摘 要：為了解決滯空式炮射雷達(dá)干擾彈干擾效能評(píng)估難題，針對(duì)滯空式炮射雷達(dá)干擾彈工作原理及配試?yán)走_(dá)特性，提出了靜態(tài)懸掛多部干擾機(jī)、實(shí)彈射擊填砂彈作為合作目標(biāo)的半動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法。并進(jìn)行了由多部干擾機(jī)至單部干擾機(jī)、由配試?yán)走_(dá)到真實(shí)作戰(zhàn)對(duì)象的評(píng)估方法研究，通過外場(chǎng)試驗(yàn)，評(píng)估了滯空式炮射雷達(dá)干擾彈干擾效能。

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關(guān)鍵詞：炮位偵察校射雷達(dá); 滯空式; 炮射雷達(dá)干擾彈; 外場(chǎng)試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：

TN95834

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004373X(2012)05

0005

04

Research on jamming estimation and correction imaging algorithm of airstaying radar jamming shells

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LIN Huan， LEI Gang， GAN Deyun， LU Feng

(PLA Unit of 63891， Luoyang 471003， China)

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Abstract：

In order to solve the problem of effectiveness evaluation of jamming distance of airstaying radar jamming shells， the method of half a dynamic test which takes static hanging multi jammer and live firing missile filled with sand as cooperative targets is introduced. The estimation method by everal jammers to single jammer and the radar with test to real combat object according to the designed test method is proposed. The airstaying artillery locating and firing correction radar is estimated by field test.

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Keywords： artillery locating and firing correction radar; airstaying; artillerylaunched radar jamming shell; field test

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收稿日期：20111008

0 引 言

滯空式炮射雷達(dá)干擾彈(以下簡(jiǎn)稱炮射干擾彈)研究始于20世紀(jì)。據(jù)報(bào)道，以前蘇聯(lián)、保加利亞為代表的多個(gè)國家均開展過相關(guān)研究。炮射干擾彈主要用于灘頭和山地高原等車載干擾設(shè)備難以覆蓋的作戰(zhàn)區(qū)域，原理是將干擾機(jī)裝填于炮彈中，經(jīng)火炮射擊后彈出干擾機(jī)，干擾機(jī)傘降滯空工作。其作戰(zhàn)對(duì)象一般為敵方炮位偵察校射雷達(dá)。但由于炮射干擾彈工作過程受氣象條件影響較大，且缺乏真實(shí)作戰(zhàn)對(duì)象，國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)未見公開發(fā)表相關(guān)評(píng)估方法。本文設(shè)計(jì)了采用靜態(tài)懸掛多部干擾機(jī)、使用替代的炮位偵察校射雷達(dá)模擬敵方炮位偵察校射雷達(dá)的方法，提出基于等效推算的效果評(píng)估方法，通過外場(chǎng)試驗(yàn)解決炮射干擾彈干擾效能評(píng)估方面存在的難題。

1 作戰(zhàn)對(duì)象分析及炮射雷達(dá)干擾彈工作過程分析

1.1 作戰(zhàn)對(duì)象分析

炮位偵察校射雷達(dá)主要作用是對(duì)敵方炮位的偵察和己方火炮射擊的校正，它能夠?qū)崟r(shí)有效地完成對(duì)敵火力偵察和己方射擊校正。下面以偵察模式為例對(duì)炮位偵察校射雷達(dá)工作方式進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

如圖1所示，雷達(dá)工作于偵察模式時(shí)，一般配置于彈道線側(cè)前方，以貼地或低仰角模式發(fā)出一組詢問波束R1，沿搜索扇區(qū)的水平方向搜索炮彈目標(biāo)。搜索到目標(biāo)后，在搜索到目標(biāo)的位置立即發(fā)一驗(yàn)證波束。目標(biāo)驗(yàn)證完成后，雷達(dá)由搜索狀態(tài)轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)，以更高數(shù)據(jù)率的跟蹤波束R2對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。目標(biāo)被跟蹤后，雷達(dá)數(shù)據(jù)處理機(jī)根據(jù)速度彈道特性相關(guān)等鑒別標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)各跟蹤軌跡［12］，濾掉不需要的目標(biāo)，經(jīng)彈道軌跡外推進(jìn)，即擬合了圖1中的外推段后，而求出火炮的發(fā)射位置M(x0，y0)。

