UEWR |铺路爪和弹道导弹预警系统的改进型预警雷达(FPS-132) 留言

目前陆基中段导弹防御(GMD)系统的核心雷达基础设施由四部大型相控阵雷达组成。

它们分别是，在北加利福尼亚比尔空军基地的升级后的“铺路爪”，在格陵兰修黎的升级后的弹道导弹预警系统(Ballistic Missile Early Warning System, BMEWS)雷达，在英国菲林戴尔的升级后的弹道导弹预警系统雷达，以及在谢米亚岛的丹麦眼镜蛇雷达。

科德角的铺路爪雷达探测范围

还有两部在阿拉斯加科利尔和马萨诸塞州科德角的铺路爪雷达，预计将分别在2017年和2018年升级并纳入到GMD系统中，这将使GMD系统核心雷达总数达到六部。

这些大型高功率相控阵雷达能够在几千公里范围内追踪导弹和弹头。它们最初不是为弹道导弹防御(主要是弹道导弹预警)的目的而建造的，因此必须进行升级以便并入GMD系统，尽管它们也保留了原来的作战使命。

比尔空军基地的升级后的UEWR

这五部铺路爪和弹道导弹预警系统雷达基本上使用了相同的技术(如T/R模块)，除了弹道导弹预警系统雷达稍大稍强之外，两种类型的雷达几乎是相同的。这些雷达升级和并入GMD系统后，被称为改进型预警雷达(UEWR)，并被命名为 AN/FPS-132。

a. 200MHz带宽仅在雷达法线±22°内
b. 根据铺路爪的探测距离折算 

菲林戴尔改进型预警雷达(UEWR)在英国皇家空军站菲林戴尔。改进型预警雷达构成了BMD传感器基础设施的核心，用于跟踪导弹，但没有足够的分辨率来提供识别能力。

铺路爪和弹道导弹预警系统雷达

铺设爪和弹道导弹预警系统雷达是大型固定地基雷达。圆形铺路爪和弹道导弹预警系统天线阵面的直径分别为22.1m和25.6m。

这些雷达中大多数都有两个天线阵面，每个都覆盖120°方位角，总共覆盖240°方位角。然而，菲林戴尔的雷达有三个天线阵面，能够充分覆盖360°方位角。每个雷达阵面垂直向后倾斜20°，能覆盖3°到85°的俯仰角。 

铺路爪和弹道导弹预警系统雷达都工作在雷达频谱的超高频波段，频率介于420MHz至450MHz之间。该频率对应波长为0.71m到0.68m。铺路爪雷达波束宽度约为2.2°，发射增益为37.92dB = 6194.75。有些稍大的弹道导弹预警系统雷达波束宽度约为2.0°。

铺路爪的每个阵面都有1792个有源发射/接收(T/R)单元和885个无源单元，每个T/R单元都由一个单一的T/R模块驱动。每个有源T/R单元的峰值功率为330W~340W，每个阵面的峰值功率约582kW，对应25%占空比则最大平均功率为每个阵面约145kW。

最初建立时铺路爪雷达在搜索模式下带宽100kHz，跟踪模式下带宽1.0 MHz，但这么小的带宽不具备有意义的识别能力。其最大脉宽为16μs。

这两个弹道导弹预警系统改进型预警雷达的每个阵面都有2560个有源T/R单元和1024无源单元，能够产生850kW的峰值功率和255kW的平均功率，对应30%占空比。

最初建立时这些雷达的搜索带宽从300kHz(菲林戴尔)到600kHz(修黎)，跟踪带宽分别为5.0MHz和10.0MHz，但对识别来说该带宽仍然太小。像铺路爪一样，弹道导弹预警系统雷达的最大脉宽也是16μs。

铺路爪原始技术参数表明该雷达用一个16μs脉冲对10㎡雷达散射截面的目标(如末级火箭助推级)在信噪比S/N = 17.7dB = 58.9情况下法线方向能获得5550km的探测距离。然而由于地球的曲率的原因，很少有对弹道导弹目标探测或跟踪距离大于4500km的情况。对弹头大小的目标(约0.2㎡)，在S/N = 20时铺路爪的最大探测距离约为2700km。更大的弹道导弹预警系统雷达探测距离比前者大27%左右，大约是3400km。

改进型预警雷达(UEWR)

如上所述, 铺路爪和弹道导弹预警系统预警雷达需要升级以便纳入GMD系统。据报道，这些升级措施重新利用了现有雷达站点上大约80%的设备。除了它们新的导弹防御作用之外，改进型预警雷达还继续执行它们原有的弹道导弹预警任务，并且仍然是美国外层空间监视系统的一部分。

