1.3 雷达辐射式仿真场景及信号处理技术现状
1.3.1 雷达辐射式仿真典型应用场景
在雷达辐射式仿真中，不同的仿真场景需要采用不同的微波暗室和信号体制。在导弹防御雷达应用场景中，导引头雷达系统在对目标进行探测时，需要根据探测结果实时调整自身姿态，完成目标打击。此时，常采用三元组阵列模拟目标位置变化，对导引头雷达系统的探测性能进行仿真和性能评估。作为防御方的雷达系统，需要对导弹的姿态特征、弹体分离特征、运动特征等进行精确的探测和分析，从而为己方防御提供数据支撑，此时就需要利用辐射式仿真开展目标特性测量等试验。此外，随着雷达对抗愈演愈烈，利用辐射式仿真实现雷达对抗的等效模拟十分必要，不同调制样式的雷达脉冲是进行对抗博弈的重要方式，因此，将真实雷达脉冲用于辐射式仿真，进而开展目标探测及雷达对抗性能分析值得深入研究。
本书主要针对导弹攻防场景，开展辐射式仿真应用研究。为了防御空间威胁目标，美国大力发展导弹防御技术，已建立多层次、一体化导弹防御体系，如图1.19所示。
图1.19 美国导弹防御体系
2017年1月29日，由美国与日本共同研制的海基拦截弹“标准-3 Block 2A”在太平洋海域试射成功。2017年5月31日，美国成功完成拦截洲际导弹试验，同年在韩国部署了萨德反导系统。由以上频繁弹道导弹与导弹防御技术试验活动可以看出，导弹防御技术在国土防御和地区防御的重要性，弹道导弹与导弹防御技术是维护空间安全和国土安全的核心和关键。
导弹突防采用隐身技术、无源假目标、有源假目标、碎片等反识别手段，及时发现和准确识别来袭目标是防御系统实现有效拦截的前提和基础。空间目标识别技术直接决定了导弹防御系统能否有效识别和拦截来袭导弹，是导弹防御的基础和前提。雷达是导弹防御系统的核心传感器，具有可全天候工作、探测距离远、识别精度高等优点。美国建立了海基X波段雷达、宙斯盾系统雷达、萨德系统雷达、爱国者系统雷达等多层次的空间目标雷达探测与识别体系，在夸贾林环礁建立了里根反导试验场（见图1.20），并不断加强雷达对空间目标的探测和识别能力，以应对突防反识别能力不断增强的弹道导弹。
图1.20 美国里根反导试验场空间监视雷达发展路线图
弹道导弹为了提高与导弹防御系统的对抗能力，通常采用真假多目标突防手段，在防御系统的光学、雷达传感器中呈现多目标的态势。雷达传感器是导弹防御系统中的核心传感器，是弹道导弹面临的最大的探测和识别威胁。针对导弹防御系统雷达，弹道导弹在突破导弹防御系统过程中采用的多目标，主要包括真目标本体、无源假目标、有源假目标等，如图1.21所示。其中，目标本体采用多种电磁超材料、电磁吸波材料等电磁特征控制手段，实现高隐身性能；无源假目标主要包括多种模拟真目标本体电磁特征的假目标，使导弹防御系统雷达无法辨识真目标和无源假目标；有源假目标主要包括欺骗式电子干扰装置生成的多种电子假目标，干扰导弹防御系统雷达探测和识别，从而掩护真目标。
图1.21 导弹突防多目标示意图
主动防御即在空中将导弹摧毁，从而避免导弹对地面造成损伤，是目前广泛发展的导弹防御手段。主动防御系统可以根据导弹的飞行阶段进行划分，弹道导弹的飞行阶段可以划分为弹道助推段、弹道中段和弹道末段，如图1.22所示。
图1.22 弹道导弹飞行轨迹
导弹助推段的拦截系统由于要考虑到导弹拦截反应时间短、导弹发射地点距离远等问题，因此拦截系统通常以机载为主，从而实现灵活的机动能力。导弹助推段主动防御系统如图1.23所示。
图1.23 导弹助推段主动防御系统
弹道中段飞行持续时间长，弹道可以根据长时间的观测估计出微动等特征，用来区分真假目标，因此中段反导是导弹拦截的重要手段。目前，美国标志性的弹道中段拦截系统主要分为海基弹道导弹拦截系统和地基弹道导弹拦截系统。其中，地基弹道导弹拦截系统在2002年由国家导弹拦截系统更名为陆基导弹拦截系统，用以区分与海基导弹拦截系统和空基导弹拦截系统的不同。目前，美国为人所知的宙斯盾弹道导弹拦截系统就属于海基中段弹道导弹拦截系统，该拦截系统从1999年到2008年总共进行了20次拦截试验，其中16次获得成功，4次失败。宙斯盾弹道导弹防御试验和中段弹道导弹拦截系统分别如图1.24和图1.25所示。
图1.24 宙斯盾弹道导弹防御试验
图1.25 中段弹道导弹拦截系统
末段弹道导弹拦截系统用来拦截大部分的空中威胁目标，如末段弹道导弹、巡航导弹和空对地制导导弹等。因此，各国都在末段弹道导弹拦截系统的研制上投入很多，目前比较成熟的拦截系统有爱国者（PATRIOT）、扩展中程防空系统（MEADS）、SAMP、ARROW、THAAD、S-300等，如图1.26所示。
图1.26 末段弹道导弹拦截系统
美国MD系统中各雷达不是独立工作的，而是由指挥控制交战管理与通信（Command and Control Battle Management and Communications，C2BMC）连接成一个有机整体。图1.27所示为MD系统对弹道导弹的全程跟踪、拦截示意图，该场景涉及了UEWR（Upgraded Early Warning Radar，早期预警雷达）、Aegis、GBR三部雷达。
图1.27 MD系统对弹道导弹的全程跟踪、拦截示意图
图1.28来源于美国C2BMC资料，涉及了导弹防御系统中的六部雷达，显示了它们的工作区域是重叠交错的，构成了雷达组网模式。
图1.28 六部雷达的工作区域示意图
归纳起来，导弹防御雷达应用场景具有如下特点。
（1）先进相控阵雷达是导弹防御系统的核心，信号样式以调制脉冲为主。
（2）雷达组网探测形成全空域覆盖能力。
（3）高动态、多目标是导弹防御的主要挑战。
（4）协同对抗是主要威胁。
辐射式仿真的重点是构建的电磁环境、目标和雷达能力符合现实场景，因此在构建辐射式仿真场景时，应尽量逼真地模拟雷达信号样式、工作模式等。