考慮常規(guī)火炮彈道目標(biāo)的飛行時(shí)間較短，在忽略了地球自傳及柯氏力等因素影響的條件下，當(dāng)確定某一跟蹤軌跡有效時(shí)，利用建立在站心直角坐標(biāo)系中的彈道微分方程進(jìn)行積分求解，即可獲得彈丸質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)彈道軌跡，彈道微分方程如式(1)所示［35］:

式中:Cb為彈道系數(shù)；H(·)為空氣密度函數(shù)；h0(x，y，z)為站心直角坐標(biāo)系下的空間位置對(duì)應(yīng)的海拔高度；G(vx，C)為阻力函數(shù)；Wx ，Wy ，Wz分別為沿著站心直角坐標(biāo)系x，y，z方向的風(fēng)；μG為地球萬有引力常量；RT為地球平均半徑。

1.2 炮射雷達(dá)干擾彈工作過程分析

炮射雷達(dá)干擾彈工作過程示意圖如圖2所示，它用于發(fā)射干擾彈的炮群依據(jù)一定的時(shí)間間隔第次齊射，干擾彈到達(dá)預(yù)定空域后彈出干擾機(jī)。干擾機(jī)彈出后采用傘降方式對(duì)指定區(qū)域或一定范圍內(nèi)的敵炮位偵察校射雷達(dá)進(jìn)行干擾，干擾機(jī)在敵雷達(dá)近距離前方橫向、豎向以一定間距布站，形成一定寬度一定高度的干擾掩護(hù)區(qū)域。以掩護(hù)身后的攻擊炮彈。由于干擾機(jī)可實(shí)現(xiàn)的干擾功率有限，干擾機(jī)基本使用基于主瓣的噪聲干擾。

2 炮射雷達(dá)干擾彈干擾掩護(hù)距離評(píng)估方法研究

干擾掩護(hù)距離是評(píng)估炮射雷達(dá)干擾彈干擾性能的主要指標(biāo)。本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法主要采用外場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行干擾掩護(hù)距離評(píng)估。由前述干擾彈工作過程可知，若外場(chǎng)試驗(yàn)中進(jìn)行實(shí)彈射擊干擾彈，需射擊多發(fā)干擾彈形成干擾掩護(hù)區(qū)。由于干擾機(jī)在傘降過程中受風(fēng)力等天氣因素影響較大，難以實(shí)現(xiàn)干擾機(jī)、雷達(dá)及配試填砂彈的位置匹配，達(dá)到主瓣干擾的目的；且干擾機(jī)傘降過程的實(shí)時(shí)位置難以監(jiān)視測(cè)量，無法對(duì)干擾距離進(jìn)行定量評(píng)估。

2.1 外場(chǎng)干擾距離評(píng)估試驗(yàn)方法比較

本文設(shè)計(jì)了一種不進(jìn)行實(shí)彈射擊干擾彈。在干擾機(jī)從干擾彈分離情況下，將干擾機(jī)懸掛起來，動(dòng)態(tài)實(shí)彈射擊填砂彈作為配試?yán)走_(dá)合作目標(biāo)，即干擾機(jī)靜態(tài)、填砂彈動(dòng)態(tài)的半動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方式。半動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方式相比于實(shí)彈射擊干擾性能試驗(yàn)具有操作性更強(qiáng)、試驗(yàn)消耗小、干擾機(jī)可重復(fù)利用、可進(jìn)行定量評(píng)估等優(yōu)點(diǎn)。

