無源雷達的原理分析：雷達不發(fā)射電磁波也能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)

無源雷達的名稱討論

無源雷達(passive radar)，是指這種雷達沒有輻射源，它是借用空間已有的電波，照射到目標(biāo)所形成的回波來探測目標(biāo)。

從雷達的基本原理，從經(jīng)典型式的雷達，來看如今廣受關(guān)注的無源雷達，這兩者的區(qū)別在于其組成部分。經(jīng)典雷達都是由發(fā)射機產(chǎn)生所需頻段的電波，經(jīng)天線輻射到空間，照射待測目標(biāo)。后者卻無發(fā)射機，照射目標(biāo)的電波是借助空間已有的電波，這稱作雷達以外的輻射源。這種雷達稱作無源雷達，也稱作外輻射源雷達(external sources)。由于雷達自身不輻射電波，這就導(dǎo)致雷達定位方法、信息處理等相關(guān)問題也隨之改變。

相控陣?yán)走_

無源雷達原理

從雷達本身看，它是無輻射源，實際上是有源，這源是外部輻射源。另外，這種雷達是一種隱形雷達，雷達的克星反輻射導(dǎo)彈是追蹤雷達輻射波，並對此實施攻擊。無源雷達不向空間輻射電波，也就會讓反輻射導(dǎo)彈找不到雷達所在地，因此無源雷達就是真實意義上的隱形雷達，無須采用隱身材料和減小雷達裝置夲身的散射、反射和繞射波。

除此而外，這種雷達可以看成被動雷達，因為它是不主動發(fā)射，是被動接收。

無源雷達還稱作無源隱蔽雷達和無源相干雷達。這是基于它使用機會輻射源或協(xié)同輻射源工作，這是將來自輻射源的直達波與由運動目標(biāo)的反射波相關(guān)聯(lián)，由已知的收、發(fā)位置作為橢圓面的兩個焦點，構(gòu)成橢面。再通過使用多個輻射源和多個接收機，以確定多個橢面相互交叉點。並確定目標(biāo)方向。最終獲取目標(biāo)位置信息。

總之，以無源雷達冠名較確切，好與有源雷達相區(qū)別。而其它名稱沒有唯一性。外輻射源可以多個，不像早先僅利用唯一外輻射源。

無源雷達的源頭

1.無源雷達的概念是怎樣形成的呢？

早在1922年，美國海軍研究實驗室（ＮＲＩ）有兩位研究人員：Taylor和Young

在進行電波傳播試驗時，用兩部電子裝置，發(fā)射60MHz連續(xù)波信號，在無意中發(fā)現(xiàn)了河中正在航行的木制船，這一收獲成了他們試驗的副產(chǎn)品。

1930年，美國海軍研究室Hyndland等人，在利用測向儀試驗時，偶然間捕捉到3.2公里外的一架飛行的飛機，使用頻率為33MHz。

1932年，Taylor、Young和Hyndland一同用兩部電子設(shè)備，如同現(xiàn)在的雙基地雷達的簡單配置，探測到80公里外的飛機。

2.無源雷達的誕生

在這些工作的基礎(chǔ)上，1933年6月，他們申報了題為“通過無線電波探測運動物體的系統(tǒng)”的專利。該專利的要點是：利用一部無線電發(fā)射臺，發(fā)射連續(xù)波信號，另外配置兩部接收裝置，分別置于兩地，來測量運動物體的回波信號的多普勒頻移，從而確定該物體位置。

應(yīng)當(dāng)指出的是，學(xué)術(shù)界認(rèn)為雷達的創(chuàng)始人是1917年，羅伯特·沃特森·瓦特（Robert Watson-Watt）成功設(shè)計雷暴定位裝置,宣告雷達的誕生。

而1922年，英國馬可尼（M.G.Marconi）在無線電工程師學(xué)會（IRE）領(lǐng)獎時，提出船用防撞雷達測角的建議。發(fā)表演說的題目是可防止船只相撞的平面測角雷達。他提岀的船用雷達的時間也是1922年，與美國海軍研究實驗室的工作，有一定的相關(guān)性，但他們都是獨立工作的。

