于雷达意味着低雷达截面目标，如硬体充气艇、木船和喷气式划水艇都属于这个类别，它们可以快速或非常缓慢的移动。”休斯先生还指出，雷达能够承担多种任务也非常重要，他说：“海上监视雷达现在必须能够执行多种任务，首先是导航；其次是海上安全，即避免碰撞；第三则是监视任务，通过探测可能对舰艇造成威胁的不对称威胁或非法操作来提供安全。”这种不对称威胁包括水上叛乱分子以及使用小船运送其产品的毒品贩子等。

除新加坡外，马来西亚皇家海军也为其分批入役的6艘第二代巡逻艇（也称为“濒海战斗舰”）采购了“鹰眼”海上监视雷达，这些舰艇将在2020年交付完毕。每艘濒海战斗舰除了配备两部“鹰眼”雷达（一个X波段和一个S波段）以外，还将配备泰利斯公司的SMART-S Mk.2S波段海上监视雷达，该型雷达探测范围为130海里（150千米），能够追踪500个空中和水面目标。泰利斯公司专为小型作战舰艇生产的雷达产品是其NS-100系列雷达。这种雷达采用主动电子扫描阵列天线，能够有效减少其在军舰上占用的空间。据泰利斯公司提供给《亚洲军事评论》杂志的一份声明：“NS-100是一种对于空间需求有限的雷达，可以轻松且快速地安装在军舰上，即使在可用空间有限的舰上也不例外。”NS-100是一种S波段雷达，有效探测范围为107.9海里（200千米），可以提供高达70度的高度覆盖。该型雷达还配备了自动识别系统（Automatic Identification System ，AIS）和广播式自动相关监察系统（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）。自动识别系统是国际海事组织根据《国际海上人命安全公约》(International Convention for Safety of Life at Sea，SOLAS)要求所有排水量超过300吨的船只都要搭载的甚高频（30至300兆赫）发射机应答器，用于发送其身份、位置、航向和速度。同时，广播式自动相关监察系统也是美国下一代航空运输系统空中交通管理基础设施的一部分，该基础设施开发了被世界各地越来越多采用的监视技术——使用卫星导航提供民用航空器识别，通过雷达探测由飞机的广播式自动相关监察系统发射的超高频（300兆赫至3000兆赫）信号。

图2、泰利斯公司的NS-100型雷达为了装备小型作战舰艇而设计，并配备了接收自动识别系统和广播式自动相关监察系统网络信号的设备。

除泰利斯公司和凯尔文·休斯公司之外，为相对较小的水面作战舰艇提供海上监视雷达的还有几家公司，如丹麦的特纳公司（Terma），该公司为英国皇家海军的“河”级（River）近海巡逻舰提供了“斯坎恩特”-4103（SCANTER-4103）X波段（8.5-10.68吉赫）雷达。2014年12月，英国国防部与该公司签署了合同，其中4部雷达已经入役，第5部雷达正在建造之中，另外2部订单中的雷达将于今年开始交付。“斯坎恩特”-4103型雷达的探测范围为90海里（167千米），可同时探测和追踪多达500个地面以及100个空中目标。在亚太地区，“斯坎恩特”-4103型雷达装备了印度尼西亚海军的“法塔西拉”级（Fatahillah）轻型护卫舰以及文莱皇家海军的一艘“达鲁萨兰”级（Darussalam）轻型护卫舰。

欧洲制造商已经成功进入美国市场

欧洲制造商也在新兴市场，特别是美国取得了成功，原先非美国公司一直难以进入该领域。美国海军为“自由”级（Freedom）濒海战斗舰选择了空中客车公司的TRS-3D型雷达。TRS-3D是一种C波段（5.25-5.925吉赫）雷达，监视范围高达97海里（150千米），根据雷达天线上的发射单元数量分为TRS-3D/16型和TRS-3D/32型两种型号，前者的雷达天线上安装了16个发射单元，后者的雷达天线上安装了32个发射单元。除了在美国海军中服役的TRS-3D型（美国海军将其命名为AN/APS-75）海上监视雷达之外，一些“自由”级濒海战斗舰，特别是9号舰“印第安纳波利斯”号（Indianapolis）以及其余4艘订单中的濒海战斗舰将获得改进后的空客TRS-4D型雷达，与TRS-3D系列雷达一样，这也是一种C波段雷达。TRS-3D型雷达和TRS-4D型雷达之间的主要区别在于后者的探测范围更远，可以达到135海里（250千米），并且能够探测和跟踪1000个空中和地表目标。

TRS-4D型雷达配备了主动电子扫描阵列天线，天线上安装了多个发射/接收模块。每个发射/接收模块可以视作一个微型雷达，能够生成、传输和处理自己的射频脉冲。主动电子扫描阵列技术使得雷达能够在诸如空中和地面监视之类的任务之间快速切换，从而实现所谓的“适度降级”（一个发射/接收模块的故障不会导致雷达无法工作）。主动电子扫描阵列（雷达）设计中固有的灵活性使得TRS-4D型雷达可用于诸如舰艇武器火控以及直升机导航等任务。安装在“自由”级濒海战斗舰上的TRS-4D型雷达配备了旋转天线，而安装在德国海军的“巴登-符腾堡”级（Baden-Württemberg）护卫舰上的TRS-4D型雷达则配备了固定式主动电子扫描阵列天线，该级护卫舰共计建造4艘，其中两艘已经下水。空客集团发言人在2015年告诉笔者，目前美国海军还没有计划为前8艘安装TRS-3D型雷达的“自由”级濒海战斗舰改装TRS-4D型雷达。

