鮑志超，莫翠瓊，王正

(電子工程學院，安徽 合肥 230037)

探測跟蹤技術

噪聲干擾對主被動復合導引頭失效機理分析*

鮑志超，莫翠瓊，王正

(電子工程學院，安徽 合肥 230037)

近年來，一些新的雷達抗干擾技術的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)的干擾技術構成了嚴峻的挑戰(zhàn)，在試驗中出現(xiàn)了一些常見的干擾方法對特定雷達干擾失效的情況。故分析干擾方法失效機理，對改進干擾方式、升級干擾裝備具有重要的意義。以自衛(wèi)式噪聲干擾對主被動復合導引頭干擾失效為例，首先介紹了主被動復合導引頭工作原理，接著分析自衛(wèi)式噪聲壓制干擾對主被動復合導引頭失效原因，而后建立噪聲干擾信號模型，并利用導引頭仿真平臺，進行攻防對抗仿真，驗證理論分析的結果。

主被動工作模式；復合雷達導引頭；噪聲壓制；干擾模型；機理分析；仿真驗證

0 引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，精確制導導彈已經(jīng)成為水面艦艇的主要威脅[1]。而精確制導導彈通常采用主被動復合雷達導引頭[2]，其制導的導彈打擊精度高、抗干擾性能好，更重要的是，該雷達導引頭具有主被動2個工作模式，可以對具有輻射源的目標進行遠距探測和末段精確制導[3]，致使一些艦載自衛(wèi)干擾難以奏效。自衛(wèi)式噪聲壓制干擾是對抗反艦導彈的一種常用干擾方式，但對于主被動復合導引頭的干擾基本失效。本文主要從主被動復合導引頭工作原理入手，對其抗噪聲壓制干擾機理進行分析，并在理論分析的基礎上，建立干擾信號模型，對干擾失效機理進行仿真驗證，取得了良好的效果。

1 主被動復合導引頭工作原理

現(xiàn)代精確制導武器廣泛使用主被動復合導引頭，可以對有輻射源的目標實現(xiàn)遠距探測和末段精確制導[4]，同時也是一種重要的抗干擾措施，其工作原理如圖1所示[5]。

如圖1所示，主動模式和被動模式有各自獨立的信道和信息處理器，2個模式的信息處理器將處理好的信息輸入信息綜合與程序控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對信息進行判決，然后選取適當?shù)墓ぷ髂Ｊ剑l(fā)出制導信號來控制伺服系統(tǒng)，讓導引頭天線對準目標。

2 干擾失效機理分析

在現(xiàn)代戰(zhàn)場中，主動制導和被動制導各有優(yōu)缺點。主動雷達導引頭具有全天候探測、全向攻擊的優(yōu)點[6]，但是容易被敵方偵查系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，隱蔽性差；被動雷達導引頭不主動發(fā)射信號，通過接收敵方輻射源信號進行跟蹤，探測距離遠，隱蔽性強[7]，但若敵方發(fā)現(xiàn)導彈并關閉輻射源，則不能完成持續(xù)跟蹤[8]。而本文研究的主被動復合尋的制導既可充分發(fā)揮主動尋的具有的性能優(yōu)勢[9]，又能發(fā)揮被動尋的免受敵方偵查、隱蔽性強的優(yōu)點，在抗噪聲壓制干擾能力上有很大的提高，致使自衛(wèi)式噪聲壓制干擾在對抗主被動復合導引頭時失效。其失效主要原因如下：

(1) 主被動模式的轉換

主被動復合導引頭檢測目標回波時，沒有受到干擾時，主被動復合導引頭采用主動尋的制導方式進行搜索跟蹤；當受到噪聲壓制干擾后，導引頭主動接收機的輸出信號將淹沒在干擾中，此時導引頭中的干擾識別電路立即對干擾信號進行識別，控制導引頭轉入被動角跟蹤模式，即跟蹤干擾源。一旦干擾減小或敵方干擾機關機，又立即換回主動制導模式[10]。圖2為主被動通道轉換流程圖。

