レーダー妨害と欺瞞

レーダー妨害および欺瞞は、レーダー受信機をノイズや偽情報で飽和させることでレーダーの動作を妨害するために、意図的に無線周波数信号を送信する電子妨害（ECM）の一種です。レーダーを信号で覆い尽くして表示を読み取れなくする概念は通常「妨害」と呼ばれ、混乱を招く信号や矛盾する信号を生成するシステムは「欺瞞」と呼ばれますが、これらのシステムすべてをまとめて「妨害」と呼ぶこともよくあります。

レーダー妨害には、大きく分けて機械式と電子式の2種類がある。機械式妨害は、敵の無線信号を様々な方法で反射させ、レーダー操作員に偽の、あるいは誤解を招くような目標信号を与える。電子式妨害は、敵の受信機に向けて追加の無線信号を送信することで、実際の目標信号の検出を困難にしたり、レーダーのロックオンなどの自動システムの既知の挙動を利用してシステムを混乱させたりする。

様々な電子妨害対策（ECCM）は、妨害電波にもかかわらずレーダー操作員が目標探知を維持するのに役立つ場合がある。

機械的妨害は、レーダーエネルギーをレーダーに反射または再反射させて、オペレーターのスコープ上に偽の目標信号を生成する装置によって引き起こされます。機械的妨害装置には、チャフ、コーナーリフレクター、デコイなどがあります。

• チャフは、異なる周波数を反射する長さの異なる金属片で構成されており、実際の接触を検出することが困難な広い偽反射領域を作り出します。現代のチャフは通常、さまざまな長さのアルミニウムコーティングされたガラス繊維です。その極めて低い重量と小さなサイズにより、高密度で持続的な干渉雲を形成できます。この雲は、それが占めるレンジセル内でのみ有効です。チャフの動きは（飛行目標と比較して）遅いため、ドップラーシフトがないことから容易に識別できます。一方、船舶は、ゆっくりと移動するチャフ雲から大きな恩恵を受けることができます。雲は船舶の分解能セル内で放出され、風に乗って一方向に移動します。その後、船舶は別の方向に逃げます。デコイ（チャフ雲）は、レーダーが追跡できるように、目標よりも大きなレーダー断面積（RCS）を持つ必要があります。
• コーナーリフレクターはチャフと同じ効果を持つが、物理的には大きく異なる。コーナーリフレクターは多面体形状をしており、レーダーエネルギーを主に発生源に向けて再放射する。航空機はチャフと同じ数のコーナーリフレクターを搭載することはできない。
• デコイは、レーダー操作員を欺いて、実際には航空機やミサイルであると信じ込ませることを目的とした、操縦可能な飛行物体です。 ^{[ 1 ]}デコイは、偽の目標でレーダーを混乱させ、攻撃者が武器の射程圏内に入りやすくしてレーダーを無力化できるため、特に危険です。デコイにはコーナーリフレクターを取り付けることができ、実際よりも大きく見えるようにすることで、デコイが実際の航空機であるという錯覚をさらに強めます。一部のデコイは、電子妨害やチャフ散布を行う機能を備えています。デコイには、意図的に犠牲となる目的もあります。つまり、防御側はデコイに誘導ミサイルを発射することで、本来は本物の目標に使用されるはずだった高価な兵器の限られた在庫を消費することができます。

電子妨害は、妨害装置が敵のレーダーに向けて妨害信号を放射し、高密度のエネルギー信号で受信機を遮断する電子戦の一形態である。主な手法は、ノイズ妨害とリピーター妨害の2種類である。ノイズ妨害には、スポット妨害、スイープ妨害、バラージ妨害の3種類がある。

