首页/文章/ 详情

支撑美导弹防御将从导弹射后延伸到射前!商业SAR卫星+军用系统!天基GMTI或将从愿景变为现实!

7月前浏览4754

本文摘要:(由ai生成)

美国空军与太空军携手国家侦察办公室,计划开发地面移动目标指示卫星星座,以取代易受威胁的JSTARS雷达侦察机。项目面临预算挑战,但预计涉及空间传感器补充传统侦察。商业遥感卫星提供新监测选项,但快速目标定位仍需军事系统。历史上,美空军曾尝试类似项目但未实现。当前项目可能更公开,并允许商业航天业参与。美太空部队表示,该项目将推动解密和透明度,利用商业技术突破传统限制。



美国空军和太空军正在与国家侦察办公室合作,开发一个专门为地面移动目标指示(GMTI)设计的专用传感器卫星星座,该卫星星座将几乎实时地监测世界任何地方的地面目标。这一卫星网络被称为地面移动目标指示器(GMTI)。这项技术将取代空军以前用于跟踪地面部队和车辆移动的大型雷达侦察机,如JSTARS。由于JSTARS在现代战争场景中的脆弱性,空军停止了其飞行,五角大楼转而投资于卫星、其他飞机传感器和地面雷达网络,所有这些都有助于更广泛地了解战场 

美太空军在其2024-2028年五年支出计划中要求为该项目提供约12亿美元。目前尚不清楚该计划的启动是否被推迟,因为联邦政府2024年的预算尚未获得国会批准。 根据国防部预算文件,GMTI“是空军部在竞争激烈的环境中实现大规模移动目标交战的作战任务的一个组成部分。” 

该计划的许多细节都是保密的,比如GMTI星座的大小或卫星将携带什么传感器,据估计传统上由飞机执行的其他监视和侦察任务将过渡到空间传感器。在被拒止的战场环境中,机载情报侦察系统(情报、监视、侦察)在实战中会遇到很多问题”。拒止环境指的是由防空导弹或其他防空系统保护的战区。GMTI正在美军未来的发展方向以及如何不仅为联合部队提供关键的ISR能力,而且为关键的太空领域感知奠定基础

与此同时,数百颗商业遥感卫星正在绕地球运行,提供了前所未有的成像能力,导致行业高管质疑军方是否应该利用这些商业系统进行GMTI。在3月20日2024卫星会议的小组讨论中,这些公司的高管们表示,军方对太空GMTI的兴趣为五角大楼利用遥感星座商业投资创造了机会。他们指出,尽管仍需要为持续监视特定目标而优化军事系统,但定期更新的商业图像可能会处理对感兴趣区域的一般监测,以及对移动较慢的目标的跟踪。他们认为,利用商业和专用军事系统的混合方法可以以较低的纳税人成本提供“两全其美”的解决方案。 
Umbra负责美国政府项目和战略的副总裁Jason Mallare表示,该公司一直在与国防高级项目局合作,研究旨在跟踪移动目标的卫星成像技术。 Umbra建造并运行配备合成孔径雷达的小型卫星,合成孔径雷达是一种可以通过处理雷达信号创建高分辨率图像的传感器。Mallare说,私营企业在太空中部署了尖端成像技术,“即使没有明确的需求信号,没有明确的预算,或者在世界最大的太空经济中没有明确的目标市场”。“你能想象,如果政府说:这就是要求,这就是我们需要的延迟,这是我们需要的产品类型,我们能做什么吗?” 
卫星成像公司Maxar Intelligence的首席产品官Scott Herman指出,商业系统并不是为JSTARS(联合监视目标攻击雷达系统的缩写)在战场上所需的“凝视”目标的能力而设计的。 
空军停止了JSTARS的飞行,因为在当今的作战环境中,先进的防空系统对大型慢速飞机构成了严重威胁,其战场生存能力弱。Herman指出,商业星座擅长频繁重访大区域,但精确定位皮卡或坦克等快速移动的目标需要一种不同的方法—一种被称为“监察”(keeping custody)目标的方法。这需要卫星长时间凝视于特定领域,而这是目前大多数商业产品所缺乏的能力。 
前国家地理空间情报局官员、现任GXO股份有限公司首席战略官David Gauthier建议政府可以考虑采用混合方法。军方可以利用商用系统进行更广泛的态势感知,并跟踪移动较慢的目标。但为了持续关注快速移动的威胁,专用的军用GMTI卫星将是必要的。 
Herman指出,近地轨道上的商业星座是为周期性的区域监测而优化的,尽管商业图像可以增强军用卫星侦察系统 ,而商业卫星并用于目标跟踪的用途。他认为,可以从商业图像中“推导出运动矢量”,以确定物体是否朝着特定方向移动,这可能是有价值的情报。“这与持续盯着高速公路上行驶的车队的广域资产不同。” 
SAR卫星运营商Iceye U.s.的首席执行官Eric Jensen说,利用商业卫星进行海洋领域感知更容易,因为它们移动速度足够慢,而且可以从太空维护监护权。Iceye提供海上监视服务,专注于跟踪海上船只。詹森说:“但如果你有一艘从古巴到佛罗里达州的快速帆船,那就完全不同了。”。“因此,重要的是,我们都要认识到这些不是线性用例,并且每个领域中都有一个子集,根据您想要跟踪的对象类型,它高度适用于当今轨道上的功能。