(2) 自衛(wèi)式干擾的弊端

本文研究的干擾是自衛(wèi)式干擾，即雷達干擾裝備配置在艦船上。若雷達導引頭能夠實現(xiàn)干擾信號的跟蹤，也就實現(xiàn)了穩(wěn)定跟蹤目標的目的，并且隱蔽性更強。當實施噪聲壓制干擾時，在主被動復合導引頭雷達接收機處的干信比通常遠超過模式轉換門限，主被動復合導引頭切換到自動跟蹤模式，此時導彈實現(xiàn)了反輻射的功能，能對干擾源和艦船目標造成硬殺傷。

圖1 主被動復合導引頭工作原理Fig.1 Working principle of active and passive radar seekers

圖2 主被動通道轉換流程圖Fig.2 Conversion process of active and passive mode

3 噪聲壓制干擾模型建立

噪聲壓制干擾就是利用噪聲干擾信號遮蓋或淹沒雷達信號，使敵方接收機的信噪比大大下降，難以檢測出有用信號的一種有源干擾方式[11]。其時域表達式[12]為

(1)

式中：Uj為噪聲調(diào)頻信號的幅度；ωj是噪聲調(diào)頻信號的中心頻率；KFM為調(diào)頻斜率；調(diào)制噪聲un(t)是一廣義平穩(wěn)、零均值的隨機過程；φ在[0,2π]上服從均勻分布，且與un(t)相互獨立。由于本論文的仿真是在中頻頻段進行的，故可以不考慮中心頻率的影響，可以將其簡化為ωj=0。類似的，隨機相位φ也可以不考慮即令其為0。即可化簡為

(2)

仿真噪聲調(diào)頻干擾信號，一般分為3步。首先用randn(m,n)函數(shù)產(chǎn)生高斯白噪聲，接著將高斯白噪聲輸入一個六級點橢圓濾波器中，最后將濾波器的輸出送入一個壓控振蕩器中，輸出即為調(diào)頻噪聲干擾信號[13]。設置相關參數(shù)，得到噪聲調(diào)頻信號的時域波形和功率譜密度如圖3所示。

4 仿真驗證

4.1 主被動導引頭仿真平臺概述

從功能需求分析，主被動復合導引頭仿真平臺集彈道仿真、目標回波仿真、干擾信號仿真、三維攻防對抗圖顯示等為一體，是一個包含主控、雷達導引頭仿真、彈道仿真、目標仿真、干擾仿真、環(huán)境仿真、仿真試驗數(shù)據(jù)庫等7個分系統(tǒng)在內(nèi)的通用仿真平臺[4]，仿真系統(tǒng)構成如圖4所示。

主控分系統(tǒng)提供友好的人機交互界面，方便使用人員設置、保存和導入戰(zhàn)情裝訂數(shù)據(jù)，并控制整個仿真的進程；主被動導引頭、彈道、目標、干擾和環(huán)境5個模塊是系統(tǒng)的核心功能，通過建立相應的信息處理流程，實現(xiàn)仿真解算；仿真試驗數(shù)據(jù)庫用于記錄各仿真實體的實時狀態(tài)，貫穿系統(tǒng)運行始終，通過交互實現(xiàn)對所有相關數(shù)據(jù)的調(diào)度和管理，從而為評估導彈作戰(zhàn)效能打下基礎。上述各分系統(tǒng)之間的信息交互關系參見表1。

圖3 噪聲調(diào)頻信號時域波形及其功率譜密度圖Fig.3 Time-domain waveform and power spectrum of noise

圖4 仿真系統(tǒng)構成及信息交互關系Fig.4 Component of simulation system and relationship between components

表1 仿真系統(tǒng)各模塊信息交互關系表Table 1 Relationship between components in simulation system

