2024年10月17日，《南华早报》以“中国北斗雷达能探测F-22隐身战斗机吗？”为题，报道了中国已经开发了利用北斗导航卫星系统探测隐身战斗机的技术，引发各大外媒的关注，纷纷转载，一时引发热议。
■《南华早报》关于中国利用北斗导航卫星探测隐身战斗机的报道。
自美军F-117隐身战斗机在海湾战争中取得辉煌战果以来，隐身战机以其来无踪去无影的独特能力牢牢占据军事科技的前沿位置，而如何克制隐身战机也成为各国防空战法研究的重点课题，在隐身技术有关的攻防两端取得的任何研究成果都会引起相关领域的高度关注。中国利用北斗卫星研究反隐身技术自然成为爆炸性新闻，外媒使用耸人听闻的字眼加以描述，比如《欧亚时报》就形容此项技术是Groundbreaking（开创性的）。那么，中国的北斗系统真的会让F-22无所遁形吗？它是否确如报道所称“石破天惊”地“改变了游戏规则”？
■《欧亚时报》以“开创性”这样的字眼形容中国的“北斗雷达”。
要想解答上述问题，还需要从反隐身技术本身说起。军事装备发展史就是一部矛与盾交替上升的技术发展史。在F-117如入无人之境般穿梭于巴格达夜空，宣告隐身战机时代的降临，也同时开启了隐身与反隐身的技术对决。当前常说的隐身技术更确切地说是雷达隐身技术，尽可能减弱目标的雷达反射信号特征，使雷达无法准确捕捉和识别目标，从而达到“隐身效果”。同样，反隐身技术也需要从雷达入手，努力提升雷达对隐身目标的捕捉能力。目前通过巧妙运用雷达实现反隐身的技术方案主要有四种，即米波雷达、多方向探测、双基地雷达和被动雷达，下面我们一一介绍。
米波雷达
隐身飞机表面涂有吸波涂料，能够吸收雷达波，减弱反射信号，涂层厚度要求达到入射雷达波波长的四分之一左右。目前吸波涂料针对的雷达频率大多在1~20GHz范围内，对工作频率为30~300MHz的米波雷达，其吸波性能大大下降。另外，隐身飞机具有与米波波长可相比拟的外形尺寸，会形成谐振区，在米波雷达照射下回产生较强的回波信号，足以令其隐身技能破功。截至目前，在反隐身战机的实战中最成功的战例就是由米波雷达创造的。
■中国研制的YLC-8E米波雷达，据称是全球首款机动型反隐身雷达。
F-117在1991年“沙漠风暴”中的锋芒初露有多么耀眼，它在1999年贝尔格莱德上空的折戟沉沙就有多么意外。关于被北约空军按着摩擦的南联盟如何打下“来自未来”的隐身战机一度流行过各种说法，甚至包括荒诞不经的“AK-47击落说”，但是在米波雷达加持之下的地空导弹才是立此奇功的真正主角。
1999年3月27日，参与空袭南联盟的4架美军F-117战斗机在未得到电子战飞机伴随的情况下，从意大利阿维亚诺空军基地起飞，经空中加油后飞向攻击目标贝尔格莱德。其中2架F-117从城市东北方向进入，完成投弹后取西偏西北方向返航，在贝尔格莱德郊区进入了南联盟第250防空旅第3连的防区。
■苏制S-125“涅瓦河”地空导弹，为苏联研制的第二代地空导弹，北约代号萨姆-3。
该连装备的苏制萨姆-3“涅瓦河”地空导弹原本标配P-15分米波目标搜索雷达，对米格-21大小的飞机的探测距离为140千米，且雷达波频率容易遭致北约AGM-88“哈姆”反辐射导弹的打击。战前，这支部队将P-15临时更换为P-18米波雷达，后者对米格-21大小的飞机的探测距离达到了270千米，其发射的米波不仅不在“哈姆”导弹的目标频谱之内，还对隐身飞机具有探测能力——这正是击落F-117的胜利之钥。
■苏联P-18米波目标搜索雷达，南联盟防空部队临时更换雷达收到奇效。
