在匿踪科技(雷达、红外线及声纳等)普遍存在的情况之下，雷达持续担任地面、海上及空中战场之主要监视与侦获任务，其精度、范围及目标鉴别能力正透过当前科技发展不断地提升。
雷达科技现况与展望
当前，国际上为防范受到地缘政治与创新科技影响而日新月异的威胁，新式空中与地面监视雷达不断地推陈出新。
就地缘政治而言，现今世界的威胁，可来自规模微小的非国家行为者至大规模之国家。在冷战时期，最危险的想定情境是多种武器联攻击，例如空投飞弹与陆基飞弹。在2000至2010年间，最常见的想定情境是滨海作战，因此雷达必须能对抗地面上的不对称威胁、沿海滩岸威胁及其他细微挑战，例如鸟类乱入干扰等。如今，这两种想定情境都可能发生，同时多种想定混合发生的案例也持续增加当中。
快速进步的匿踪科技、精准弹药、超高速飞弹及无人机等创新科技导致了防御复杂程度增加。此外，创新周期极度短暂，让研发中的破坏性科技常以极快的速度面世。
丹麦雷达公司Weibel Scientific的填隙追踪雷达(GFTR)是BDM应用软件的主要传感器，此为示意图。(Source: Weibel Scientific)
为促使雷达科技进步以利于在战场上占有一席之地，上述都是主要的挑战。前一代雷达科技优势可维持多年不坠，即当技术进展逐渐被超越时，可以透过中寿期提升计划(Mid-Life Updates , MLU)维持领先。全球当前面临的威胁演变速度之快，以至于雷达已无法静待升级计画实施，而是必须不断提高现有能力。因此，综观全球，预计会有一系列新雷达问世，以应对当前的威胁；这些雷达会预先纳入特殊设计，以在全寿期中持续扩充能力。换句话说，雷达能量透过定期增能升级计划(Incremental Capability Upgrades,ICU)得以强化，让所需能力与实际能力持续匹配。反制匿踪战机与飞弹最常见的方法是提高雷达精度，即以增加模块数量扩充雷达能力，同时不断缩小电子模块与散布组件的体积。
上述反制方法主要透过两项参数来实践，即功率与目标观测时间。必须有充足电源供应来维持雷达发射功率不坠，此点应从设计时间就考虑电源供应细节。
此外，设计者为提高发射功率，大幅采用氮化镓(GaN)作为雷达模块基础材料，让能量运用效率更为提升。
对于旋转式雷达而言，采用双轴多波束方式可以延长目标观测时间。铅笔形波束雷达较能频繁观测目标，而多波束雷达虽然目标观测次数较，但累积持续观测时间较长，此有助于提升精度。双轴多波束雷达的设计旨在充分运用上述两种类型优势，并将缺点影响降至最低。现代雷达如德国亨索德(Hensoldt)TRS-4D/TRML-4D系列、法国达利思集团(Thales)地面大师系列、达利思集团荷兰厂NS-50/100/200相位数组雷达及义大利李奥纳多公司(Leonardo)之Kronos主动电子扫描数组雷达系列均更具优势，这些雷达较标准式的双轴多波束雷达更能频繁地观测目标，亦较铅笔形波束雷达拥有更长观测时间。
提高雷达观测次数与精度，可有效侦获接近中的极小型目标，不论这些目标速度为何；此种雷达即便侦获近迫威胁，也能迅速反应。在现代雷达当中，感测度与精度也可透过软件更新而持续提高，而软件开发之目的即在于无限扩充雷达能力。
安装在天线中的每个雷达组件已经全部数字化(不再是电子式)，如同调整雷达波束方位与仰度的过程一般。因此，为应对未来可能面临的威胁，只须更改软件算法即可校正雷达，将发射形做出相应调整，而不必改变雷达系统的实体结构。