根据五角大楼的数据，这些雷达必须进行升级，因为在它们的原始配置中，“这些雷达可以探测和开发与导弹发射有关的物体的近似撞击位置数据，如导弹末级。这一信息不足以供弹道导弹防御系统使用，原因有两个：它在返回到搜索模式之前没有跟踪每枚导弹足够长的时间，而且它不能预测足够精确的弹道参数以实施拦截。”

升级的目的

使雷达能够在更大范围内探测弹头大小的物体，提高雷达跟踪数据的精度以便能够更早地发射拦截器。升级的目的还在于提高雷达区分有威胁性和无威胁性物体的能力，并提供与国家导弹防御指挥系统的实时通信。一份草拟的铺路爪环境影响报告阐明了要替换哪些设备。

“硬件修改包括更换现有的计算机、图形显示器、通信设备和雷达接收机/激励器来执行NMD任务(即对发射用于攻击美国的弹道导弹进行识别和精确跟踪)。

预警雷达软件将被改写，以纳入NMD的功能, 并允许对地平线附近的小目标进行采集、跟踪和分类。改进型预警系统将能够搜索不同类型的导弹，区分敌方目标(如弹头)和其它物体，并利用改进的通信系统向其它NMD单元提供这些数据。” 

尽管有这些变化, “改进型预警雷达的辐射峰值功率和平均功率、雷达天线模式和工作频段跟目前状态相比将保持不变。”具体地说，增加的瞬时带宽仍在雷达分配的超高频带宽(420 MHz~450MHz)之内，因此不需要分配额外的频率。

通过这些升级实现的雷达灵敏度信号和处理能力的提高，预计将增加探测距离并提高跟踪能力，从而使改进型预警雷达能够用于引导拦截器攻击目标。与原有的预警雷达相比，这些变化反映在改进型预警雷达的采集和跟踪要求上。

最初预警雷达的采集要求是“使用中等概率的自动监视在远距离捕获坦克大小的目标”，而对于 改进型预警雷达的要求是“使用BMC3提供的高概率搜索提示在远距离捕获房车大小的目标”。(BMC3，Battle Management Command Control and Communications，战斗管理指挥控制和通信的缩写)

对原有的预警雷达任务的跟踪要求是，“提供足够的准确性以支持ITW/AA警告和评估要求”。(ITW/AA，Integrated Threat Warning and Attack Assessment，集成的威胁警告和攻击评估.)对改进型预警雷达任务的要求也增加了，它必须“通过明显提高准确性和报告概率的方式提供轨迹，以支持拦截器任务确认和发射”。

改进型预警雷达和识别

对应150m、30m和15m的最佳可能距离分辨率，原有的预警雷达跟踪带宽分别为1MHz(三部铺路爪)、5MHz(菲林戴尔)和 10MHz(修黎)。据报道，改进型预警雷达中新的接收机/激励器在频率范围不变的条件下增加了瞬时带宽。因此，对应于最佳可能距离分辨率分别为15 m和5m，改进型预警雷达的瞬时带宽可能在10MHz和30MHz之间。

该分辨率比弹头大，而且大到无法让原有的预警雷达具备远超其将目标归类为潜在威胁或不具威胁的识别能力。改进后的能力仍然不能支持识别，这反映在对原有的和升级的雷达的分类识别需求当中。

对原有的预警雷达的要求是“辨认房车大小的目标”, 而对改进型预警雷达的要求则是“在电离层干扰环境下以非常高的正确分类概率和非常低的错误分类概率辨认似房车目标”。虽然对改进型预警雷达的这种分类要求可能给人的印象是，这些雷达有能力进行有意义的识别，但它实际上只反映了一项要求，即能够滤除不具威胁性的小碎片。

在2004年由政府问责制办公室对前两部将要纳入GMD系统的雷达描述中，改进型预警雷达的识别能力有限是很明显的：

“无论是丹麦眼镜蛇雷达或比尔空军基地的改进型预警雷达都不能实现严格的识别，这是一个只能由X波段雷达来实现的功能。某种程度上，这两种雷达将利用通用‘目标分类’软件，使它们能够将目标归类为有威胁性或者无威胁性。例如，碎片将被归类为无威胁性的，但像巴士和诱饵这样的目标将被归类为有威胁性的。”

根据MDA的传感器程序总监蒂姆·麦克凯格称，这些雷达只能“把目标分为再入飞行器、坦克或残骸”。他接着说，“它们只能将目标对象分成两类”。