在贝尔格莱德遭到空袭之时，第3连即打开P-18雷达，不久后发现朝己方防区飞来的2架F-117，剩下要做的事情就是一俟目标进入合适的距离就打开火控雷达加以锁定并开火了。“涅瓦河”地空导弹的RSN-125“低击”火控雷达的作用范围是一个内径8千米、外径14千米的圆环，发射的厘米雷达波理论上并无反隐身能力。当编号82-0806、呼号Vega 31的F-117渐渐接近时，第3连连续两次短促打开火控雷达，试图对其锁定都未能成功，在冒险第三次开机后才堪堪逮住目标，随后2枚导弹迅速升空，笨拙的F-117既没有导弹告警装置，也没有像样的机动能力，被击落的命运已经无可挽回。
■如今已经成为博物馆展品的F-117座舱盖残骸。
尽管个中细节仍嫌模糊，但此战经过南联盟的大力宣传已广为人知，相对而言F-117在南斯拉夫上空遭到的另一次重击就显得岌岌无名了。
据称此事件发生在1999年4月30日，2架从德国斯潘达勒姆空军基地起飞的F-117飞临贝尔格莱德执行轰炸通信设施的任务。在编队从城市西郊向北飞行进入投弹航线时，伴随掩护的F-16CJ“野鼬鼠”电子战机发出了“导弹来袭”的警报，尽管如此，F-117僚机还是规避不及，导弹在该机附近爆炸，虽然没有当即坠落，但机体遭受重创，蹒跚飞到预定的空中加油地点与长机汇合。由于伤势过重，难以稳定飞行，在加油过程中僚机一度失去高度，导致油嘴脱落，燃油溢出。最终，该机在长机伴随下总算捱回斯潘达勒姆空军基地。据信，这一战果也是在P-18雷达的帮助下取得的。
■F-16CJ是基于F-16战斗机改装的电子战飞机。
总之，实战证明米波雷达具备发现隐身飞机的能力。尽管贝尔格莱德郊区的战例中P-18对隐身战机的发现距离只有约25千米，也足够防空部队在一定的运气眷顾下祭出致命一击。
多方向探测
前文提到，隐身飞机的隐身性能存在频谱上的局限性，比如在米波照射下就会大打折扣。同时须知，即使在理想的雷达波频段中飞机的隐身性能也具有方向性，一般而言就是飞机的正前方隐身效果最佳，侧方次之，后方最差。这是因为从原理上讲，隐身效果的达成就是尽可能多地将入射雷达波反射到其他方向去，以避免其原路返回到雷达接收天线上，而隐身飞机在作战中一般以机首对敌，故将前方的来波反射到其他方向自然具有最高的优先级。换而言之，这些飞机所披的隐身斗篷有厚薄之分，全身上下并非全无破绽，尽可能从多个方向对其进行雷达照射，就能提高破除隐身的概率。
■F-117隐身战斗机正面的隐身性能最好，但侧面和后面隐身性能减弱，容易暴露。
前述南联盟击落F-117的战例亦是对此思路的实践，尽管运气占了很大的比重。关于此战例的细节，有一种说法是南联盟在意大利阿维亚诺空军基地附近埋伏了眼线，F-117出击的时间和没有电子战飞机护航的信息都被及时传递回第250防空旅第3连，该连曾苦练快速机动和展开，得以在对手的惯常航路上精心设置了防空阵地，从而及时通过P-18米波雷达发现了目标，趁F-117开启弹舱投弹，破坏隐身效果的几秒钟窗口期用RSN-125火控雷达实现了锁定。相比之下，另一个种说法更加靠谱，即第3连从未获得过F-117出击的情报，其阵地也从来没有根据敌情重新设置过，F-117从东北方向突入贝尔格莱德上空，投弹完毕返航时在城市西郊恰巧飞经第3连防空圈。在最初进圈之时，F-117近似机头对敌，尚具有足够的隐身效果，所以第3连的火控雷达两次开机都归于失败，随着飞机向西飞行，F-117渐渐暴露出隐身效果欠佳的侧后方，从而被第3连火控雷达的第三次开机抓住了软肋。
■F-117返航途中进入南军防空火力圈的示意图，当侧面正对雷达时其隐身效果降低，从而被南军火控雷达锁定。