几年前，为了具体呈现上述概念，达利思集团荷兰厂与皇家荷兰部队共同进行了一系列测试。他们首先使用固定式的MS-400天线搭配NS-200海上相位数组雷达。测试想定情境包括了模拟舰艇所能面临的最危险状况，其中最引人入胜之项目是测试NS-200雷达性能数据，测试该型雷达在不同状况下，可用电源与软件计算能力所占之比重。测试中特别针对多重攻击实施模拟，其中包括迫炮、火箭、火炮及侵入空域之小型无人机(美国分类1级，例如RQ-11渡鸦[Raven]式无人机)，测试结果十分出色。如今，NS-200系列雷达能追踪至81毫米的迫炮炮弹、预测弹着、判定原始发射点及射击武器阵地位置。以同样精度判断，该雷达可透过微都卜勒效应(Micro-Doppler)辨认出小型无人机。在拦截时，雷达操作手不必切换雷达模式，因其体积搜索功能可针对所有已辨认威胁进行脉络控制(Contextual Control)。在过往，雷达操作手必须选择意欲以雷达锁定之威胁，以设置使用模式，但此做法会有遗漏不同性质威胁的风险存在。
亨索德TRML-4D雷达观测频率较标准双轴多波束雷达高，而观测时间又比铅笔形波束雷达长。(Source: Hensoldt)
因此，透过部署新一代雷达科技，可反制多种武器系统的数次攻击，以集中程度与脉络分析方式处理，从而保持状况觉知与极其快速之反应时间。
随着时间推移，SN -100系列雷达所采用的新一代科技也有助于提升SMART-L D波段长程搜索雷达的能力。其初始版本是被动电子扫描数组(PassiveElectronically Scanned Array,PESA )雷达，标准范围为400公里，可接战65公里的低雷达横截面(Radar Cross Sectio n ,RCS)飞弹。其最新的SMART-L早期预警版本采用了新的双轴多波束架构、氮化镓雷达模块新式数字雷达波软件。此版本让雷达在特定任务的搜索范围显著扩大，特别是针对反弹道飞弹(Anti-Ballistic Missile,ABM)；除了NS-200系列雷达的速度与精度优化之外，新版反弹道飞弹威胁的标准范围从原本的1,000公里增加到2,000公里，而空中监视性能也提高为480公里。此最新版本让雷达得追踪以极高速移动的外大气层目标，包括太空目标。SMART-L早期预警版本尚有地面(F)与海上(N)两种版本，也可做为现有雷达之升级版本。例如：据闻法国与意大利海军有意将四艘地平线级(Horizon Class)防空驱逐舰的传感器升级为早期预警版本。
意大利李奥纳多公司也采用类似方法，其重视战术至战略想定场景的不断演变，而持续投资经费于科技发展与设计，以满足各采购方作战互操作性与数字化的需求。该公司可有效运用自身的主动电子扫描数组雷达技术，奠基于其在罗马晶圆制造厂研发的氮化镓技术，此技术属于欧洲微电子组件领域的独特资产。为此，包括C波段与X波段传感器的Kronos系列，正在海上领域发展Kronos双波段雷达，并且在地面领域发展新的Kronos HP (高功率，将用于其为意大利军方所设计的SAMP/ T地对空系统)雷达。该公司在运用新型海上雷达(包括X、C、L波段传感器系列)所开发的技术同时，也设计出发展蓝图以研发陆基早期预警雷达(建立在已研发的海军Kronos Powershield雷达[L波段]之基础上)。此发展蓝图还规划出完全数字化的RAT-31 D/L传感器设计，即配备全数字收发器模块(使用氮化镓技术制造)之R AT-31传感器。
针对长程作战方面，丹麦雷达公司Weibel Scientific的另一款新创产品是专业的X波段长程雷达，其填隙追踪雷达(G a pFilling Tracking Radar, GFTR)科技奠基于过往二十多年所用于追踪长程飞弹、弹道飞弹及弹头的技术。填隙追踪系列雷达属于世界上最先进的雷达之一，其设计专门用于强化弹道飞弹防御(Ballistic Mis sileDefence, BMD)系统。该公司宣称此系列是第一款雷达结合先进都卜勒技术与脉冲技术的弹道飞弹防御传感器，可提供高精度追踪与独特的鉴别能力。