• スポットジャミングまたはスポットノイズは、ジャマーが単一の周波数に全出力を集中させることで発生します。これにより、目標物からの元のレーダー信号の反射、いわゆる「スキンリターン」または「スキンリフレクション」が圧倒され、レーダー画面上で目標物を識別することが不可能になります。この手法は、単一周波数で送信するレーダーに対してのみ有効であり、ジャマーが同じ周波数または適切なタイミングで送信しないように、周波数やパルス繰り返し周波数（PRF）などの他の動作パラメータを変更することで対抗できます。複数のジャマーで複数の周波数を妨害することは可能ですが、これには多くのリソースが消費され、送信周波数を常に変更する最新の周波数可変レーダーに対してはほとんど効果がありません。
• スイープジャミングはスポットジャミングの改良版で、ジャマーの全出力をある周波数から別の周波数へと切り替える方式です。この方式は複数の周波数を連続して妨害できるという利点がありますが、すべての周波数に同時に影響を与えるわけではないため、その効果は限定的です。ただし、機器のエラーチェック機能によっては、広範囲の機器を事実上無力化できる可能性があります。
• バリアージジャミングはスイープジャミングの改良版で、ジャマーが周波数を非常に高速に変化させることで、帯域幅全体にわたって一定の放射器のように見えるようにする。利点は、複数の周波数をほぼ同時に妨害できることである。最初の効果的なバリアージジャマーは1950年代初頭にカルシノトロンとして導入され、その効果は非常に高く、すべての長距離レーダーシステムが無力化される可能性があると考えられていた。しかし、ジャマーがこれらの周波数間で全出力を分散させる必要があるため、妨害効果には限界がある。各周波数に対する効果は、カバーする周波数の数が増えるにつれて低下する。ブルーリボンのような非常に強力な多周波レーダーの開発により、カルシノトロンの効果は相殺された。
• 基地妨害は、新たなタイプの妨害攻撃であり、1つのレーダーをその発信源で全ての周波数において効果的に妨害する。ただし、他の全てのレーダーは正常に動作し続ける。
• パルス妨害は、レーダーマストの回転速度に応じて周期が変化するノイズパルスを発生させ、妨害装置以外の方向からの電波を遮断するセクターを作り出すことで、妨害装置の位置を特定することを困難にする。
• カバーパルス妨害は、レーダー信号を受信した際に短いノイズパルスを発生させることで、妨害装置の背後を飛行する航空機をノイズのブロックで覆い隠す。
• デジタル無線周波数メモリ、またはDRFMジャミング、またはリピータージャミングは、受信したレーダーエネルギーを操作して再送信し、レーダーが見る反射波を変更するリピーター技術です^{。 [ 2 ]}この技術は、パルスの送信遅延を変更することによってレーダーが検出する距離を変更したり、送信信号のドップラーシフトを変更することによってレーダーが検出する速度を変更したり、 AM技術を使用してレーダーのサイドローブに送信することによって平面に対する角度を変更したりできます。電子機器、無線機器、およびアンテナは、DRFMジャミングを引き起こし、偽のターゲットを生成する可能性があります。信号は、受信したレーダー信号の後にタイミングを合わせる必要があります。サイドローブとバックローブからの受信信号強度を分析して、レーダーアンテナの放射パターンを取得することにより、ジャマーの方向以外の方向に偽のターゲットを作成できます。各レーダーパルスが一意にコード化されている場合、ジャマーの方向以外の方向にターゲットを作成することはできません。
• インターラプトサンプリングリピータージャミング（ISRJ）は、広帯域レーダーに対するコヒーレントジャミングモードを提供します。ISRJにより、レーダージャマーはサンプリングレートを下げることができ、送受信分離により設計者はアンテナ数を減らすことができます。ISRJモードで動作する単一アンテナジャマーは、周期的にサンプリング（インターラプトサンプリング）を行い、傍受した信号の一部を繰り返します。ISRJによって生成されたコヒーレントジャミング信号は、被害レーダー受信機で複数の類似した偽ターゲットを形成し、偽ターゲットの一部は実際のターゲットに先行する可能性があります。^{[ 3 ] [ 4 ]}
• 欺瞞的な妨害は、「レンジゲートプルオフ」などの技術を使用してレーダーロックを解除します。^{[ 5 ] [ 6 ]}
• シグネチャ増強とは、レーダーECMシステムが高解像度レーダー（HRR）を欺くために用いる技術で、別のプラットフォームのレーダー信号に似た複雑な偽ターゲットを作成するものです。この技術の具体的な形態の一つにブリップ増強があり、これはレーダー反射波を意図的に大きく見せることで、その正体を隠すものです。護衛艦はこれを利用することで、自らを主力艦と同じくらい大きく見せかけることができます。

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  保護/遠隔妨害
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  保護/護衛妨害

レーダーの燃焼通過

バーンスルーレンジとは、レーダーからジャミングが無効になる距離のことです。目標がこの範囲内にある場合、レーダーは目標を追跡するのに十分な目標表面反射波を受信します。バーンスルーレンジは、目標のRCS（レーダー断面積）、ジャミングのERP（実効放射電力）、レーダーのERP、およびジャミングが有効となるために必要なJ/S（ジャミング効率）の関数です。

場合によっては、どちらのタイプの妨害も友軍側の発生源によって引き起こされることがある。意図しない機械的妨害は、無差別に近くのレーダー（敵味方問わず）に影響を与えるため、かなり一般的である。電子妨害もまた、友軍側の発生源、通常は影響を受けるレーダーの範囲内で運用されている強力な電子戦プラットフォームによって意図せず引き起こされることがある。