1935 年,英國的 Arnold Wilkins 首次借助外部輻射源進行了雷達探測研究，這就是著名的 Daventry 試驗。這是無源雷達的真正意義上的試驗。這次試驗在英格蘭中部的北安普敦郡Daventry鎮(zhèn)，采用的輻射源是Daventry和BBC(1.8-30MHz)發(fā)射臺，頻段為短波，接收裝置分別設(shè)置在兩部運輸車上，探測距離12公里外，目標(biāo)是英國皇家空軍（ＲＡＦ）Heyford重型轟炸機。收、發(fā)間距10公里。

在此試驗完成后，于次年成立新型雷達研究所，命名為Ｂａｗｄｓｅｙ，所長由羅伯特.沃森擔(dān)任。此后，英國在東南海岸部署一系列雷達，其中沿Ｃｈａｎｎｅ１海岸部署的就是無源雷達。

3.無源雷達的實用化

在二戰(zhàn)期間，雷達得到快速發(fā)展，無源雷達走向?qū)嵱没?943年，首次用于戰(zhàn)爭環(huán)境的雙基地外輻射源雷達是德國研制的“KleinKeidelberg”雷達，以英國海岸警戒雷達 Chain Home 的發(fā)射機為輻射源，通過安裝在丹麥的接收機來搜尋目標(biāo)的反射信號，這種接收機抗干擾性能較好。對從英國起飛的戰(zhàn)機進行探測和定位，能探測到450 公里外的戰(zhàn)機，精度較差大約為 10km，但在當(dāng)時很好的完成了對盟軍轟炸機的預(yù)警任務(wù)。

無源雷達的“休眠”期

二戰(zhàn)后，全球大規(guī)模戰(zhàn)爭已經(jīng)全面結(jié)束，后來美蘇處于冷戰(zhàn)。我國自建國至改革開放以前，經(jīng)歷了抗美援朝戰(zhàn)爭，到六十年代，經(jīng)歷文革，在這一段時間，全國主要圍繞“兩彈一星”的研制，就是文革期間也沒有停止。

改革開放以后，國內(nèi)各行業(yè)協(xié)會相繼恢復(fù)工作，國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流全面展開。從這方面看，我國雷達學(xué)界對無源雷達關(guān)注很少。但從國際環(huán)境看，戰(zhàn)爭推動武器發(fā)展力量減弱，各主要國家轉(zhuǎn)向空間開發(fā)。

20世紀(jì)50年代中期，研制出實用型艦載相控陣?yán)走_。20世紀(jì)50年代末期，美國研制了有源相控陣?yán)走_。1964年，美國安裝了第一部空間軌道監(jiān)視雷達，用于監(jiān)視人造地球衛(wèi)星或空間飛行器。70年代，英、法、日、意、德、瑞典等也都裝備了相控陣?yán)走_。

衛(wèi)星上天，導(dǎo)彈射程不斷更新，花樣愈來愈多，而雷達的發(fā)展也伴隨著這些研制工作開展和創(chuàng)新。有源雷達是發(fā)展的總趨勢。另外，雷達夲身沒有感受到威脅。自身安全問題不突出。但到八十年代以后，有伊拉克戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭等，隱身飛機、電子干擾、反輻射導(dǎo)彈的出現(xiàn)，雷達倍受威脅，雷達隱身問題愈加突出，雷達機動、多站布防、雷達開機受限等推出，加上數(shù)字技術(shù)、成像技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、電子器件小型化和集成化及模塊化飛速發(fā)展，給無源雷達的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，提供了重要條件。

為什么無源雷達倍受關(guān)注

自二戰(zhàn)以來，德國、美國、前蘇聯(lián)、英國、法國、日本、瑞典、加拿大等國都在研制和發(fā)展自己的隱身技術(shù)。就美國而言已有的隱身飛機和隱身無人機就超過20種，典型的隱身飛機有Ｆ-117Ａ、Ｂ-2Ａ、Ｆ-22、F-35等。還有隱身導(dǎo)彈、隱身艦艇等。

在以往的巴拿馬戰(zhàn)爭、海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭中，Ｆ-117Ａ和Ｂ-2Ａ顯示出很強的隱身能力，像幽靈一般，神出鬼沒，創(chuàng)下了輝煌戰(zhàn)績。它顯示岀隱身戰(zhàn)機具有以往沒有的突防能力、攻擊能力，效費比大大提高，也標(biāo)示著高科技大大增強了戰(zhàn)斗力，給未來的空防系統(tǒng)提出了新的更高要求。