该雷达可提供军队接战与拦截所需的详尽追踪数据，而公司也强调，先进软件是区别雷达效能差异之所在。因此，该公司亦与洛马(Lockheed Martin)及特马(Terma)公司合作研发陆基整合鉴别系统(Ground BasedIntegrated Discrimination System,GBIDS)；此系统具备长程追踪、鉴别及辨认能力。填隙追踪雷达的4,000公里范围，让弹道飞弹防御传感器系统得以保障大范围区域安全。雷达侦测距离远并且具有高精度代表着一旦辨认目标之后，飞弹即能有效且精准地接战。当敌飞弹从助推器分离并演变成一个或多个弹头或破片时，填隙追踪雷达可以同时追踪与鉴别目标群中的不同目标，此雷达还可以分辨相距1公尺以上的不同目标，并且在2,000公里外追踪速度差异小于每秒1公尺的不同目标，从而鉴别弹头与其他不具威胁的物体。这些特性让填隙追踪雷达可与雷神公司(Raytheon，其因生产监视感测器与终端高空区域防御系统[Terminal High-Altitude Area Defense, THAAD]雷达而夙负盛名)的A N/ TPY-2机动长程空情观测雷达系统分庭抗礼。
未来，雷达将可自主识别、具象战场情况，以及根据当前敌情列举可能行动方案，扮演中层决策者角色。(Source: DVIDS)
现代雷达主要特性
现今一代雷达在软、硬件方面将迎接更多创新技术改变。例如，随着氮化镓技术成为主动电子扫描数组雷达的基本要素，各公司也进一步发展新材料，让未来雷达科技有进一步创新之可能，同时在软件方面，各公司也随着人工智能进步而逐渐开发新的软件功能。
这些公司集团当中，亨索德与达利思等已开始研究并打算将硅锗(SiGe)技术引入收发器模块当中。据闻，亨索德可能会将这些新技术整合至X波段监视雷达当中，例如其以高性能与体积小闻名的PrecISR系列机载多任务监视雷达；达利思也不落人后，已经推出了其应用于无人机的Airmaster-C机载雷达。硅锗技术的潜在优势包括重量减轻、能耗降低及整合自体冷却─「尺寸、重量及功率」(Size, Weight and Power, SWaP)可更低。举例来说，新雷达天线可以透过空气冷却(而不是液体冷却)，就不必安装主动电子扫描数组雷达通常会配置的冷却系统。
就雷达软件方面而言，新雷达的定义是「智慧」雷达；换句话说，新一代传感器将可以透过设计，与其他传感器组成一个广泛的网络，进而增强感测能力，并强化整体状况觉知能力。目前全球对自动化与人工智能的持续研究，将会强化雷达自主辨认、追踪及目标分类能力。例如，亨索德公司想出一种由人工智能算法主导的「认知系统」，其认为这「认知技术」代表着雷达系统能自主鉴别讯号并向操作手与指挥官呈现可可视化的战场图像，包括依可用工具栏举可能解决方案的列表。该系统可以独立运作，亦可与网络中的其他相似系统共同合作，以替参与作战的所有武器装备系统创建一个合成共同图像。因此，该公司的「认知系统」预想是可做出中层级决策的智慧系统，同时仅提出数种选项以供操作手(或现场指挥官)做出最终决策权，如此便能防止指挥官被现今的海量数据淹没，并可大幅缩短战时决策之所需时间。
来源公众号：老地主有余粮
作者简介
Marco Giulio Barone为《德国军事科技双月刊》现任主编。
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