由于缺乏真實(shí)作戰(zhàn)對(duì)象，試驗(yàn)使用其他炮位偵察校射雷達(dá)進(jìn)行替代；試驗(yàn)?zāi)康臑樵u(píng)估單部干擾機(jī)對(duì)敵方炮位偵察校射雷達(dá)的干擾效能，為滿足雷達(dá)搜索時(shí)間及接近戰(zhàn)術(shù)使用要求，試驗(yàn)采用了多部干擾機(jī)。因此需要進(jìn)行由多部干擾機(jī)對(duì)單部干擾機(jī)、由替代雷達(dá)對(duì)敵方雷達(dá)的等效推算以評(píng)估干擾效果，完成炮射雷達(dá)干擾彈干擾距離的評(píng)估。

下面主要探討半動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法及效果評(píng)估方法。

2.2 外場(chǎng)干擾距離陣地布局研究

半動(dòng)態(tài)試驗(yàn)選用典型炮位偵察校射雷達(dá)替代真實(shí)作戰(zhàn)對(duì)象，受干擾機(jī)可實(shí)現(xiàn)懸掛高度限制，試驗(yàn)設(shè)計(jì)立足于對(duì)雷達(dá)偵察模式的搜索段及初始跟蹤段進(jìn)行干擾，使其無法偵察定位。由前文介紹的炮位偵察校射雷達(dá)工作原理可知，其搜索到目標(biāo)后需要進(jìn)行驗(yàn)證，即雷達(dá)若需轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)則合作目標(biāo)穿過搜索波束時(shí)間需滿足搜索驗(yàn)證最低時(shí)間要求，而且干擾彈戰(zhàn)術(shù)使用中也需要多發(fā)才能形成干擾掩護(hù)區(qū)。為模擬戰(zhàn)術(shù)使用并滿足搜索驗(yàn)證時(shí)間要求，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法懸掛多部干擾機(jī)增大干擾掩護(hù)區(qū)，使作為合作目標(biāo)的填砂彈具有足夠的時(shí)間穿過搜索波束。由于干擾彈為主瓣干擾，所以需要根據(jù)配試?yán)走_(dá)搜索主波束寬度確定干擾機(jī)懸掛間隔，滿足配試?yán)走_(dá)每個(gè)搜索主波束范圍內(nèi)只有一部干擾機(jī)。雷達(dá)、干擾機(jī)相對(duì)距離一般按照戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行要求配置。根據(jù)炮位偵察校射雷達(dá)戰(zhàn)術(shù)使用要求，雷達(dá)一般配置于填砂彈彈道線一側(cè)11°～30°范圍內(nèi)，與填砂彈彈道之間應(yīng)保證具有低遮蔽角且通視情況良好，陣地布局如圖3所示。

2.3 外場(chǎng)干擾距離試驗(yàn)方法研究

將配試?yán)走_(dá)設(shè)定為偵察模式，俯仰角度設(shè)定為貼地搜索，方位搜索范圍根據(jù)多部干擾機(jī)形成的干擾掩護(hù)區(qū)設(shè)定。

試驗(yàn)過程如下：

(1) 干擾機(jī)關(guān)閉情況下射擊填砂彈多發(fā)，保證配試?yán)走_(dá)能夠穩(wěn)定偵收填砂彈回波信號(hào)，并能夠經(jīng)彈道外推完成對(duì)火炮的定位。

(2) 開啟干擾機(jī)，繼續(xù)射擊填砂彈多發(fā)作為合作掩護(hù)目標(biāo)，使雷達(dá)在干擾機(jī)開啟情況下無法對(duì)火炮進(jìn)行定位。

(3) 調(diào)整火炮射擊參數(shù)，使填砂彈以不同距離穿過雷達(dá)搜索波束，直至雷達(dá)可在干擾機(jī)開啟條件下穩(wěn)定發(fā)現(xiàn)填砂彈。此時(shí)雷達(dá)對(duì)填砂彈的發(fā)現(xiàn)距離即為多部干擾機(jī)當(dāng)掩護(hù)目標(biāo)為填砂彈情況下，對(duì)配試?yán)走_(dá)的干擾暴露距離。