今年2月，英國國防部和BEA系統(tǒng)集團聯(lián)合對外宣布首架隱形無人戰(zhàn)機“雷神”。該機可與美X-47Ｂ和法國研制的“神經(jīng)元”無人機相提並論。這一研制動向表明：無人機以隱身技術(shù)武裝，再加上飛行速度的提升，使其突防能力大增，將成為未來戰(zhàn)場的主力軍。無人機系統(tǒng)有可能成為全球打擊的有效工具。另外，高超音速飛行器的加速研制，這些變化給空防系統(tǒng)提出了新的巨大挑戰(zhàn)。

現(xiàn)代有源雷達面臨如下威脅：隱身飛行器、電子干擾、超低空突防、反輻射導(dǎo)彈、臨近空間的高超音速飛行器。實際上是隱身技術(shù)、高超音速技術(shù)、電子干擾組合使用于各種飛行器身上，再在戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)上靈活機動，例如導(dǎo)彈變軌，子母彈，高超音速飛行器的自主飛行，無人機的“感知化”，無人機低空突防等，這給地面防空系統(tǒng)，特別是雷達，帶來的沖擊和挑戰(zhàn)是巨大的，其應(yīng)對策略必須有大的變革。

過去的局部戰(zhàn)爭的警示和現(xiàn)代的導(dǎo)彈、無人戰(zhàn)機、高超音速飛行器等突防能力的巨大威脅，迫使雷達變革，適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的需要。應(yīng)對這些威脅無源雷達應(yīng)運而生，勢在必然。雖然它不是現(xiàn)在才有的雷達，但它卻富含了現(xiàn)代科技的新元素、新成果，也是多學(xué)科融合的產(chǎn)物。

無源雷達的發(fā)展

1974 年，美國的 Marko 等人利用調(diào)頻廣播臺作為外部輻射源，雙基地接收設(shè)置的無源雷達來測定目標(biāo)的位置。該系統(tǒng)利用互相關(guān)技術(shù)測量目標(biāo)反射信號相對于外輻射源直達波信號的延遲時間，得到目標(biāo)所在的等距離橢圓，再結(jié)合反射信號的到達角測量，即可對目標(biāo)進行定位。

七十年代，捷克臺斯拉公司進行了無源被動探測系統(tǒng)的研究，于 1987 年推出了“塔瑪拉（TAMARA）”系統(tǒng)，據(jù)稱在 1995 年的波黑戰(zhàn)爭中，塞族利用該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)美國的 F-16 戰(zhàn)機，并將其擊落；另據(jù)報道，1999 年參加科索沃戰(zhàn)爭的一架 F-117 隱形戰(zhàn)機，被南聯(lián)軍用薩姆-3 導(dǎo)彈擊落，而發(fā)現(xiàn)該隱形戰(zhàn)機的正是“塔瑪拉”雷達。該系統(tǒng)的外輻射源是探測目標(biāo)自身的輻射。它更新后的移動型，就是 1998 年推出的“維拉（VERA）”系統(tǒng)，可同時跟蹤200 批空中目標(biāo)。

1986 年，英國倫敦學(xué)院大學(xué)（UCL）的 Griffiths 等人，首次利用電視臺信號作為外輻射源，接收為雙基地設(shè)置的無源雷達進行了研究，對信號檢測中的若干問題進行了分析，并指出外輻射源波形的模糊函數(shù)是研究的關(guān)鍵，它決定著距離分辨率、距離模糊間隔、距離旁瓣水平及多普勒的分辨率。

1989年，IEEE國際雷達會議文獻透露，Ｅ.Ｇａｉｇ.Ｔｈｏｍｐｓｏｎ的文章指出：利用預(yù)警機Ｅ-３Ａ的ＡＷＡＣＳ系統(tǒng)和聯(lián)合監(jiān)視目標(biāo)攻擊雷達系統(tǒng)作非合作式輻射源，並利用無源探測方式，探測飛行目標(biāo)。

1992 年，Griffiths 等人提出將衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的電視信號作為無源雷達的輻射源，接收端由接收衛(wèi)星電視信號的直達波信道和接收目標(biāo)反射波的回波信道組成，對兩路信號做相關(guān)處理，之后利用非相干積累來提高處理增益。研究表明對于 100km 外 RCS=20的目標(biāo)，要達到虛警率和90%檢測概率，需要 80dB 的處理增益，然而由于相干積累和非相干積累的時間間隔分別受目標(biāo)多普勒頻移和運動目標(biāo)距離偏移的限制，對于速度為 200m/s 的民航飛機卻只能達到 45dB 的處理增益。該項試驗未能實現(xiàn)在可能的距離上檢測到真實目標(biāo)。

