曾家有, 鐘建林, 謝宇鵬, 范曉磊

(海軍航空工程學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264001)

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電子壓制式干擾下預(yù)警機(jī)雷達(dá)對(duì)海探測(cè)能力

曾家有, 鐘建林, 謝宇鵬, 范曉磊

(海軍航空工程學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264001)

基于多電子壓制式干擾源和預(yù)警機(jī)雷達(dá)電子對(duì)抗機(jī)理，采用建模仿真的方法研究了多電子壓制式干擾源作用下預(yù)警機(jī)雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)的協(xié)同探測(cè)能力。首先分析了信干比對(duì)預(yù)警機(jī)雷達(dá)探測(cè)概率的影響，根據(jù)多點(diǎn)干擾源對(duì)預(yù)警機(jī)雷達(dá)的空間干擾原理，進(jìn)而建立了多干擾源對(duì)多預(yù)警機(jī)雷達(dá)的干擾功率模型，得到了預(yù)警機(jī)對(duì)海上目標(biāo)的探測(cè)概率計(jì)算方法。仿真結(jié)果顯示了多干擾源電子壓制式干擾的作用規(guī)律，驗(yàn)證了模型的有效性。

預(yù)警機(jī)； 電子對(duì)抗； 壓制干擾； 探測(cè)概率； 效能評(píng)估

0 引 言

預(yù)警機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著重要作用，正因如此,也面臨著敵方各種電子干擾的威脅[1-3]。電子壓制式干擾是一種較為常見的電子干擾手段，其干擾原理為：通過干擾源發(fā)射的強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入目標(biāo)雷達(dá)接收機(jī)，從而達(dá)到降低雷達(dá)信噪比，削弱其探測(cè)威力的目的[4,5]。

目前，有部分文獻(xiàn)研究了電子干擾對(duì)機(jī)載雷達(dá)作戰(zhàn)能力的影響，如文獻(xiàn)[6]構(gòu)建了對(duì)機(jī)載雷達(dá)探測(cè)及干擾仿真的框架，文獻(xiàn)[7]構(gòu)建機(jī)載雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)時(shí)考慮了電子干擾因素，文獻(xiàn)[8]分析了對(duì)預(yù)警機(jī)敵我識(shí)別系統(tǒng)的干擾策略，文獻(xiàn)[9]引入了電子干擾后的損失因子，采用ADC法分析了預(yù)警機(jī)對(duì)海面目標(biāo)的預(yù)警能力。但是，當(dāng)有多架預(yù)警機(jī)對(duì)海上目標(biāo)實(shí)施探測(cè)時(shí)，由于單架預(yù)警機(jī)存在探測(cè)盲區(qū)[10]，因此既需考慮多部干擾源對(duì)每架預(yù)警機(jī)產(chǎn)生的影響，還需考慮預(yù)警機(jī)之間的協(xié)同補(bǔ)盲效果，此時(shí)僅采用定性概略化分析的方法難以對(duì)預(yù)警機(jī)的對(duì)海探測(cè)能力進(jìn)行合理評(píng)估，這里將對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行定量化分析。

1 預(yù)警機(jī)雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)探測(cè)過程

對(duì)海上目標(biāo)探測(cè)時(shí)，預(yù)警機(jī)需要從雜波和接收機(jī)噪聲背景中檢測(cè)出海上目標(biāo)[11]，此時(shí)預(yù)警機(jī)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)能力主要受到信干比(信號(hào)和干擾信號(hào)功率比)影響[12]。在考慮到海面上雷達(dá)探測(cè)信號(hào)回波起伏后，目標(biāo)信號(hào)的信干比為[13]

(1)

式中：Pt為預(yù)警機(jī)雷達(dá)發(fā)射機(jī)功率;Gt發(fā)射天線的增益為;Gr為接收天線增益;λ為雷達(dá)波長(zhǎng);σ為目標(biāo)的散射截面積;Lt為功率損耗;k0為波爾茲曼常數(shù);T0為標(biāo)準(zhǔn)室溫;Bn為噪聲帶寬;R為目標(biāo)到雷達(dá)的距離。

(2)

根據(jù)式(2)得到預(yù)警機(jī)雷達(dá)探測(cè)距離與檢測(cè)概率、虛警概率之間的關(guān)系可表示為

(3)

