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雷达系统探测技术的不断发展，是为了获得更好的目标探测性能，使得探测距离更远、探测信息更精细、探测速度更快等。而作为被探测一方，高速目标的发展则是为了获取更好的突防能力，换言之，就是让雷达难以探测到。事实上，伴随着航空航天等技术的迅速发展，高速目标的飞行速度、机动性能、隐身能力等都获得了大幅提升。
作为高速目标的典型代表，临近空间高速飞行器的发展过程能够鲜明地表征国内外空间高速目标的发展特点与趋势。为此，下面以临近空间高速飞行器为例，回顾和分析高速目标的发展动态。
临近空间是伴随科学技术的发展在现代战争中开辟出来的一块新战场，是陆、海、空、天、电、网多维一体化战场的重要组成部分，临近空间安全是国家安全体系中的一个重要环节，近年来受到世界各国的高度重视。临近空间是指距地面20～100km的空域，主要包含大气平流层、中间层和小部分增温层，纵跨非电离层和电离层（按大气被电离的状态，60km以下为非电离层，60～1000km为电离层） [49-51] 。如图1-1所示，临近空间处于天空和太空的结合部，作为空天一体化的重要纽带，对于各军事强国发展空间高科技和军事应用、满足空天立体作战需求具有极为特殊的战略意义 [52] 。
图1-1 临近空间示意图
近年来，随着航空航天技术和隐身技术的蓬勃发展，涌现出X-43A、X-51A、HTV-2、X-37B等代表未来飞行器发展趋势的临近空间高速飞行器（High Speed Near Space Vehicle，HSNSV）。临近空间高速飞行器通常是指能够在临近空间飞行，飞行速度在1马赫（1马赫≈340m/s）以上的飞行器 [51] 。典型的临近空间高速飞行器主要有以下3种。
（1）高超声速巡航导弹，其飞行速度大于6马赫，飞行高度在30km以上，射程大于1000km，命中精度在15m以内，如美国高超声速巡航导弹X-51A、美国海军高速打击导弹HISSM、俄罗斯“彩虹”-D2试验飞行器。
（2）高超声速飞机，既能在大气层内做高超声速飞行，又能进入轨道运行，如美国的X-43A试验飞行器（不仅可用于高超声速飞机，还可用于高超声速导弹）和NASP计划、俄罗斯的螺旋计划等。
（3）高机动再入飞行器，飞行高度游离在外层空间与稀薄大气层之间，具有适应稀薄大气层飞行的高超声速高升阻比气动布局，能够依靠很高的再入速度在临近空间做高超声速远距离滑翔，甚至做波浪式的机动再入，如美国的X-37B空天飞机等。
临近空间高超声速飞行器因其高速、高机动的特点正在成为空天攻防对抗中的潜在威胁，预计2025年将会转化为现实威胁。需要指出的是，在临近空间运动的高超声速飞行器，上可威胁卫星等天基平台，下可攻击航空器等空基平台，甚至地面目标，给国家空天安全和领土完整带来巨大威胁 [49] 。因此，提高现代雷达对临近空间高超声速飞行器等高速目标的探测能力，对于提升国家防空能力、保障领土完整具有重大意义 [53] 。
临近空间与临近空间高速飞行器是未来空间争夺的焦点，目前主要军事强国正在加紧进行临近空间高速目标的各项研究工作，以争取尽早占据这一战略制高点，在未来的军事对抗中获取优势及主导地位。
作为航空工业强国，美国在临近空间高速目标的研究中一直处于领先地位。20世纪60年代，美国洛克希德·马丁公司的“臭鼬工厂”设计并制造了SR-71“黑鸟”喷气式战略侦察机，最大飞行速度可达3.5马赫，能够在30000m的高空巡航 [54] 。SR-71比当时绝大部分防空导弹、战斗机的速度更快、飞行高度更高，当时被称为“无法被击落的神话”。图1-2所示为SR-71“黑鸟”临近空间战略侦察机。
图1-2 SR-71“黑鸟”临近空间战略侦察机
自1995年起，美国国家航空航天局（NASA）就提出并开始实施“高超声速目标发展计划”，大力发展临近空间高超声速飞行器。2001年，美军研制的X-43A首飞失败，后经改良于2004年试飞成功，其速度达到了7马赫。同年年底的第三次试飞中，X-43A的最高速度达到了10马赫 [55-56] ，图1-3所示为X-43A临近空间高超声速飞机。
图1-3 X-43A临近空间高超声速飞机