1994 年，在法國召開的國際雷達學(xué)術(shù)會議上，三篇基于電視信號作為外部輻射源的無源雷達論文的發(fā)表，標(biāo)志著無源雷達的研究進入了一個全新的階段。之后，隨著信號處理方法和器件的更新，以及成熟信號處理技術(shù)的引入，世界上出現(xiàn)了幾套典型的外輻射源雷達系統(tǒng)。

1994 年，法國國家航空研究局 研制了以電視臺作為外部輻射源的多基地雷達試驗系統(tǒng)。輻射源是位于巴黎附近的電視臺，接收站位于帕萊素，采用兩副八木定向天線。該系統(tǒng)采用 5 個發(fā)射臺，僅利用多普勒信息進行定位和跟蹤，由于系統(tǒng)跟蹤算法需要較高的信噪比，只探測到距離接收站 5 km 的目標(biāo)。

1994 年，英國防御研究局的 Howland 研制了一套以電視臺作為外部輻射源的無源雷達系統(tǒng)。該系統(tǒng)把法國雷恩的電視音頻調(diào)幅載波作為輻射源，接收設(shè)備包括一對八木天線和一套數(shù)字接收機，通過測量多普勒頻移和到達角（DOA）信息對目標(biāo)進行定位。試驗結(jié)果表明運用現(xiàn)代信號處理技術(shù)和跟蹤算法，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對 260km內(nèi)空中目標(biāo)的探測和跟蹤。

德國研制的無源雷達系統(tǒng)，則把美國的全球定位衛(wèi)星和俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星作為外輻射源。由于導(dǎo)航系統(tǒng)由多個衛(wèi)星組成，可提供多個外輻射源，因此該系統(tǒng)可使用靈活的相控陣接收天線。研究結(jié)果表明，要探測到距離接收站 1 公里遠 RCS=10的目標(biāo)，接收機需要70dB 的信號處理增益。

美國華盛頓大學(xué)研制的 Manastash Ridge 雷達是一部用于對大氣層和電離層進行氣象探測和成像的無源探測雷達。該雷達以西雅圖的調(diào)頻廣播電臺為輻射源，采用兩個接收站：位于華盛頓大學(xué)內(nèi)的參考接收站,用來接收電臺的直達信號，此接收站采用指向增益為 5dB 的對數(shù)周期天線；位于 115km 外 Manastash 山的接收站則捕獲目標(biāo)散射信號，此接收站采用簡單的重疊偶極子天線。該系統(tǒng)用 GPS 來完成兩接收站間的時間和頻率同步，曾成功的探測到 240km 處的目標(biāo)。

1998 年美國洛克希德·馬?。↙ockheed Martin）公司 研制成功的“沉默哨兵”（Silent Sentry）,是一種達到實用化的無源探測雷達。以商業(yè)調(diào)頻電臺和電視信號作為外輻射源。該系統(tǒng)的接收站由相控陣天線、大動態(tài)范圍的數(shù)字接收機、每秒千兆次浮點運算的高性能并行處理器和三維戰(zhàn)術(shù)顯示器組成，通過測量目標(biāo)的到達角、多普勒頻移和目標(biāo)信號與直達波信號到達接收站的時間差，利用無源相干定位（PCL）技術(shù)來對目標(biāo)進行定位與跟蹤?！俺聊诒毕到y(tǒng)的信號源數(shù)據(jù)庫存貯了全球 5.5 萬個商用電臺、電視臺的位置與頻率信息，因此該系統(tǒng)可在世界大多數(shù)區(qū)域使用。該系統(tǒng)對 RCS 為 10的目標(biāo)的探測距離可達 220km，定位精度達到警戒雷達的要求，但還不能滿足跟蹤雷達的要求。

