馬亞濤，曹星江，李德權

（中國洛陽電子裝備試驗中心，洛陽471003）

0 引 言

分布式干擾系統(tǒng)一般使用一定數量以小型無人機、炮彈、氣球等為載體的電子干擾機臨近敵方陣地，自動或受控地對選定的敵方雷達或組網雷達進行主瓣干擾的對抗措施。這種干擾體制采用逼近的分布式網絡化結構，是對抗低／超低副瓣雷達、組網雷達等先進預警探測系統(tǒng)的有效技術途徑［1－2］。

傳統(tǒng)的遠距離支援干擾發(fā)射大功率干擾信號對敵方實施干擾，同時又不可避免地對己方電子設備造成一定的影響。而分布式干擾機通常配置在靠近敵方電子設備、遠離己方陣地的位置，對己方電子設備影響較小，不用考慮對己方電子設備的電磁兼容性問題。在離敵方電子設備較近的同時，由于分布式干擾機數量大，相對遠距離支援干擾等干擾方式，具有很大的距離優(yōu)勢和功率優(yōu)勢。在對組網雷達進行干擾時，如果采用分布式干擾，實現(xiàn)多干擾機對多雷達進行干擾，甚至組網干擾機（即“狼群戰(zhàn)術”）對組網雷達干擾，則能取得單個干擾設備所不能達到的干擾效果。分布式干擾還可以通過適當布陣，采取靈活多變的信號樣式，對敵方電子設備進行大扇面的主瓣干擾。

本文以采用小型無人機為載體的分布式干擾系統(tǒng)為例，研究分析其對單部雷達及組網雷達干擾時的布陣方法。

在實際使用中，需根據所要求的目標掩護區(qū)域或佯攻區(qū)域，考慮被干擾雷達性能及無人機飛行性能及對其有影響的天氣、干擾機性能等條件，合理計算干擾機數量、規(guī)劃干擾機的布陣及飛行航線等，使干擾信號總有部分能從雷達主瓣進入，并保證產生的主瓣干擾扇面覆蓋所要求的目標掩護區(qū)域或佯攻區(qū)域。如果所需要掩護的目標為飛機或突防導彈等飛行目標時，還需讓干擾信號所覆蓋的區(qū)域能夠包含被掩護目標所要求的活動區(qū)域。

1 影響布陣的主要因素

1.1 布陣距離

無人機陣的布陣距離R與最小干擾距離Lmin、無人機和敵方雷達（以下簡稱“雷達”）的海拔高度差h、無人機上的干擾機俯仰方向有效干擾角度ψ、雷達和干擾機性能及戰(zhàn)術應用有關。

假設被掩護空域與雷達距離為Rs，滿足被掩護空域要求的無人機陣與雷達的最大距離為Rj。

抗干擾改善因子的雷達干擾方程如下［3－4］：

式中：Kj為雷達信息處理設備輸入端干信比（即干擾壓制系數）；PjGj為干擾等效輻射功率；PtGt為雷達等效輻射功率；σ為被保護目標的雷達反射面積；Lj為干擾信號的極化損失和機內傳輸損耗；Lr為目標回波信號在雷達內的傳輸損耗；Gr（θ）為雷達天線接收干擾信號的增益；Gr為雷達天線接收目標回波信號的增益；Δfo為雷達中放帶寬；Δfj為干擾信號帶寬；Daj為干擾信號通過雷達脈沖壓縮后的處理增益；Da為雷達信號通過雷達脈沖壓縮后的處理增益；Dbj為干擾信號通過雷達多普勒濾波器后的相干積累系數；Db為雷達回波信號通過雷達多普勒濾波器后的相干積累系數；Dcj為干擾信號通過雷達其它信號處理措施后的系數；Dc為雷達回波信號通過雷達其它信號處理措施后的系數。

由式（1）可以得到Rj：

Gr（θ）的計算由經驗公式給出：

式中：θ0.5為雷達主瓣3dB波束寬度；常數K通常取0.04～0.10，對于高增益方向性天線，K 取0.07～0.10，對于波束較寬、增益較低的天線，取0.04～0.06。

具體情況如圖1所示。

由圖1可知：

其中：

另外，根據戰(zhàn)術需要，有時還要考慮將無人機陣布置在敵大部分火炮、高炮、近程地空導彈的有效射程之外。

圖1 影響布陣距離的因素示意圖

1.2 使用高度

無人機可實現(xiàn)在一定高度范圍內的定高飛行，在遂行干擾任務時的使用高度與掩護通道的空域范圍有關。分布式干擾機在其方位面、俯仰面形成一定角度的干擾扇面，干擾扇面的覆蓋要求和方位覆蓋的計算方法相同。分布式干擾機的分布既要滿足方位面覆蓋的需要，同時也要滿足俯仰面覆蓋的需要，否則就可能暴露我方突防飛機。