圖3 炮射雷達(dá)干擾彈干擾距離半動(dòng)態(tài)試驗(yàn)布局示意圖

2.4 試驗(yàn)評(píng)估方法研究

本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法使用多部干擾機(jī)、其他雷達(dá)替代敵炮位偵察校射雷達(dá)。試驗(yàn)?zāi)康臑樵u(píng)估單部干擾機(jī)對(duì)敵炮位偵察校射雷達(dá)的干擾距離，因此需要建立相應(yīng)的評(píng)估方法，完成外場(chǎng)評(píng)估。

2.4.1 由多部干擾機(jī)的干擾距離等效推算單部干擾機(jī)的干擾距離

下面以4部干擾機(jī)為例進(jìn)行由多部干擾機(jī)對(duì)替代雷達(dá)的干擾暴露距離等效推算單部干擾機(jī)對(duì)替代雷達(dá)的干擾暴露距離。

由陣地布局中干擾機(jī)懸掛間隔可知，四部干擾機(jī)干擾同時(shí)對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)實(shí)施干擾時(shí)，雷達(dá)主波束范圍內(nèi)只存在一部干擾機(jī)，其發(fā)射的干擾信號(hào)進(jìn)入雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)端的功率為［68］：



式中:ηJ干擾質(zhì)量因子為將干擾機(jī)發(fā)射的噪聲等效為白噪聲的轉(zhuǎn)換因子；PiJ為噪聲干擾機(jī)的干擾功率；GJ為干擾機(jī)天線的增益；Gt′為雷達(dá)天線在干擾機(jī)方向的增益；Bt為雷達(dá)帶寬；BJ為干擾帶寬；Ltr為雷達(dá)接收發(fā)射綜合損耗；RJ為干擾機(jī)與雷達(dá)之間的距離；LJ為干擾機(jī)的發(fā)射綜合損耗；La′為干擾信號(hào)在大氣中的傳輸損耗；LPol為干擾信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)極化形式的失配損耗。

由于同時(shí)懸掛四部干擾機(jī)，除一部干擾機(jī)相對(duì)雷達(dá)為主瓣干擾外，另有三部干擾機(jī)相對(duì)雷達(dá)為副瓣干擾，為準(zhǔn)確評(píng)估干擾距離，需要將雷達(dá)副瓣進(jìn)入的干擾能量進(jìn)行修正。三部干擾機(jī)通過雷達(dá)副瓣進(jìn)入到雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)端的功率為［9］：

式中:D0為雷達(dá)為消除旁瓣干擾采取干擾措施的改善因子；Gj (θ)干擾機(jī)天線在雷達(dá)掃描方向的天線增益，Git ′(θ)雷達(dá)天線在干擾機(jī)方向的天線旁瓣增益，其值由干擾機(jī)相對(duì)雷達(dá)角度決定，該角度與陣地布局及雷達(dá)波束寬度、波束躍度有關(guān)。替代雷達(dá)采用水平方位掃描波束重疊來覆蓋搜索區(qū)域。

多部干擾機(jī)對(duì)雷達(dá)水平方位掃描波束重疊布局如圖4所示。

圖4 多部干擾機(jī)對(duì)雷達(dá)干擾布局示意圖



根據(jù)方位躍度值及波束寬度可計(jì)算第i部干擾機(jī)相對(duì)雷達(dá)的角度θi，從而可以得出相應(yīng)的Gj (θ)及G

多部干擾機(jī)情況下，雷達(dá)檢測(cè)端收到的干擾、雜波和信號(hào)功率之比見式(5)：

式中:Pc為地雜波總功率;Pc/s為雜信比。

單部干擾機(jī)情況下，雷達(dá)檢測(cè)端收到的干擾、雜波和信號(hào)功率之比見公式(6)：

由檢測(cè)理論可知，在剛好能夠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)情況下，在使用多部干擾機(jī)及單部干擾機(jī)的不同條件下，替代雷達(dá)接收機(jī)檢測(cè)信號(hào)時(shí)的發(fā)現(xiàn)概率和虛警概率相同［10］。兩種情況下雷達(dá)接收機(jī)檢測(cè)端的信干比應(yīng)相同，且等于雷達(dá)在此發(fā)現(xiàn)概率和虛警概率下的檢測(cè)因子。



