中國空軍的圖-154MD從外觀上看加裝了多個雷達罩、天線和電子戰設備，裝備了一部合成孔徑雷達系統，該系統與美國空軍E-8“聯合星”聯合監視及目標攻擊雷達系統相似。
圖-154偵察系統分別是RON SAR合成孔徑雷達、RADUGA紅外成像系統和電視攝影系統。電視系統解析度達到0.3米。合成孔徑成像作業高度在12000～500米，解像度3×3米。紅外成像作業高度3000-1500米，解像度0.5米。其中電視成像系統還包括側視電視攝影機。這充分應證了以機載平台作為星載平台的試驗品的做法。為配合這一偵察系統，高空間分辨率CCD數字相機也在緊張研製中。
機載合成孔徑偵察系統主要由信息獲取子系統，信息處理子系統和應用子系統三部分組成。信息獲取子系統類似於國際流行配置，主要是由紅外、可見光、合成孔徑雷達傳感器組成。具體到國產系統上，則分別為128通道的成像光譜儀、244通道的CCD成像光譜儀、高空間分辨率的CCD航空相機、具有三維信息獲取能力的三維成像儀以及L波段合成孔徑雷達。一共5個偵察系統和手段。
進行升級改造，提高偵查水平，可運行的對地觀測系統改造完成，提升了偵查能力！
該機在航程和滯空時間都有着很大的優勢，特別適合進行航測偵察使用。