卫星MTI雷达:挑战与机遇
曾几何时，大型预警机是现代空中战役最重要的资产之一，凭借其卓越的探测能力与指挥能力，极大的改变了空中战役的格局。几次局部战争表明拥有大型预警机的一方必然对另一方形成巨大的空情优势，预警机可以说是空中力量的倍增器。因此今年来各国都将发展预警机视为空军建设的重中之重，不遗余力的推出各种新型预警机。
但是预警机也有其局限性。当代以F-22为代表的四代机往往具有良好的前半球雷达隐身能力，F-22迎面RCS据称最低可达到-40分贝，即使是-30分贝也比经低RCS处理的三代机低今千倍，一般预警机对其前半球探测距离缩短到近百公里，即使具备大带宽的先进雷达也可能只有一百五十公里左右的探测距离。
而即将服役的五代机拥有更加严格的低RCS设计，比如取消垂尾、机身上侧进气道、经超算电磁计算取舍的隐身外形等等，将进一步压缩预警机的探测空间，并且在远程空空导弹逐渐普及的今天，预警机也将是隐身飞机的重点杀伤目标，而预警机一旦被击落势必对整个空中战役形成战术与心理上的双重损失。
况且预警机在空中进攻战役中很可能是一种暴露攻击意图的反面角色。预警机活动频繁的区域很可能是对方空中战役发起方向，这对全隐身的未来六代机队是不利因素。而且预警机与前出机群的通信也是重要的暴露因素，对方如截获定向通信波束很容易就能推算出接收机在哪个方向，此时预警机不仅起不到空情支援的作用，还在给前出的隐身机群帮倒忙。
在此大背景下美国有意停止发展新一代预警机就情有可原了。美国新一代预警机E-7规格并不太高，如果发展昂贵的多面阵雷达预警机成本又过高。相比预警机，美国重点发展的卫星雷达颇具吸引力，有一些预警机不具备的优势，也有不小的挑战。本博主对卫星运行规律缺乏了解，本文仅分析星载雷达的一些重要特性，及技术上的解决方法。
为解决动目标检测以及箔条、气球等静物与低速目标的排除，星载雷达必然采用脉冲多普勒体制。三种脉冲重复波形中高重频因为严重的距离模糊，而星载雷达副瓣覆盖的速度谱很宽，信号处理过于复杂，且无法检测地面目标，所以基本可以被排除。中重频波形距离和速度都有一定模糊且都可解，但也限制了雷达的探测距离，做火控雷达很好却不适用与远程预警雷达。
剩下的就是低重频的动目标检测雷达。低重频雷达突出优点是具有极高的距离分辨率，波形瞬时带宽达500mhz时可取得厘米级的距离分辨率。这对俯视识别目标非常重要，雷达可以建立距离域的高分辨率维度，识别一些高低落差明显的目标。用超距离分辨率对探测空间分层有助于建立全面的态势感知，有效解决了以往预警机俯仰分辨率不高的问题。
星载雷达的波束以垂直的高角度照射地面，即使进行小角度波束扫描仍然处于近乎垂直俯视状态。这就自然而然的解决了隐身目标的探测问题。隐身目标最小RCS角度一般在前半球俯仰十五度以内，星载雷达探测目标时则完全避免了观察目标强隐身部位，隐身飞机平板状的机身上部完全暴露在星载雷达视野内。
机身上部的几何面积只考察平坦的机翼就有几十平米，连同机身很容易突破一百平方米，这对平流层内雷达来说极其奢侈，即使是探测舰船目标的海搜雷达面对隐身舰也不敢奢望有如此大的反射截面积。再加上飞机上机身表面有一定的曲率，以及垂尾、平尾等部件形成的夹角，还有为高度隐身设计的上方进气道，这些都构成宽角度的额外散射源。
面对几十平米起步的雷达散射截面积，星载雷达的高度选择比较从容，从低轨道的500公里到1000公里都可以选择。平均功率也不需要太大，2kw级别就能取得不错的探测距离。雷达可以选择大瞬时带宽提高抗截获能力，并且可以部署不同轨道高度的卫星预警从战术地空导弹到大型飞机的全面探测链。
低重频波形还很好的兼顾了对地探测需求。坦克之类的地面目标上方散射面积亦达几十平米，因为复杂的炮塔顶部附属物，散射面积更加巨大。而军舰目标则达几千平米，即使是隐身舰也无法避免平面甲板的高散射源，以及桅杆、火炮等部件的复杂角散射。因此星载雷达探测地面、海面目标时只要不受地杂波影响极具吸引力。
星载雷达覆盖范围较大。相比平流层内雷达波束向上而浪费很大的斜角空间，卫星雷达从上往下看大幅度提高了波束利用效率。假设卫星高度800公里、平板天线左右各扫描20度时左右覆盖范围达五百多公里，相当于形成一条宽500公里的探测条带。几颗卫星平行飞行即可覆盖北半球的中低纬地区。而预警机因为活动范围受限探测范围被划分成一个个不连续的半球，效率与卫星雷达无法比较。
卫星雷达虽有上述显著优点，也有不可忽视的问题。相比平流层雷达，卫星雷达任何时候都要面对地杂波的干扰。所以卫星雷达要用高距离分辨率的低重频波形，首先解决掉距离主瓣较远的副瓣回波。低重频动目标检测雷达因为重复频率的关系必然要面对速度模糊及主瓣遮挡的问题，有鉴于此机载脉冲多普勒火控雷达空对空俯视状态从不使用低重频波形，只有采用特殊处理方法的机载侧视预警雷达才有条件采用低重频动目标检测体制。
卫星雷达可以用很高的距离分辨率初步解决主瓣模糊问题，对于非低空目标，地杂波用距离分辨率即可解决，因为目标回波总是高于地面回波。而低空、超低空目标以及山地高原区域的目标，就要用一些特殊方法。比如偏置相位中心的DPCA，用于E2C预警机，效果好但是对雷达飞行姿态有要求。更进一步是E2D预警机的空时自适应处理方法，低重频雷达空时自适应算法复杂度要低于高重频雷达，对于复杂度不宜很高的卫星雷达适用。
卫星雷达还要解决重访时间问题。增加卫星数量是最直接的方法，同轨道上10部雷达不作任何机动就能把重访时间压缩到10分钟以内。如果要求要部署多部雷达，相对简单又高效的低重频雷达确实是很好的选择。原理上讲上世纪美国一些高水平的海上搜索雷达改成电扫天线即可满足要求。而n部星载雷达假使成本与一架大型预警机相当，星载雷达总体更具优势。
