近日，国防科技大学电子科学学院刘永祥教授研究团队在《Laser & Photonics Reviews》上发表了一项突破性研究，在新体制雷达对抗方面具有重要应用前景：他们利用信息超材料成功实现了动态可重构的雷达电磁幻影，能够在雷达图像中实时“凭空造物”，生成物理实体并不存在的高逼真度仿真虚假目标，不仅人眼难辨，连训练有素的人工智能也信以为真。
长久以来，雷达对抗的焦点在于“隐真”—如何降低目标的雷达散射截面积（RCS），使其在雷达屏幕上消失或难以分辨，即雷达隐身技术。然而，随着雷达探测识别技术与人工智能（AI）算法的飞速发展，单纯的“隐身”手段愈发难以适应有效性欺骗的需求，这也使得在“隐真”的同时“示假”成为新体制雷达对抗的大势所趋。传统的示假手段，如角反射器、箔条等被动方式，灵活性差；有源转发式干扰则功耗大、易暴露。更为关键的是，这些方法难以以低成本的方式在高分辨率一维距离像（HRRP），这一雷达自动目标识别（ATR）的核心特征维度上，制造出足以“以假乱真”的动态、高逼真电磁幻影。国防科大的研究团队提出通过信息超材料实现雷达电磁幻影的新方法。他们的目标是让雷达“看到”物理世界中并不存在的高置信度目标，从根本上扰乱其感知与决策链条，即通过对电磁波传播与散射过程的智能调控，实现对雷达感知世界的“重编程”。
所提出的雷达电磁幻影旨在通过将虚拟目标引入雷达图像中欺骗雷达成像系统，从而导致错误的识别结果（图1）。类似于利用异常光传播和人类感知限制的光学错觉，雷达幻影的产生从根本上依赖于对雷达回波信号的人为调制和雷达信号处理算法中的漏洞利用。传统的基于被动反射器的方法由于其固定的结构配置而受到功能刚性的影响，而有源方法涉及信号的主动发射，这不仅会导致额外的成本，而且还会增加暴露的风险。相比之下，作为数字可重构电磁反射器的信息超材料在多维波操纵方面提供了前所未有的能力，在雷达目标特征的动态控制方面显示出巨大的潜力。然而，现有的基于空间编码的技术依赖于静态幻影模板，限制了它们生成动态可重构雷达幻影的能力。在非合作情况下，时间调制策略容易受到同步误差的影响，在这种情况下，雷达脉冲的到达时间是不可预测的，可能会导致调制失配和图像失真。
图1 基于信息超材料的动态可重构雷达电磁幻影概念图
时空编码编织“电磁幻影”
研究团队的核心创新，在于一套完整的“目标特征提取-编码序列生成-电磁幻影合成”技术链。
首先，基于几何绕射理论（GTD）模型，从真实车辆等目标的HRRP中，精准提取出其关键电磁特征——散射中心的数量、距离和强度。
随后，设计异步频率调制的空时编码序列。与需要与雷达脉冲精确同步的传统方法不同，这项技术提出的异步调制策略，通过给超表面不同单元分配略有差异的调制频率，使得其在非合作、雷达脉冲到达时间未知的条件下，依然能稳定地在HRRP上生成多个位置可控的“虚假散射点”。这些虚假散射点的分布模式，完全由从目标特征中反演出的编码序列控制（图2）。
最后，通过一块1比特（0°/180°相位切换）的数字编码超表面，将编码序列施加于超表面单元上。超表面的每一个单元在高速FPGA的控制下协同工作，共同对入射的雷达信号进行调制，使得回波信号蕴含目标结构特征。
图2 散射中心模型指导下的异步调频空时编码序列设计：a)基于超材料的雷达信号调制；b)时域波形特征；c)频谱特征；d)依赖于调制的时域分布；e)HRRP调制结果；f)散射中心模型制导序列设计。
实验验证：欺骗雷达，更欺骗AI
在实验中，研究人员利用X波段（8-12 GHz）超表面阵列，针对5种不同散射中心分布的目标模型，成功合成了对应的HRRP幻影。
实测的HRRP与理想目标的HRRP之间的相关系数均超过了0.95。这意味着，在雷达图像上，超表面这一简单物理点，被完美“伪装”成了具有复杂结构的车辆等目标（图3）。
更令人印象深刻的测试在于欺骗人工智能。研究团队使用预训练的人工神经网络（ANN）分类器对生成的HRRP幻影进行识别。
结果显示，ANN以极高的置信度将这些幻影分类为真实的车辆目标。这充分证明了该电磁幻影技术在特征层面的高度逼真性，其欺骗能力已不局限于传统信号处理层面，还可以欺骗基于深度学习的智能识别（图4）。
图3 超材料调制生成HRRP的实验验证：a)实验配置；b)超材料前视图；c)超材料后视图；d)超材料单元性能；e)未调制的HRRP；f)-j)生成特定的HRRP：第1列：具有不同空间分布(点数、位置、强度)的散射中心模型。第2列：理想的HRRP。第3列：超材料单元的异步调制分配。第4列：实验测量的超材料生成的HRRP。第5列：理想的和测量的HRRP结果及其相关系数的比较。
图4 基于人工神经网络的超材料调制产生HRRP的验证：a)超材料生成在不同位置的HRRP测量结果（对应目标4）；b)超材料在五个不同的雷达线性调频脉冲下生成的HRRP测量结果（对应目标5）；c)通过将验证集输入到预先训练的神经网络中而得到的混淆矩阵；d)，通过将测试集输入到预先训练的神经网络中而得到的混淆矩阵。
攻防博弈的“矛”与“盾”
这项研究的学术价值，深刻地体现在攻防两个方面。
在雷达对抗方面，可以以低成本方式在真实目标周围营造出一个充满虚假目标的“电磁迷雾”，极大增加敌方雷达识别、锁定和打击真正目标的难度与成本，提升己方生存能力。
在雷达感知方面，它则是绝佳的雷达系统“压力测试”工具和对抗样本生成器。可以用于模拟各种各类假目标，用于训练和检验己方雷达系统及AI识别算法的抗干扰与反欺骗能力。
这项成果，将超表面从传统的波前调控，推向对目标电磁特征的动态精确模拟，实现了从“调控波”到“塑造目标”的跨越，是信息超表面在雷达领域应用的标志性进展。
尽管已取得突破，研究团队在论文中也指出了未来的方向。例如，当前工作主要模拟了目标的一维距离像特征，未来需要向二维像乃至三维像特征模拟拓展；同时，探索极化域、频域等多维度的联合调控，将能生成更为复杂、稳健的电磁幻影。
参考文献：
S. Yu, J. Guo, D. Guan, Z. Liu, and Y. Liu, “ Information Metasurface-Enabled Dynamically Reconfigurable Radar Electromagnetic Phantoms.” Laser & Photonics Reviews (2026): e02619. https://doi.org/10.1002/lpor.202502619