2004年1月，美国国防部高级研究计划局（DARPA）联合美国空军研究实验室主持研制临近空间高超声速验证机，代号“乘波者”。2005年9月，美国空军正式将该计划编号为X-51A [57] 。2010年5月，X-51A“乘波者”临近空间高速飞行器进行了首次试飞，飞行速度达到了5马赫，但由于密封问题或作动器故障，该次试飞并未达到预期，以失败告终。在随后的3年中，美军又进行了3次试飞，仅有一次成功，飞行速度达到5.1马赫，即每小时可以飞行约6248km，基本能够满足“一小时打击全球”的军事需求。图1-4展示了X-51A“乘波者”临近空间高速飞行器。
图1-4 X-51A“乘波者”临近空间高速飞行器
2007年，美国洛克希德·马丁公司提出了SR-72“临界鹰”无人侦察机的概念，用以执行远距离侦察监控、携带临近空间新型武器发起远距离俯冲等任务，图1-5所示为SR-72“临界鹰”临近空间无人侦察机 [58] 。该型号无人机是在SR-71“黑鸟”侦察机的基础上进行改进的，最大飞行速度可达6马赫。
图1-5 SR-72“临界鹰”临近空间无人侦察机
2003—2012年，DARPA联合美国海军开展“猎鹰”计划，目的是研制出可重复利用的无人驾驶超高速空天飞机。后来该类无人机被命名为HTV系列临近空间飞行器，包括HTV-1、HTV-2和HTV-3这3种型号 [59] 。2010年和2018年，HTV-2的型号验证均取得成功，其最高速度可以达到20马赫，图1-6所示为HTV-2临近空间高速飞行器。
图1-6 HTV-2临近空间高速飞行器
2011年，美国成功试飞X-37空天战斗机，并于2012年再次发射成功。该飞行器在太空停留长达22个月后成功返回地球，官方记录的最高速度可达25马赫 [60-62] 。X-37空天战斗机如图1-7所示，X-37拥有出众的巡航能力和突防能力，能够持续执行飞行任务，作战半径极大，具备“1小时打击全球”的能力。该型号空天战斗机的出现扩大了美军在临近空间的作战优势，给传统的防空系统带来巨大威胁。
图1-7 X-37空天战斗机
此外，美国正全力研发能以5马赫速度飞行的临近空间高超声速远程战略轰炸机B-3 [63] 。相关资料显示，B-3预计将于2030年研制成功并列装部队，用以替换现有的B-2轰炸机。B-3能够以高超声速进行超远程巡航，具备“1小时打击全球”的能力。与B-2相比，其隐身效果更好、载弹量更大，并能在无须加油的条件下连续飞行达5000km以上。图1-8展示了B-3高超声速远程战略轰炸机的构想图。
图1-8 B-3高超声速远程战略轰炸机的构想图
除美国外，世界其他主要军事强国（俄罗斯、法国、德国、澳大利亚等）也相继开展临近空间高速飞行器的研究计划，具体情况如表1-1所示 [64] 。
表1-1 其他主要军事强国的临近空间高速目标研究计划
我国近年来也在积极开展临近空间高超声速飞行器的研究。2014—2016年，我国自主研制的DF-ZF高超声速飞行器经过7次成功试飞，能够以最高约10马赫的速度在临近空间滑翔，具有强机动性，射程可达12000km。该型号的成功试验为我国在该领域后续深入研究奠定了坚实基础。2018年，中国航天空气动力技术研究院进行了“星空2号”高超声速飞行器首次测试并取得成功，测试中其最高速度能够达到6马赫以上。
总体来看，临近空间高速目标的主要发展趋势可以总结为以下两点。
（1）飞行速度越来越快：飞行速度由早期SR-71的3.5马赫到X-51A的5.1马赫、SR-72的6马赫、HTV-2的20马赫，再到X-37B的25马赫。临近空间高速目标的飞行速度发展趋势如图1-9所示。
图1-9 临近空间高速目标的飞行速度发展趋势
（2）机动性越来越强：由早期SR-71多以稳态巡航飞行到爬升+俯冲飞行，再到X-37B、DF-ZF等能够以跳跃、螺旋、蛇形机动、正弦、大拐角等诸多不规则运动方式飞行。临近空间高速目标的机动性能发展趋势如图1-10所示。
图1-10 临近空间高速目标的机动性能发展趋势
随着以临近空间高速飞行器为代表的空间高速目标研制技术的不断发展与完善，这类目标势必会给雷达长时间相参积累信号处理带来更加严峻的挑战，促使长时间相参积累信号处理理论与方法的研究不断更新迭代。