Iceye在YouTube上发布了有关Iceye合成孔径雷达(SAR)视频的演示视频显示,SAR图像由单个卫星凝视模式生成,凝视时间为20秒或更长时间,经过数据处理之后,Iceye将数据拆分为多个帧,以视频流的形式显示目标位置的移动变化。对于场景中的运动目标的检测对于检测目标的活动情况具有重大的意义,Iceye 公司所提供的SAR视频图像可用于跟踪卡车、火车、轮船甚至飞机某个去的地点的运动情况。


Iceye仍在完善其SAR视频产品,该产品计划在年底之前以与标准地理信息系统工具兼容的格式向客户提供。一旦该产品商业销售,Iceye能够为客户提供有关视频的每一帧的详细数据。

 在Iceye发布的SAR视频中,演示了韩国釜山港口船只的移动;英国希思罗机场行驶的飞机的运动;拉斯维加斯的城市生活;在犹他州宾厄姆峡谷矿的采矿活动以及和东京新宿附近的城市生活。Iceye通过将每个区域的大约20秒图像分成10个数据帧来创建演示SAR视频图像,在提供SAR视频图像的同时,ICEYE-SAR提供的图像分辨率高达1米。


实际上,早在1998年,美国“发现者Ⅱ”(Discoverer Ⅱ)联合计划办就公布了天基雷达(SBR)第1阶段演示计划的建议申请书(RFP),该计划是由美空军、国防预研计划局(DARPA,前译为国防高级研究计划局)和国家侦察办联合提出的,旨在研制和演示一种具有大比例/高分辨率的地面移动目标指示(GMTI)、合成孔径雷达(SAR)图像能力以及数字化地形测绘标高数据(DT-ED)的天基雷达(SBR),以提供侦察、监视和精确的大地位置信息。

到了2001年, 美空军正在就加快实施"天基雷达"(SBR)计划向国防部提供选择方案,以便获得从空间提供"地面活动目标指示"(GMTI)能力。在当年的7月18日,美空军负责战略规划的约翰·巴里少将说:"我们正在给布什政府的战略评审提供可能加快实施SBR计划的选择方案,并正在引起他们的关注。时任国防部长拉姆斯菲尔德已赞成研制这种雷达。国防部在其2002财年国防预算申请中为空军SBR试验风险降低追加5000万美元。据认为,这是SBR的工程与制造发展(EMD)阶段的经费,由空军和国家侦察局(NRO)分享。SBR的风险降低与需求确定阶段的工作计划在2002和2003财年开始,初步计划要求在2008财年发射试验卫星,2010财年投入使用。天基雷达网最终将有24颗或更多的卫星组成。美空军认为,天基雷达对实现其全球警戒(美空军《2020年设想》的支柱之一)是至关重要的。从空间提供"空中活动目标指示"(AMTI)能力要比从空间提供"地面活动目标指示"(GMTI)能力困难得多,因为AMTI要解决三维的难题,而GMTI是两维的问题。因此,在2020年前从空间提供"空中活动目标指示"能力不太可能。

2004年4月8日,美国空军完成了计划中的天基雷达(SBR)对地面移动目标指示(GMTI)能力的方案分析。一位空军发言人表示:"由多个空军机构以及其他军兵种和情报部门参与的这项为期两年的研究成果,最近已被空军航天司令部副司令丹尼尔·利夫中将批准。当2013年SBR服役时,它的任务是根据要求,在世界范围内实现几乎是不间断地连续监视和侦察。SBR的GMTI能力可以在任何恶劣的气象条件下,昼夜探测、定位和跟踪各种类型的静止与运动目标。"

方案分析还表明,在执行情报、监视和侦察(ISR)任务时,星载(即SBR)系统和机载系统在性能上是高度互补的。空军发言人还表示:"上述ISR系统的使用,将推动整个防御系统的发展"。方案分析提到了计划中的E-10A空中指挥所,但未对这两个系统的费用和作用进行比较。发言人指出:"GMTI将为决策人员在执行重要任务时提供准确的、综合的敌情判断,如提出预警、战场的情报搜集、时间敏感目标的定位、图像的产生和地形图的绘制等。方案分析中的军事效能研究为空军后续的SBR采购的概念定义阶段提出的发展需求打下了基础。"在2004年在4月7日的参议院武装部队委员会战略力量分委会的听证会上,参议员J. Reed告诉军方人员天基雷达(SBR)在经费上遇到了麻烦。国会要求计划削减2.74亿美元,同时还表示250亿美元的总费用太高。

虽然后续由于项目预算规模过大,美空军并没有按计划实现天基GMTI。但是空军快速能力办公室自2018年以来一直秘密研究雷达卫星用于GMTI的项目。如今,雷蒙德说,将更加公开地讨论这项工作,以允许商业航天业的更多参与。