在1999年4月30日F-117被重创的战例中，美军编队长机飞行员也曾说过，在敌人防空圈里执行任务时隐身飞机应该保持在自动驾驶模式，避免飞行员手动进行转弯和侧飞，因为那样可能会将隐身效果更差的角度暴露给虎视眈眈的防空雷达。所以，即使没有米波雷达，增加雷达数量也有助于加强从不同方向探测隐身战机的能力。基于此思路，可以衍生出更多的雷达设置方案。
双基地雷达
既然在不同的地点布置雷达的目的是从更多角度接收隐身飞机反射的雷达波，那么完全可以对雷达系统做进一步精简，通过在两处不同地点配置联动的两部雷达，从而提高对隐身飞机的探测能力，这就是双基地雷达概念。具体而言，在A地点的雷达只有发射系统，在B地点的雷达只有接收系统，收发系统之间一般有数据链相连以实现信号同步。A、B之间的距离也被称作“基线距离”，一般情况下基线距离越大对隐身飞机的探测效果越好。当双基地夹角（即下图中BISTATIC ANGLE）大于135°时，构成前向探测模式。反之，构成后向探测模式，而常见的单基地雷达也可以视作工作于后向探测模式之下。
■单基地雷达（上）与双基地雷达（下）的工作模式对比。
在前向探测模式下，目标对电磁波的衍射占主导，尤其当双基地夹角接近180°时，目标边缘对电磁波的衍射效应较强，在目标后方产生“阴影”，称为“前向散射场”，此时目标雷达截面积（Radar Cross Section, RCS）剧增，且与目标材料无关，因此该模式下的双基地雷达对于反隐身和小目标探测具有天然优势。相较于前向探测模式，后向探测模式有更高的灵活度，技术更成熟，但目标的隐身材料和隐身结构在此模式下仍能发挥相当的作用，因此该模式对隐身目标的探测能力较前向探测模式为差。
另外，收发分置两处，不仅减少了雷达系统被反辐射武器一锅端的风险，也增加了对敌方电子干扰的对抗能力。如果接收天线设置在发射天线的地平线之下，还可以有效地增加探测超低空突防敌机的能力。
■2021年台军在澎湖列岛部署的机动双基地雷达，号称可以探测歼-20战斗机。
乍一看，双基地雷达似乎是比单基地雷达更先进的概念，实际上将收发系统分置的雷达体制是已经诞生百年的前度刘郎。早在1922年美国海军飞机实验室的研究人员就利用分处河流两岸的发射机和接收机完成了对河中航船的探测。英国沿海部署的米波警戒雷达网中，邻近收发基地相距40千米，在二战中针对德军飞机起到了重要的预警作用。其他如法国、苏联、德国等军事大国在同一时期也研究和部署过双基地雷达。只不过随着1936年雷达分工器问世以来，收发合一的单基地雷达逐渐占据主流，双基地雷达的发展式微，直到上世纪50、60年代方才重获青睐。有意思的是，人们耳熟能详的半主动雷达制导导弹就是采用双基地雷达工作模式。
被动雷达
在双基地雷达的应用中，常把发射雷达波，容易成为反辐射导弹打击对象的发射机部署在较为安全的后方，将被动接收回波，更为隐蔽的接收机置于前沿。那么，何不干脆取消发射机，利用其他系统发出的电磁波作为平替？事实上，这种模式被称为被动雷达，或无源雷达、外辐射源信号雷达，可以视为由双基地雷达衍生的雷达探测模式，而且也不是什么新鲜概念，其历史可以追溯到二战之前。
■二战时期德国空军“克莱因·海德堡”被动雷达的工作原理图。