图3、空中客车公司的TRS-4D型雷达已经被美国海军选中，用于装备其最新型号的“自由”级濒海战斗舰。

美国海军的濒海战斗舰系列包括“独立”级和“自由”级两种型号。就像它的同胞“自由”级濒海战斗舰一样，“独立”级濒海战斗舰配备了欧洲血统的海上监视雷达——萨博公司的“海长颈鹿”AMBC波段海上监视雷达。该型海上监视雷达能够提供97海里（180千米）的监视范围，可以跟踪多达200个空中目标和400个地面目标。“海长颈鹿”AMBC波段海上监视雷达在美国被命名为AN/SPS-77型雷达，其中10部雷达已交付给“独立”级濒海战斗舰建造商通用动力公司。预计另外3部雷达将被安装在2015年4月订购的同样数量的濒海战斗舰上。萨博公司的“海长颈鹿”-1X型雷达也针对相对较小尺寸的舰艇进行了优化。该型雷达于2014年5月投放市场，探测距离达54海里（100千米），可监视100个空中目标和200个地面目标。据信，“海长颈鹿”-1X型雷达正在寻找买家。

类似于TRS-4D型雷达，以色列航空航天工业公司的埃尔塔系统公司为其MF-STAR（多功能监视跟踪和制导雷达）系统采用了主动电子扫描阵列架构，该系统包括两种型号：S波段EL/M-2248型雷达探测距离为135海里（250千米）；EL/M-2258“先进轻量级相控阵列雷达”（Advanced Lightweight Phased Array，ALPHA）的探测距离为65海里（120.3千米），并且使用相位阵列设计而不是主动电子扫描阵列结构。第二种型号雷达的射频能量由同一个源产生，而不是像主动电子扫描阵列雷达那样由每个发射/接收模块产生，然后馈送至安装在天线上的各个发射器。这使得单个发射器输出端发射的射频能够使用相长干涉（constructive interference）的方式进行“引导”。这个过程类似于两个相同极性的磁体相互排斥的过程。因为射频传输可以在不同的振荡阶段被馈送至安装在天线上的各个元件，所以足以迫使射频传输在特定方向上移动。相控阵雷达的优点是，当天线停止旋转时，射频传输仍然可以被引导，确保雷达扩大其视场，而不仅仅直接观察天线前方的视场。与此同时，由于这些雷达不需要大量的发射/接收模块，所以它们能够比主动电子扫描阵列雷达便宜得多。也就是说，它们只能在任何一个时间以单一频率发射，不像主动电子扫描阵列雷达上的发射/接收模块可以在不同的频率上发射，这使得相控阵雷达更易受到干扰。

图4、EL/M-2248型雷达采用了主动电子扫描阵列天线，其尺寸可以缩小，以适应相对较小尺寸的舰艇。

EL/M-2258型雷达装备了以色列海军的8艘“萨尔4.5”级（Sa’ar 4.5）导弹艇。尽管EL/M-2148型雷达通常设计用于排水量超过2000吨的舰艇，但是以色列航空航天工业公司的埃尔塔系统公司海上系统主管吉尔·罗斯（GilRoth）表示，该型雷达具有可扩展性，可装备1600至2000吨之间的舰艇。这可以通过使用较小的天线或平板设计来实现，其中可以将多个面板组合在一起以提供360度监控。罗斯先生补充说，虽然雷达的探测范围可能会随着天线尺寸变小而减小，但其处理能力保持不变。

图5、尽管EL/M-2258型雷达采用相控阵天线，但与使用主动电子扫描阵列天线的EL/M-2248型雷达相反，该型雷达的设计是为了装备相对较小的舰艇。

最后，以色列航空航天工业公司稳定可靠的雷达还包括2014年投放市场的EL/M-2222S“海上卫士”（Nav-Guard）雷达。该雷达采用四个主动电子扫描阵列天线，有4海里（7千米）的探测范围，主要用于为单艘军舰提供短程防御，并可以和莱茵金属公司的“多弹药软杀伤系统”（Multi-Ammunition Soft-Kill System，MASS）配合使用，后者能够采用干扰物、红外诱饵弹以及紫外线对抗措施对抗红外制导反舰导弹。

发展趋势

海上监视雷达技术处于不断发展的状态。休斯先生说，目前的雷达设计人员面临的主要挑战是探测和跟踪无人机的能力。虽然海上监视雷达为了探测诸如直升机和固定翼飞机等传统飞机进行了优化，但是无人机却是一种新的挑战。这种飞机可以很小，并且能够用碳纤维或塑料等雷达波吸收材料制造，因此比较难以探测，同时，它们的数量正在激增。确保海上监视雷达能够跟上未来新出现的威胁的步伐，在很大程度上将取决于其架构的软件定义性质。探测新出现的威胁不需要改变雷达的硬件，只需要改变用于处理雷达反射传输的算法就足够了。正如泰利斯公司的声明中所指出的那样，改变雷达的软件以及使用模块化的硬件组件，允许雷达的物理部件使用“搭积木”的方式进行改变，从而确保用户可以随着新威胁的出现而改进雷达变得更容易、更便宜。（全文完）

(平台编辑：黄潇潇）

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