電子妨害対策（ECCM）は、レーダー妨害の影響を軽減または完全に抑制するために使用されます。いくつかの方法があり、その例を以下に示します。

• スペクトラム拡散方式において、レーダーの動作周波数を絶えず切り替える（周波数アジリティ）ことで、ほとんどの妨害電波の効果を制限し、妨害電波を検知しやすくすることができます。最新の妨害装置は予測可能な周波数変化を追跡できるため、周波数変化がランダムであればあるほど、妨害電波に対抗できる可能性が高くなります。
• 送信信号にランダムノイズを混入させることで、妨害装置がレーダーの動作周波数を特定することがより困難になる。
• 妨害行為とその効果に関する安全でない無線通信を制限することも重要です。妨害者は傍受している可能性があり、特定の手法が効果的だと分かれば、その手法を用いるためにさらに多くの妨害装置を投入する可能性があるからです。
• レーダー妨害装置に対抗する最も重要な方法は、オペレーターの訓練です。妨害信号によってあらゆるシステムが欺かれる可能性がありますが、適切な訓練を受けたオペレーターは生の映像信号に注意を払い、レーダー画面上の異常なパターンを検出できます。
• 妨害装置にとって、妨害効果を測る最良の指標は、オペレーターが講じる対策である。妨害装置は、オペレーターがレーダー送信設定を変更し始めるまで、妨害が効果的かどうかを知ることはできない。
• 電子戦対策を用いるとレーダーの能力が露呈してしまうため、平時の作戦ではほとんどの軍用レーダーは固定周波数で、最小限の出力レベルで使用され、傍受の可能性がある国（国境）への送信セクターは遮断されている。
• 移動式射撃管制レーダーは、レーダーの位置を秘密に保つため、軍事作戦が行われていないときは通常、非稼働状態に保たれる。
• アクティブ電子走査アレイ（AESA）レーダーは、本質的に妨害されにくく、レーダーが探知される可能性を低減するために、低被探知確率（LPI）モードで動作することができる。
• 量子レーダーシステムは、そうでなければ気づかれないかもしれない欺瞞的な妨害行為を自動的に検知するだろう。^{[ 8 ]}
• 対レーダーミサイル（ARM）は、ホーム・オン・ジャム（HOJ）ミサイルとも呼ばれます。標的が自己防御妨害（SPJ）を使用している場合、標的は基本的に自身の位置をブロードキャストします。ARMを展開して妨害源を無力化することができます。このミサイルはパッシブRFホーミングを利用するため、探知される可能性が低くなります。ARMへの対抗策としては、SPJを使用しないこと（ミサイルの射程がレーダーの射程よりも長くないと仮定すれば、スタンドオフ妨害を使用できる）、またはデコイ（ADM-160 MALDやAN/ALE-55光ファイバー曳航デコイなど）でミサイルを誘導することが挙げられます。デコイ/ジャマーを曳航することで、デコイは現実的なドップラーシフトを維持し（トラッカーを欺く）、ARMを標的から遠ざけます。

保護妨害には、小さなレーダー断面積${\displaystyle \sigma }$保護された航空機のジャム対信号比が増加する${\displaystyle J/S}$RCS（レーダー断面積）が低いほど、「貫通」距離も短くなります。放射線吸収材などのステルス技術を用いることで、標的からの反射波を低減できます。

通常は敵によって引き起こされるものではありませんが、干渉はオペレーターの追跡能力を著しく阻害する可能性があります。干渉は、比較的近い距離にある2つのレーダー（必要な距離はレーダーの出力によって異なります）が同じ周波数で動作している場合に発生します。これにより、「走るウサギ」と呼ばれる視覚現象が発生し、レーダー表示画面が不要なデータでひどく混雑することがあります。ただし、地上レーダー間では、通常はそれほど近くに設置されていないため、干渉はそれほど一般的ではありません。むしろ、特に2つ以上の国が関与している場合、何らかの航空レーダーシステムが意図せず干渉を引き起こしている可能性の方が高いです。

上述の航空機搭載レーダー間の干渉は、周波数シフト送信機によって（通常は）解消できる場合がある。

もう一つよくある干渉は、航空機自身の電子送信機、つまりトランスポンダがレーダーに拾われることによるものです。この干渉は、トランスポンダの送信中はレーダーの受信を抑制することで解消されます。ディスプレイ上に「明るい光」のウサギが表示される代わりに、非常に小さな黒い点が表示されます。トランスポンダを応答させる外部レーダーは、通常、自機のレーダーと同期していないため（つまり、パルス繰り返し周波数が異なるため）、これらの黒い点はディスプレイ上にランダムに表示され、オペレーターはそれらの間や周囲を見ることができます。いずれにせよ、返ってくる画像は、いわゆる「点」または「穴」よりもはるかに大きくなる可能性があります。トランスポンダのパルス幅を非常に狭く保ち、動作モード（マルチパルスではなくシングルパルス）が重要な要素となります。

理論的には、外部レーダーは自機と並走する航空機、あるいは宇宙から発せられる可能性がある。見落とされがちなもう一つの要素は、自機のトランスポンダの外部レーダーに対する感度を下げること、つまりトランスポンダの閾値を高く設定することである。こうすることで、トランスポンダは近くのレーダーにのみ反応するようになり、それらは当然ながら友好的なレーダーであるはずだ。

同様に、トランスポンダの出力も下げるべきである。

警察のレーダー銃を無力化する目的でのレーダー妨害は、軍事レベルのレーダー妨害よりも簡単である。^{[ 9 ]}警察のレーダー妨害に関する法律は管轄区域によって異なる。

特定のヒトリガ種によるコウモリのソナー妨害が確認されている。^{[ 10 ]}これは自然界におけるレーダー妨害に相当するものと考えられる。人間のECCM技術と同様に、コウモリは妨害を回避するために放射長を変化させることがわかっている。^{[ 11 ]}

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