1935年，英国在试验中利用BBC短波无线电广播电台为照射源探测到10千米以外的轰炸机。二战中，德国开发了可实用的“克莱因·海德堡”（Klein Heidelberg）被动雷达系统，暗中利用英国“本土链”（Chain Home）海岸警戒雷达为照射源，接收机通过测量目标回波与直达波的时间差以及目标回波到达角进行目标定位，对飞越英吉利海峡的盟军轰炸机群实现预警。由于被动雷达不会主动发出信号，相对“沉默”，难以察觉，盟军直到诺曼底登陆后才发现英国雷达信号反被德军利用的秘密。
■二战时期英国部署在海岸地带的“本土链”防空警戒雷达。
经过一段时间的停滞后，被动雷达的发展在上世纪80年代重新复苏，如英国伦敦大学学院测试了以模拟电视伴音信号为照射源的被动雷达，成功探测到目标。90年代后期，美国洛克希德·马丁公司开发了基于调频广播信号的商用被动雷达系统，即“沉默哨兵”（Silent Sentry）。“沉默哨兵”系统的信号源数据库存贮了全球5.5万个商用电台、电视台的位置与频率信息，因此可在世界大多数区域部署。据报道，该系统对RCS为10的目标的探测距离可达220千米，定位精度达到警戒雷达的要求，但还不能满足跟踪雷达的要求。后续发展的第三代“沉默哨兵”系统，据称还曾捕获250千米外的美国空军B-2隐身轰炸机。
■美国空军士兵在维护“沉默哨兵”被动雷达系统的接收天线。
随着进一步发展，被动雷达的发射源愈发五花八门，除了电视和广播的模拟信号，还可以是LTE移动通信信号和WIFI信号。在本文开头提到的新闻报道中，所谓中国开发出利用北斗系统探测F-22的技术，本质就是以太空中的导航卫星为照射源的被动雷达，即反隐身技术拼图中的GNSS（全球导航卫星系统）外辐射源雷达系统。
1995年，德国科学家率先进行了基于GPS的探测实验，观察到由于目标遮挡导致GPS接收功率出现明显损失，证明了系统原理的可行性，2012年又发现目标遮挡还会造成接收信号功率持续时间小于1秒的震荡和放大效应。2016年，中国北京理工大学的胡程教授团队首次进行了基于北斗导航卫星的试验，在首都国际机场对起降的民航客机实施了探测。
■中国的北斗导航卫星网络被认为具有探测隐身飞机的潜力。
从原理上讲，用导航卫星网络为照射源具有电视、电台、无线通信基站或WIFI信号无可比拟的覆盖广度，而导航卫星自身具备的高精度时钟功能和精确测距功能对被动雷达来说更是得天独厚，另外数量众多的导航卫星可以同时成为被动雷达的多个照射源，对提高探测精度大有裨益。并且，被动雷达可以基于北斗系统，意味着同样可以基于GPS系统、伽利略系统乃至星链系统，系统设计的灵活性大。如果这一技术真正得到应用，无疑是对中国的反隐身系统的极大增强。
改变游戏规则？
通过对反隐身雷达技术的梳理，我们不难看出，外媒报道的中国北斗反隐身技术属于被动雷达范畴，那么这项技术真的能对隐身与反隐身的博弈构成颠覆性的冲击吗？其实，国外已经进行过类似试验，并有公开报道，据称曾捕获美军F-35战斗机。
■德国亨索尔特公司推出的Twlnvis被动雷达系统。
外媒报道，德国亨索尔特公司推出的Twlnvis被动雷达系统在2018年4月底的柏林国际航展后，对撤场的2架F-35保持了150千米的跟踪。Twlnivs可同时利用16个调频广播信号和5个地面数字视频广播信号作为照射源，并对来自4个接收器的信息进行融合，从而实现对目标的精确探测。关于此事，追求噱头的媒体早在2019年就给Twlnvis被动雷达冠以了“游戏规则改变者”的头衔。
■Twlnvis被动雷达系统的工作原理图。