近年來，美國又研制出了第三代“沉默哨兵”系統(tǒng)，新系統(tǒng)的相控陣天線采用仿生學(xué)原理，仿照蒼蠅360°“復(fù)眼”結(jié)構(gòu)，將四面尺寸為 2.5m×2.5m 左右的天線安裝在固定雷達站基座上，可實現(xiàn)對目標(biāo)全方位全天候的監(jiān)視?！俺聊诒狈譃楣潭ㄕ鞠到y(tǒng)和快速部署系統(tǒng)，另外，該雷達還可安裝在飛機和艦船上，能夠?qū)崟r實現(xiàn)對飛機、導(dǎo)彈等空中目標(biāo)的高精度探測，能對 200 多個目標(biāo)實現(xiàn)同時跟蹤，并能區(qū)分出間隔 15m 的兩個目標(biāo)。該系統(tǒng)還曾捕獲 250km 外美國空軍的 B-2 隱身轟炸機。

此外，1999 年美國伊力諾依大學(xué)通過傳感器陣列測量調(diào)頻廣播和電視信號經(jīng)目標(biāo)反射的回波，利用貝葉斯方法實現(xiàn)對目標(biāo)的聯(lián)合跟蹤和識別。另外，該大學(xué)還研究了無源雙（多）基地雷達的成像算法，采用直接傅立葉重構(gòu)（DFT）和基于 wigner-ville 分布（WVD）算法對運動目標(biāo)成像，選用 22 個電視臺和調(diào)頻電臺作為輻射源，利用仿真數(shù)據(jù)研究了成像算法以及發(fā)射臺的位置和系統(tǒng)配置的選擇對成像質(zhì)量的影響。

進入二十一世紀(jì)，外輻射源雷達發(fā)展迅速，許多國家的科研機構(gòu)紛紛把外輻射源雷達作為研究的重點，所利用的外輻射源信號形式也日益廣泛。

2001 年P(guān)oullin提出將 COFDM 調(diào)制的 DAB 和 DVB 電視信號作為外輻射信號，隨后他證實該無源雷達對目標(biāo)具有可檢測性；

Saini 等對數(shù)字電視信號的模糊函數(shù)進行了研究，提出一種失配濾波方法來消除模糊函數(shù)中的干擾旁瓣。

Capria 等利用基于 DVB 電視信號的無源雷達對靠近海岸的移動船只進行了探測試驗，進一步證實基于DVB-T 的無源雷達的可行性。

Conti 等提出一種改善 DVB-T 無源雷達距離分辨率的方法，使 DVB-T 無源雷達對目標(biāo)的成像和識別變的可行。2001 年德國西門子公司研制了利用 GSM 蜂窩基站發(fā)射信號的無源雷達系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對飛機和汽車進行成功探測，還可安裝在預(yù)警機上，對大型空中目標(biāo)探測距離超過100km。

另外新加坡、意大利等國也正在研究基于 GSM 的無源雷達。由于 GSM信號帶寬的限制，該無源雷達的距離分辨率較差約為 1.8km，而第三代（3G）蜂窩移動通信標(biāo)準(zhǔn) CDMA 的帶寬約為 1.2MHz，相應(yīng)的距離分辨率可達 122m，因此，基于CDMA信號的無源雷達的研究也相繼出現(xiàn)。

2007年Guo 等提出基于 WiFi信標(biāo)信號的無源雷達，利用 WiFi 信號探測到室外低噪環(huán)境下的目標(biāo)，隨后他們又對室內(nèi)強噪聲環(huán)境下的目標(biāo)探測進行了研究。

Mojarrabi 等研究了以 GPS 為照射源的無源雷達，并在理論上計算出該雷達的最大探測距離約為 214km。

另外NAVSYS 公司利用含 109 個單元的相控陣接收天線和數(shù)字波束控制，通過提高信號增益來檢測微弱的 GPS 信號，該天線相對于單個天線的增益提高了 20dB，可檢測到單個天線檢測不到的信號。

除了對多種外輻射信號進行研究之外，有學(xué)者還在外輻射源雷達的基礎(chǔ)上提出了新概念，譬如南非的 Inggs 提出無源相干認(rèn)知雷達的概念，該雷達由多個接收站多種輻射源（包括 FM, 手機蜂窩基站，WiFi，其他雷達等）組成，可在干擾、復(fù)雜地形環(huán)境下達到提高雷達性能的目的。各種利用不同外輻射信號的無源雷達可利用感知的方法，檢查頻譜的占用情況及感知外輻射源所處的位置信息，以改善系統(tǒng)的覆蓋性能；