則通過外場(chǎng)實(shí)測(cè)多部干擾機(jī)對(duì)雷達(dá)的干擾距離Rt4′可推算單部干擾機(jī)對(duì)雷達(dá)的干擾距離Rt1′為：

2.4.2 由單部干擾機(jī)對(duì)替代雷達(dá)干擾距離等效推算對(duì)敵方雷達(dá)干擾距離等效推算研究

下面進(jìn)行由單部干擾機(jī)對(duì)配試?yán)走_(dá)的干擾距離等效到對(duì)敵炮位偵察校射雷達(dá)的干擾暴露距離的推算過程。

設(shè)填砂彈與真實(shí)的被保護(hù)目標(biāo)的RCS均為σt，配試?yán)走_(dá)剛好發(fā)現(xiàn)填砂彈的距離為Rt，此刻配試?yán)走_(dá)檢測(cè)端的干信比為：

式中:Ptt為配試?yán)走_(dá)的發(fā)射功率;G0t為配試?yán)走_(dá)在目標(biāo)方向的天線增益;G1t為干擾方向的天線增益;Bt為接收機(jī)帶寬;Yt為綜合抗干擾改善因子;Lrt為接收綜合損耗，Ltt為發(fā)射綜合損耗。設(shè)作戰(zhàn)對(duì)象的各對(duì)應(yīng)參數(shù)分別為Ptz，G0z，G1z，Bz，Yz，Lrz和Ltz。干擾機(jī)與配試?yán)走_(dá)的距離為RJ。

真實(shí)作戰(zhàn)對(duì)象放置于配試?yán)走_(dá)處，且剛好發(fā)現(xiàn)真實(shí)的被保護(hù)目標(biāo)的距離為Rz，則此刻作戰(zhàn)對(duì)象檢測(cè)端的信干比為：

由檢測(cè)理論可知，在剛好能夠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)情況下，在使用替代雷達(dá)及真實(shí)作戰(zhàn)對(duì)象的不同條件下，替代雷達(dá)與真實(shí)作戰(zhàn)對(duì)象接收機(jī)檢測(cè)信號(hào)時(shí)的發(fā)現(xiàn)概率和虛警概率相同。兩種情況下雷達(dá)接收機(jī)檢測(cè)端的信干比應(yīng)相同，且等于雷達(dá)在此發(fā)現(xiàn)概率和虛警概率下的檢測(cè)因

子。由此，通過外場(chǎng)實(shí)測(cè)單部干擾機(jī)對(duì)配試?yán)走_(dá)的干擾距離Rt′推算出其對(duì)真實(shí)作戰(zhàn)對(duì)象的干擾距離Rz′：

3 結(jié) 語

本文分析了炮射雷達(dá)干擾彈的作戰(zhàn)對(duì)象及工作原理，并針對(duì)炮射雷達(dá)干擾彈及配試?yán)走_(dá)特點(diǎn)，在不改變炮位校射雷達(dá)偵察校射模式的前提下，提出了一種科學(xué)可行的外場(chǎng)試驗(yàn)方法。建立由多部干擾機(jī)到單部干擾機(jī)、由替代雷達(dá)到真實(shí)作戰(zhàn)對(duì)象的干擾效果評(píng)估方法，解決了炮射雷達(dá)干擾彈干擾距離外場(chǎng)試驗(yàn)及評(píng)估的難題。

由于炮射雷達(dá)干擾彈受彈體供電等因素限制，只能采取主瓣干擾，且其使用受氣象條件限制較大。

參 考 文 獻(xiàn)

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［10］王國玉.雷達(dá)對(duì)抗試驗(yàn)替代等效推算原理與方法［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2002.

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作者簡(jiǎn)介：

林 歡 男，1979年出生，遼寧瓦房店人，工程師。主要研究方向?yàn)殡娮庸こ虘?yīng)用。