一般情況下，較遠距離處，允許攻擊飛機以較大高度突防；如采取近距高空突防方式，則需干擾機分層布置，否則不能兼顧遠距或起飛、爬升階段的掩護要求。

1.3 有效干擾時間

分布式無人機干擾系統(tǒng)形成干擾壓制效果的前提是干擾陣列的形成。支援航空兵進攻作戰(zhàn)的時序要求：

（1）在攻擊編隊進入敵方預警探測范圍前，分布式無人機干擾系統(tǒng)干擾陣列必須形成，可正常遂行干擾壓制任務；

（2）在攻擊編隊返航，脫離敵方預警探測范圍后，分布式無人機干擾系統(tǒng)才可終止干擾壓制任務。

在干擾技術有效的前提下，對雷達的有效干擾時間主要由無人機的飛行性能來保證。無人機在不同飛行高度上可以有一個飛行速度的范圍。當無人機以不同飛行速度飛行時，所能達到的飛行航程和飛行時間是不相同的。

1.4 電磁兼容性

分布式無人機必須保證在作戰(zhàn)使用時，無人機陣列內不互相干擾。由于欺騙干擾機要接收微弱的雷達信號，并將相近頻率的干擾信號進行功率放大輸出，就必然存在收發(fā)隔離問題。如果系統(tǒng)增益大于收發(fā)之間的隔離度，將使發(fā)射的干擾信號進入接收通道，引起系統(tǒng)自激。當多個無人機同時在干擾區(qū)巡航飛行干擾時，如果相互之間的距離太近，將造成多個欺騙干擾機互相轉發(fā)干擾信號，在一定程度上將造成設備不能正常工作。為避免同頻段干擾機之間相互轉發(fā)，同頻段干擾機應保持一定的空間隔離。

在作戰(zhàn)使用過程中，分布式無人機需與我方作戰(zhàn)飛機協(xié)同作戰(zhàn)，分布式無人機分布在靠近敵前沿陣地區(qū)域，遠離我方雷達和遠距離支援干擾飛機，同時，由于分布式干擾功率較小且指向敵方，不會干擾己方雷達正常工作。

1.5 干擾機的數量

一般分布式干擾系統(tǒng)的干擾機功率較小，只能干擾雷達主瓣。如果水平向上相鄰2部干擾機與被干擾雷達連線的夾角大于該雷達主瓣水平波束寬度，則最小暴露距離變大（即壓制效果變差）；如果該夾角小于雷達主瓣水平波束寬度，則最小暴露距離略有變小，與該夾角等于雷達主瓣水平波束寬度時的干擾效果相比，改善并不顯著。因此，水平向上相鄰2部干擾機與被干擾雷達連線的最優(yōu)夾角應等于雷達主瓣水平波束寬度。俯仰向上同理［4］。

設干擾要求的空域的水平角和俯仰角（均是相對雷達而言）分別為θJ和ψJ，所需的最少干擾機數量mθ。

如干擾機只干擾主瓣，則mθ可由下式決定：

式中：ΔθsΔψs為被干擾雷達的角度單元。

其為兩坐標雷達時，令Δψs＝ψJ＝1后，按式（6）計算即可。

例如，干擾所要求的空域為30°×30°，干擾機只干擾主瓣，被干擾雷達是1部米波警戒雷達，其角度單元為ΔθsΔψs＝5°×30°，則：

如被干擾雷達是1部厘米波三坐標雷達，其角度單元ΔθsΔψs＝1°×5°，則：

由此可見，干擾1部大信息容量的雷達比干擾1部小信息容量的雷達，對于同樣的空域要多很多倍的干擾機［4］。

2 對單部雷達干擾的布陣分析

如上所述，實施分布式干擾需要一定數量的分布式無人機才能起作用，而且干擾機的空間分布必須滿足一定的要求。干擾機的數量及分布與被干擾雷達站的分布情況、所需掩護的通道、單個干擾機的干擾能力、配置距離、干擾機的定位誤差等因素有關。多數分布式干擾系統(tǒng)的干擾機只能干擾同波段的雷達，如果在同一方向上有2部不同波段的雷達，則需采用2組對應波段的干擾機在空中分層排列。

下面，只考慮同波段不同位置雷達的情況，尋求最佳布陣方式和最佳效能，其方法也可推廣到分層排列中。

分布式無人機布陣的示意圖如圖2所示。

圖2 干擾機的布陣示意圖

假設單部干擾機的空域覆蓋范圍為θs×ψs，（即以無人機為位置標準，水平覆蓋角度為θs，俯仰覆蓋角度為ψs），如果分布式干擾機飛行航線互相平行，則可以看到，分布式干擾機對雷達可以造成θs的最大干擾扇面。此時如果再往第n部與第n＋1部干擾機旁再增加干擾機，被干擾雷達將不能被增加的干擾機的干擾所覆蓋。如果需要對雷達造成的干擾扇面超過θs，則需要改變新增加的干擾機航線的方向，使其盡量靠近其與雷達的連線方向，呈現(xiàn)扇形布陣，使雷達可被干擾機的干擾所覆蓋（如第n＋2部、第n＋3部干擾機所示）。