波蘭的 Kulpa 提出 MIMO 無源相干定位雷達的概念，把 MIMO的概念及信號處理技術(shù)引入無源雷達，可增大雷達的監(jiān)視范圍和減少無源雷達的探測盲區(qū)。

國內(nèi)在上世紀(jì)七十年代末，曾進行過利用調(diào)幅廣播能量探測目標(biāo)的研究，受限于當(dāng)時軟硬件的發(fā)展水平，僅做了一些相關(guān)試驗，未能形成實用的系統(tǒng)。

從 2000年起，西安電子科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、國防科技大學(xué)、電子科技大學(xué)、南京理工大學(xué)以及中電科技集團38研究所等單位陸續(xù)對基于調(diào)頻廣播、電視和 GSM手機信號的外輻射源雷達進行了研究,并取得了階段性進展，其中西安電子科技大學(xué)利用調(diào)頻廣播信號首次在國內(nèi)實現(xiàn) 240km 以上目標(biāo)實時航跡觀測和跟蹤。

無源雷達的發(fā)展趨勢

綜上所述，無源雷達的技術(shù)發(fā)展可以歸納為以下幾方面，以探討其發(fā)展趨勢：

(1)無源雷達的外輻射源

無源雷達外輻射源信號有兩類和三種，即探測目標(biāo)如飛機和導(dǎo)彈自身攜帶的雷達、通信、導(dǎo)航、應(yīng)答機等輻射源；另一類是自由空間己有的、長期使用的電波輻射源，如電視、調(diào)頻廣播等，后者又包含已方的輻射源，也包含敵方非合作式的輻射源。

無源雷達常用外輻射源信號主要有：

調(diào)頻廣播信號（ＦＭ）和電視信號（ＴＶ）；早年廣播是模擬信號，如今是數(shù)字廣播信號。

同樣電視信號也是如此,如今是數(shù)字電視地面廣播信號。目前，基于地面電視、數(shù)字調(diào)頻廣播作為外輻射源的無源雷達已引起世界一些國家的廣泛重視。

在外輻射源類型上的更新主要是移動通信、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、衛(wèi)星通信的信號。例如，手機蜂窩基站，WiFi， GSM 蜂窩基站。

新加坡、意大利等國正在研究基于 GSM 的無源雷達?；贑DMA信號的無源雷達的研究也相繼出現(xiàn)。

2001 年，Poullin提出將 COFDM 調(diào)制的 DAB 和 DVB 電視信號作為外輻射源信號，隨后他證實該無源雷達對目標(biāo)具有可檢測性。Saini 等對數(shù)字電視信號的模糊函數(shù)進行了研究，提出一種失配濾波方法來消除模糊函數(shù)中的干擾旁瓣。

模糊函數(shù)是信號研究的關(guān)鍵，它決定著距離分辨率、距離模糊間隔、距離旁瓣水平及多普勒的分辨率。

2007年，Guo 等提出基于WiFi信標(biāo)信號的無源雷達，利用 WiFi 信號探測到室外低噪環(huán)境下的目標(biāo)，隨后他們又對室內(nèi)強噪聲環(huán)境下的目標(biāo)探測進行了研究。

導(dǎo)航衛(wèi)星信號；Mojarrabi 等研究了以GPS信號為外輻射源的無源雷達，

無線通信信號（包括低軌衛(wèi)星信號和高軌衛(wèi)星信號）等.

應(yīng)當(dāng)指出的是，外輻射源類型己擴展為多種型式，這些源能照射的空間，己由低空向中空和高空發(fā)展，或許不久的將來朝臨近空間發(fā)展。另外，無源雷達使用地點己由固定式擴展為移動式，而移動式已包括車載、艦船載和機載。這就意味著無源雷達系統(tǒng)要考慮建立外輻射源的數(shù)據(jù)庫，將己有的外在輻射源的主要參數(shù)、波形特征存入數(shù)據(jù)庫，以備急需。例如美國洛克希德·馬?。↙ockheed Martin）公司 研制的無源雷達“沉默哨兵”系統(tǒng),外輻射源數(shù)據(jù)庫存貯了全球 5.5 萬個商用電臺、電視臺的位置與頻率信息，因此該系統(tǒng)可在世界大多數(shù)區(qū)域使用。