4.2 攻防對抗仿真試驗

以主被動復合導引頭理想工作場景設置為基礎，考慮自衛(wèi)式噪聲壓制干擾的相關參數(shù)，從而構建典型的自衛(wèi)式噪聲壓制干擾對抗試驗場景[14]。在噪聲壓制干擾對抗仿真中，設置導彈的初始位置為(0,200,-400)m，初始速度矢量為(400,0,0)m/s，初始航向角、俯仰角和滾動角均為0，艦船目標的初始位置為(7 000,0,0)m；干擾機平均發(fā)射功率為100 W，發(fā)射天線增益為12 dB，發(fā)射信號帶寬為100 MHz，發(fā)射中頻頻率為20 MHz，發(fā)射綜合損耗為1.8 dB，傳輸綜合損耗1.2 dB，經(jīng)驗證滿足主被動導引頭模式切換的條件。

圖5、圖6分別給出了理想場景下和噪聲壓制式干擾下的三維攻防對抗態(tài)勢圖，對比可以看出，在噪聲壓制干擾的作用下，導彈軌跡前一小段稍有變化，但是并不影響導彈命中目標，噪聲壓制干擾并沒有將導彈成功誘偏，沒有達到預期的干擾效果。

圖7給出噪聲壓制干擾下的導彈框架角的真實值和測量值的對比曲線，可以看出，在壓制噪聲干擾下，導彈方位、俯仰框架角的真實值和測量值并沒有出現(xiàn)大的偏離，干擾并沒有起到實際作用。

圖5 理想場景下三維攻防對抗態(tài)勢圖Fig.5 Offense and defense situation under ideal circumstance

圖6 噪聲壓制式干擾下三維攻防對抗態(tài)勢圖Fig.6 Offense and defense situation under noise jamming ciralmsatance

圖7 噪聲壓制式干擾下的框架誤差角Fig.7 Deviation angle under noise jamming circumstance

通過對比壓制干擾下的主被動復合導引頭三維彈道、導引頭框架角與理想工作場景下的曲線可看出，由于主被動復合導引頭可以識別壓制干擾信號、自動切換成被動跟蹤工作模式，導引頭通過被動跟蹤干擾源，能夠繼續(xù)維持對預定攻擊目標的連續(xù)跟蹤，從而保證將導彈正確地導引至艦船目標處，因此針對主被動復合導引頭的噪聲壓制干擾基本無效。

5 結束語

主被動復合導引頭制導的導彈對水面艦艇構成了重大威脅,對防御系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)[15]。本文在分析主被動復合導引頭工作原理的基礎上,對自衛(wèi)式噪聲壓制干擾失效機理進行理論分析和仿真驗證，取得了良好的效果。 而針對主被動復合導引頭的有效干擾方法有待進一步研究。

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Failure Mechanism of Noise Jamming for Combined Radar Seeker

BAO Zhi-chao,MO Cui-qiong,WANG Zheng

(Electronic Engineering Institute,Anhui Hefei 230037,China)

In recent years,the emergency of some new technologies of radar counter-counter measure (ECCM) has posed a threat to traditional jamming technology severely,and some jamming methods fail to jam specific radar in the same experiment.As a result,the analysis of failure mechanism means a lot to improving jamming method and weapon equipment.Based on the working principle of combined radar seeker, the failure causes of self-protection noise blanket jamming to combined radar seeker are analyzed and discussed, and then the model of noise blanket jamming signal is established, a simulation of attack-defense confrontation is carried out by using the platform of combined radar seeker, and the result of the theoretical analysis is verified.

active passive working mode;combined radar seeker; noise blanket; jamming model;mechanism analysis;simulation verification

2015-12-23；

2016-04-08

鮑志超(1991-)，男，江蘇東海人。碩士生,主要研究方向為電子對抗。

10.3969/j.issn.1009-086x.2016.06.017

TJ765.3+31;TN972;TJ765.4

A

1009-086X(2016)-06-0097-05

通信地址：230037 安徽省合肥市蜀山區(qū)黃山路460號電子工程學院503教研室

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