如果對單部雷達進行干擾，干擾機陣距離雷達陣面x，則1組無人干擾機覆蓋寬度為：2x·tan（θs／2）。

如果對分布較寬且雷達之間間距較大的雷達陣面，分布式干擾機最好采取分段布置的布陣方式，即分別在各雷達陣面形成干擾陣，得到所需的有效掩護區(qū)域。

為了避免在轉彎時出現(xiàn)干擾縫隙，應合理安排無人機的發(fā)射時間和發(fā)射次序，使對同一作戰(zhàn)目標干擾的無人機在規(guī)劃航線上前后錯開。

3 對組網雷達干擾的布陣分析

3.1 干擾機對組網雷達干擾的掩護區(qū)

如圖3所示，組網雷達的探測區(qū)定義為網內雷達探測區(qū)的并集，表示為：

式中：Anet為組網雷達合成探測區(qū)域；Ai為第i部雷達的探測區(qū)域；n為網內雷達數目。

圖3 組網雷達探測區(qū)域示意圖（粗線內區(qū)域為Anet）

同理，組網雷達干擾暴露區(qū)定義為網內雷達暴露區(qū)的并集，表示為［5］：

式中：Bnet為組網雷達合成干擾暴露區(qū)；Bi為第i部雷達的暴露區(qū)；n為網內雷達數目。

干擾機對組網雷達干擾的掩護區(qū)定義為干擾機對網內雷達干擾掩護區(qū)的交集，表示為：

式中，Cjnet為干擾機對組網雷達干擾的合成掩護區(qū)；Cji為干擾機對第i部雷達干擾的掩護區(qū)；n為網內雷達數目。

3.2 布陣方法

設預定掩護空域為M，則必須保證M?Cjnet。這樣，暴露區(qū)不包含M的網內雷達不需干擾，暴露區(qū)包含M的網內雷達則需分布式無人機分別對其合理布陣并進行干擾。

這樣，問題演化為分布式干擾機對單部雷達進行干擾的布陣分析。結合以上部分的研究，使預定掩護空域M包含在干擾機對各個雷達干擾的合成掩護區(qū)內即可。

假設網內需干擾的雷達為3部，布陣方法如圖4所示。

圖4 對組網雷達干擾的布陣演示

3.3 仿真

設分布式無人機需對敵方網內2部雷達進行多假目標干擾。干擾空域為一圓形區(qū)域，圓心坐標為（0，0），半徑為20km；敵方2部雷達主瓣寬度分別為1.20°、3°，坐標分別為（－50，－100）、（60，－80）。

取典型雷達、被掩護目標及干擾機參數進行仿真：Pt＝600kW，Pj＝15W，Gt＝Gr＝33dB，Gj＝9 dB，σ＝5m2，θ0.5＝3°，K＝0.05，△fj／△fo＝Da／Daj＝Db／Dbj＝Dc／Dcj＝1＝0dB，Lj／Lr＝－8dB，Kj＝6dB。

無人機采用扇形布陣，航線距雷達最遠端和最近端分別為60km、30km，對2部雷達干擾的無人機分別為18部和8部，仿真結果如圖5所示。

圖5 對雷達組網干擾的仿真

通過以上研究及仿真可以看出分布式無人機干擾系統(tǒng)對雷達干擾的布陣方法受多種因素的影響。如文中所述，無人機飛行性能及對其有影響的天氣條件、干擾機性能、被掩護區(qū)域的位置和戰(zhàn)術要求等條件可被我方掌握，但被干擾雷達的位置、性能及與其相關的一些參數也應明確，這樣才能對無人機陣的布置及其航線的設定做出有效的分析和判斷。

4 結束語

分布式干擾依靠著自身的優(yōu)勢，在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中倍受重視。本文對影響分布式干擾機布陣的主要因素進行了分析說明，并分別對其干擾單部雷達和組網雷達的布陣方法進行了分析研究，并做出了一些建議，對分布式干擾機的作戰(zhàn)應用具有一定意義。

［1］蔡小勇，蔣興周，賈興江，等.分布式電子干擾系統(tǒng)干擾效能分析與仿真［J］.海軍工程大學學報，2006，18（3）：47－51.

［2］高軍輝.分布式干擾技術研究［D］.成都：電子科技大學，2006.

［3］丁鷺飛，耿富錄.雷達原理［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2001.

［4］馬亞濤，許金萍，彭燕.分布式干擾系統(tǒng)對單部雷達干擾暴露區(qū)的算法及相關研究［J］.艦船電子對抗，2009，32（3）：14－17.

［5］陳永光，李修和，沈陽.組網雷達作戰(zhàn)能力分析與評估［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003.