(2)無源雷達的工作頻段；

主要有以下幾種：

1.無源雷達的工作頻段在30ＭＨｚ到3ＧＨｚ，這類輻射源包括

2.數(shù)字音頻廣播（ＤＡＢ，174～240ＭＨＺ）；

3.調(diào)頻廣播（ＦＭ，88～108ＭＨｚ）；美國華盛頓大學(xué)研制的無源探測雷達,調(diào)頻電臺為外輻射源；

4.數(shù)字視頻地面廣播（ＤＶＢ一Ｔ，30～300ＭＨｚ和300～3ＧＨｚ）；

5.衛(wèi)星通信；

6.衛(wèi)星電視ＤＢＳ；

7.全球定位導(dǎo)航ＧＰＳ,GPS信號具有較高的安全性和全天候工作等優(yōu)勢，GPS信號的無源雷達尚處于探索階段。

(3)無源雷達的接收天線型式；

無源雷達的接收天線型式與外輻射源類別、工作頻段、探測距離、目標(biāo)特性緊密相關(guān)。

1994 年，法國國家航空研究局；英國防御研究局釆用八木定向接收天線。

1994 年，英國防御研究局釆用八木定向接收天線,這對于電視信號作為外輻射源的接收天線是較好的選擇。

德國研制的無源雷達系統(tǒng)采用相控陣接收天線。

美國華盛頓大學(xué)研制無源雷達的對數(shù)周期接收天線和重疊偶極子天線。

美國洛克希德·馬?。↙ockheed Martin）公司 研制的無源雷達采用相控陣接收天線。

美國洛克希德·馬?。↙ockheed Martin）公司 研制的無源雷達第三代“沉默哨兵”系統(tǒng)，所用的相控陣接收天線，采用仿生學(xué)原理，仿照蒼蠅360°“復(fù)眼”結(jié)構(gòu)，將四面尺寸為 2.5m×2.5m 左右的天線安裝在固定雷達站基座上，可實現(xiàn)對目標(biāo)全方位全天候的監(jiān)視。

(4)無源雷達的信息處理及其算法

美國洛克希德·馬?。↙ockheed Martin）公司 研制的無源雷達采用每秒千兆次浮點運算的高性能并行處理器。

美國伊力諾依大學(xué)利用貝葉斯方法,實現(xiàn)對目標(biāo)的聯(lián)合跟蹤和識別。另外，該大學(xué)還研究了無源雙（多）基地雷達的成像算法，采用直接傅立葉重構(gòu)（DFT）和基于 wigner-ville 分布（WVD）算法對運動目標(biāo)成像。

應(yīng)當(dāng)指出的是，采用現(xiàn)代信號處理技術(shù)和跟蹤算法,關(guān)系到對空中目標(biāo)的探測和跟蹤距離。

還關(guān)系到對目標(biāo)的顯示和成像。

(5)無源雷達的顯示與成像；

美國洛克希德·馬丁（Lockheed Martin）公司 研制的無源雷達采用大動態(tài)范圍的數(shù)字接收機和三維戰(zhàn)術(shù)顯示器.

美國伊力諾依大學(xué)利用仿真數(shù)據(jù)研究了成像算法以及發(fā)射臺的位置和系統(tǒng)配置的選擇對成像質(zhì)量的影響。

(6)無源雷達的主要探測對象(包括飛機、導(dǎo)彈)

應(yīng)當(dāng)指出的是，無源雷達探測目標(biāo)要包含無人機，而無人機的發(fā)展和應(yīng)用，使其具有大、中、小型；高速和超高速，甚至要考慮探測高超音速飛行器；低空、高空和臨近空間，還有艦船等。

(7)無源雷達的主要性能

1994 年，英國防御研究局對 260km內(nèi)空中目標(biāo)的探測和跟蹤。

1994 年，法國國家航空研究局探測到距離接收站 5 km 的目標(biāo)。

1998 年,捷克臺斯拉公司推出的“維拉（VERA）”系統(tǒng)，可同時跟蹤200 批空中目標(biāo)。是二戰(zhàn)期間德國研制的“Klein Keidelberg”雷達,能探測到450 公里外的戰(zhàn)機，精度較差大約為 10km.

1994 年，法國國家航空研究局研制的系統(tǒng)跟蹤算法需要較高的信噪比，只探測到距離接收站 5 km 的目標(biāo)。

美國華盛頓大學(xué)研制無源雷達,探測到 240km 處的目標(biāo)。用 GPS 來完成兩接收站間的時間和頻率同步.