                    退休美空军少将罗杰·蒂格(Roger Teague)

其实当年最早建议建设天基雷达进行地面动目标检测的空军罗杰·蒂格(Roger Teague)少将,但是其想法并没有得过足够的支持,最终导致该项目并没有按计划实施。而罗杰·蒂格在退役后则成立了PredaSAR公司。 PredaSAR Corporation成立于2019年,总部位于佛罗里达州的博卡拉顿,是一个新兴的小型卫星数据提供商,其计划建设并最终运行的是世界上最大,最先进的商业化合成孔径雷达(SAR)卫星星座。当时蒂格对太空新闻(SpaceNews)说:“国防部多年来一直追求天基雷达解决方案。” “有必要提供一个SAR移动目标指标……我相信市场需求将会强劲。

目前该公司已经没有其创立时期的远大理想,转变为SAR卫星的提供商

雷蒙德在McAleese&Associates年度国防会议上说:“我们正在建立'来自太空的GMTI'计划。” 他透露,太空部队和空军正在“积极工作” GMTI卫星的部署概念。 空军目前使用称为JSTARS(或联合监视目标攻击雷达系统)的大型飞机,这些飞机配备了雷达传感器,以区分目标与地面杂波。JSTARS需要大量机组人员,多年来,美国空军一直担心其飞机和操作员在战区上空时容易受到敌方防空导弹的伤害。雷蒙德说,来自天基雷达的GMTI是关于“执行JSTARS任务,而不必在有争议的环境中与飞机捆绑在一起”。

总体而言,雷达卫星和来自太空的监视一直是国家侦察局的职权范围。雷蒙德说,对战术级情监侦(情报,监视和侦察)的需求不断增长,这将成为太空部队的“增长领域”。他说,随着卫星和发射服务的价格越来越便宜,可以以较低的成本部署系统。他说,太空部队将与空军和情报界“以一种互补的方式合作,而不是竞争”。 雷蒙德说:“我们将比以往更多地利用商业手段。

太空部队太空与导弹系统中心的指挥官约翰·汤普森中将说,GMTI项目是该部门推动解密和提高透明度的一个例子。  汤普森在5月12日在米切尔研究所(Mitchell Institute)的一次活动上发表讲话时说,他无法讨论GMTI项目的细节,但强调了该项目为政府创造了利用私人投资技术的机会。发言人说:“天基GMTI系统将取代部分JSTARS功能。” “基于太空的GMTI系统将超越当前空中平台的航程限制,并将在有争议和无争议的环境中提供功能。” 这项工作是“利用空间域数据的另一种方法”,并将其用于支持军事行动。 

空军在2011年开始了一项为期五年的研究,研究了替换17架客机大小的JSTARS老化机队的备选方案。最初,它倾向于选择一架新飞机,但后来领导者意识到,新的JSTARS在与拥有先进防空系统的对手的冲突中将毫无用处。尽管没有成功,但曾尝试部署用于军事用途的太空雷达。空军在1990年代后期与国防高级研究计划局(DARPA)和国家侦察局合作开发了一系列雷达遥感卫星,这些卫星将提供全球覆盖。该项目在2000年预算中被取消。空军和NRO合作了另一个太空雷达示范项目,但由于缺乏国会的支持而未能实现。


来源:天驰航宇
航天海洋UM化机试验气象
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-04-27
最近编辑:7月前
天驰航宇
分享雷达技术领域专业知识,追踪...
获赞 55粉丝 33文章 418课程 0
点赞
收藏
作者推荐

【精品译文】相控阵雷达信号处理基础

推荐阅读书目:摘要本节简要介绍了相控阵雷达的原理和术语。对波束成形、雷达探测和参数估计进行了说明。提出了子阵列和任意子阵列单脉冲估计的概念。作为其他章节中所讨论自适应波束成形的准备工作,更详细地介绍了通过确定性加权进行模式整形的主题。1.0简介如今,阵列被用于许多应用程序,其视图和术语大不相同。我们在这里要介绍的是雷达相控阵天线的具体功能以及相关的信号处理。首先对雷达原理和术语进行解释。典型的雷达特征是具有大量阵列元件的波束成形,此类天线在其他应用中的问题尚不清楚。因此,我们讨论了全填充阵列、大孔径和带宽的特殊问题。为了降低成本和空间,天线输出通常汇总为子阵列。仅通过子阵列输出进行数字处理。在文中讨论了这种部分模拟和数字波束成形的问题,特别是光栅问题。这一主题对于自适应波束成形、时空自适应处理 (STAP) 和 SAR来说需重新讨论。雷达探测、测距和方向估计来源于统计假设检验和参数估计理论。该理论的主要应用是自适应波束成形的推导,将在以下讲座中予以讨论考虑。在这一讲中,我们将介绍单脉冲估计器的推导,在后续的讲座中,会单脉冲估计器将扩展为自适应阵列或STAP的单脉冲估计器。来源:天驰航宇

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