其实，这则报道在当年就受到不少质疑，而被TwInivs雷达破防的F-35依然活跃在世界各个冲突热点地区。首先，当时2架F-35本来就是前来参加航展，并非处于战备值班状态，为了确保飞行安全很可能安装了主动现形的龙伯透镜。其次，TwInivs雷达操作员不仅对周围的无线环境非常熟悉，更对F-35的起飞时间和返航方向一清二楚，所以对隐身飞机的搜索相当于开卷考试，而在战时的强电子对抗环境中，当F-35以实战状态潜行于高空，TwInivs雷达能否有效侦知其存在仍在未定之数。
■为确保飞行安全，隐身飞机有时也需要现行，比如F-35会配置4个龙伯透镜。
同理，中国的“北斗雷达”到底有几分成色也需要划个大大的问号。事实上，外媒毫不吝啬地再次惊呼“游戏规则改变者”时所根据的仅仅是我国科研工作者公开发表的几篇论文而已。论文中除了理论分析和软件仿真，就是进行一些条件简陋的测试，例如用星链卫星为照射源探测大疆消费级无人机等等。外媒做出“北斗卫星能探测F-22”的论断竟然基于论文中用F-22图形泛指空中目标的一张插图而已！
■相关论文插图的F-22图形被外媒当作“北斗雷达”探测隐身战机的依据。
除去媒体给“北斗雷达”吹出的泡沫外，这种探测隐身飞机的雷达机制要真正落地依然困难重重。
首先，这种反隐身机制的最大效能仅限于隐身飞机穿越导航卫星和地面雷达之间的基线前后的一段时间窗口，因为只有在此窗口中这三者之间的几何关系才能构成前文“双基地雷达”一节中提到的“前向探测模式”，而在此模式下对隐身飞机的探测才可以抵消其外形和材料的隐身性能。容易理解，当只有1颗导航卫星作为照射源和1部地面雷达作为接收器时，这样的时间窗口必然是狭窄的；当多颗导航卫星和多部地面雷达联合探测时，能增加该时间窗口，但是也会带来硬件和软件复杂程度翻倍的困难，对参数解算的速度和鲁棒性提出很大挑战，考虑到导航卫星本身并非静止不动时更是如此。
■利用北斗导航卫星系统探测隐身飞机还存在很多技术难题。
其次，由于导航卫星发射到地面的信号功率非常低，以此为基础的探测存在着信噪比低到不足以发现空中目标的问题。算法上可以通过增加积分时间来提高信噪比，这就意味着飞机要存在于“视野”中一段时间后才能被“看到”。飞机飞得越快，可供积分的时间就越短，越不利于探测，而飞机飞得慢，又不利于系统利用多普勒效应测量其速度。所以该反隐身体制的可探测目标存在着飞行速度的上限和下限，除非相关算法得到极大优化，系统的实用价值会相当有限。
综上所述，一般受众大可不必依照那些媒体的高调口径浮想联翩，导航卫星被动雷达不是什么横空出世的新理念，这条赛道上很多国家都在布局，而目前来看也并没有取得实质性的技术突破，还远谈不上“颠覆游戏规则”。
结语
通过以上的简单盘点，“北斗卫星”在反隐身这颗科技树上所处的位置也逐渐清晰。容易看到，军事科技的攻防竞赛总是道高一尺魔高一丈，难以出现一边倒的优势。类似地，单基地雷达和双基地雷达也在不停的演变中轮番上场。基于导航卫星的被动雷达貌似处在强劲风口，但今年珠海航展上我国又隆重推出了属于单基地雷达的YLC-2E反隐身雷达。此款雷达没有因循米波雷达机制，反而选择在本不具备反隐身能力的S波段与隐身飞机死磕，其原理无非是“力大砖飞”：既然隐身原理是将入射雷达波加以吸收和散射，以确保雷达接收到的回波能量不足以发现飞机，那么YLC-2E雷达就通过元器件和智能算法的升级加大功率来获取足够捕捉目标的回波能量。所以，反隐身技术既充满了百般解数，又暗合着大工不巧，在各种解决方案的映衬下，被外媒大肆报道的“北斗卫星探测F-22”就越发像是一个标题党式的故事了。
■在2024年珠海航展上亮相的YLC-2E反隐身雷达模型。
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