美國洛克希德·馬?。↙ockheed Martin）公司 研制的無源雷達,通過測量目標(biāo)的到達角、多普勒頻移和目標(biāo)信號與直達波信號到達接收站的時間差，利用無源相干定位（PCL）技術(shù)來對目標(biāo)進行定位與跟蹤。對 RCS 為 10的目標(biāo)的探測距離可達 220km，

近年來，美國洛克希德·馬丁（Lockheed Martin）公司 研制的無源雷達第三代“沉默哨兵”系統(tǒng)，所用的相控陣接收天線，采用仿生學(xué)原理，仿照蒼蠅360°“復(fù)眼”結(jié)構(gòu)，將四面尺寸為 2.5m×2.5m 左右的天線安裝在固定雷達站基座上，可實現(xiàn)對目標(biāo)全方位全天候的監(jiān)視。

“沉默哨兵”分為固定站系統(tǒng)和快速部署系統(tǒng)，另外，該雷達還可安裝在飛機和艦船上，能夠?qū)崟r實現(xiàn)對飛機、導(dǎo)彈等空中目標(biāo)的高精度探測，能對 200 多個目標(biāo)實現(xiàn)同時跟蹤，并能區(qū)分出間隔 15m 的兩個目標(biāo)。該系統(tǒng)還曾捕獲 250km 外美國空軍的 B-2 隱身轟炸機。

總之，無源雷達的主要技術(shù)指標(biāo)體現(xiàn)在：探測距離遠、高精度、實時探測多目標(biāo)（包括飛機、導(dǎo)彈）、全方位、全天候的監(jiān)視、可以固定式和快速移動式並存、可安裝在地面、飛機和艦船上。

(8)無源雷達的研究熱點

無源雷達無法準(zhǔn)確控制外輻射信號的波形和發(fā)射方向，目標(biāo)回波信號受到較強的地雜波和多路徑干擾，無源雷達系統(tǒng)進行微弱目標(biāo)檢測時存在一定的困難。有效的干擾抑制技術(shù)成為無源雷達微弱目標(biāo)檢測過程中急待解決的關(guān)鍵課題.目前抑制這些干擾的方法是合理配置系統(tǒng)、優(yōu)化天線設(shè)計、接收站的地形選擇和信號處理方法等。

電磁干擾的抑制是電磁兼容學(xué)科的研究范疇，可采用接地、濾波、屏蔽等多種方法綜合處理。

多平臺和單平臺情況下，利用到達方向、到達時間差、多普勒頻率差、相位變化率 等多個參數(shù)對目標(biāo)進行無源定位的方法、定位算法、定位精度和性能的研究，也已成為當(dāng)今研究熱點。

多站數(shù)據(jù)融合、多傳感器檢測的多參數(shù)數(shù)據(jù)融合、多頻段同時輻照目標(biāo)，實現(xiàn)探測優(yōu)化和數(shù)據(jù)融合、超寬帶接收數(shù)據(jù)融合等技術(shù)更新，以提高無源雷達的探測和跟蹤精度和分辡率。

雷達系統(tǒng)的電子掃描速度和數(shù)據(jù)采集速率己成為諸多領(lǐng)域應(yīng)用的瓶頸，尚難攻克這一難題。

(8)無源雷達的應(yīng)用

無源雷達的應(yīng)用既可用于軍事，也可作民用。它主要包括：

監(jiān)視港口、機場、發(fā)電廠、水廠和其它要害部門；

空中交通管制；

軍事上可以反隱身飛機；

反隱身巡航導(dǎo)彈；

抗反輻射導(dǎo)彈；

抗敵方偵察；

反干擾；

反低空突防。

總之，無源雷達具有隱蔽性好、機動性強、造價低廉、抗敵方偵察和反隱身等特點。無源雷達具有反偵察、反干擾、反隱形飛機和巡航導(dǎo)彈、抗反輻射導(dǎo)彈、反低空突防方面等諸多優(yōu)勢，是現(xiàn)代雷達研究的一個重要領(lǐng)域。因而受到了各國的重視。能夠在極為惡劣的戰(zhàn)爭環(huán)境中生存,因而引起了業(yè)內(nèi)專家和軍事專家的廣泛關(guān)注.

對輻射源目標(biāo)的無源定位在航海、航空、航天、電子戰(zhàn)等領(lǐng)域都具有十分重要的地位和作用。