將式(1)代入式(3)即可求解在給定信干比時(shí)，預(yù)警機(jī)雷達(dá)對(duì)特定目標(biāo)的探測(cè)概率。

2 干擾源對(duì)預(yù)警機(jī)雷達(dá)影響模型

2.1 干擾源和預(yù)警機(jī)雷達(dá)波瓣方向性分析

于是,M部預(yù)警機(jī)雷達(dá)的空間位置可以用一組向量集合DY描述為

(4)

預(yù)警機(jī)雷達(dá)天線主瓣空間指向SY可以描述為

(5)

類似地，N部干擾源空間位置集合DG可以記為

(6)

干擾源主波瓣空間指向SG可記為

(7)

(8)

記Rj,i為Ri,j反方向矢量，則預(yù)警機(jī)雷達(dá)j主波瓣與到干擾源i目標(biāo)視線夾角θi,j為

(9)

2.2 多干擾源壓制下信干比分析

(10)

考慮到N部干擾源作用時(shí)，預(yù)警機(jī)雷達(dá)j接收的累加干擾功率Pj為

(11)

因此預(yù)警機(jī)雷達(dá)j的信干比為

(12)

3 綜合探測(cè)概率計(jì)算

給定一組干擾源和預(yù)警機(jī)雷達(dá)空間對(duì)抗態(tài)勢(shì)State=〈DY,SY,DG,SG〉，分析預(yù)警機(jī)對(duì)給定海平面區(qū)域的探測(cè)能力。假定給定區(qū)域位于長(zhǎng)為K，寬為L(zhǎng)的區(qū)域內(nèi)，這里采用柵格法處理如下：

(1) 在圖1中，以a為原點(diǎn)，ab、ad方向?yàn)闄M、縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系；

(2) 將ab等分為m份，將等分點(diǎn)從左至右記為(a1,a2,…,am-1)。等分點(diǎn)和線段ab起點(diǎn)a和終點(diǎn)b構(gòu)成新的點(diǎn)集，過每點(diǎn)作垂線，分別記為(l1,l2,…,lm)；

(3) 將bc等分為n份，將等分點(diǎn)從下往上記為(b1,b2,…,bm-1)。等分點(diǎn)和線段bc起點(diǎn)b和終點(diǎn)c構(gòu)成新的點(diǎn)集，過每點(diǎn)作垂線，分別記為(s1,s2,…,sn)；

(13)

4 仿真結(jié)果分析

圖2 多干擾源對(duì)單架預(yù)警機(jī)探測(cè)概率影響

圖2顯示了多部干擾源對(duì)單架預(yù)警機(jī)探測(cè)概率的影響。仿真結(jié)果表明，在單部預(yù)警機(jī)受到多干擾源電子壓制式干擾時(shí)，對(duì)電子干擾源壓制方向的探測(cè)概率幾乎都低于0.3，難以保證對(duì)海上目標(biāo)艦艇實(shí)施有效探測(cè)。圖3顯示了多部干擾源對(duì)兩架預(yù)警機(jī)協(xié)同探測(cè)概率的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)使用兩架預(yù)警機(jī)對(duì)海上目標(biāo)艦艇實(shí)施探測(cè)時(shí)，由于預(yù)警機(jī)間的協(xié)同補(bǔ)盲效應(yīng)，預(yù)警機(jī)對(duì)多干擾源壓制方向的探測(cè)能力有所增強(qiáng)，但對(duì)多干擾源電子重點(diǎn)壓制方位的探測(cè)概率依然較低，這也是由電子壓制式干擾具有很強(qiáng)的方向性決定的。

圖3 多干擾源對(duì)兩架預(yù)警機(jī)探測(cè)概率影響

5 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)多電子干擾源壓制式干擾下預(yù)警機(jī)對(duì)海上目標(biāo)的探測(cè)問題進(jìn)行了分析，重點(diǎn)研究了多電子干擾源對(duì)預(yù)警機(jī)對(duì)海上目標(biāo)探測(cè)概率的影響。仿真結(jié)果顯示，電子壓制式干擾具有很強(qiáng)的方向性，當(dāng)多干擾源實(shí)施干擾時(shí)，即使考慮了預(yù)警機(jī)的協(xié)同補(bǔ)盲效果，對(duì)多干擾源重點(diǎn)壓制方位目標(biāo)的探測(cè)概率提升較為有限。

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Research on Detection Ability of AWACS Radar with Interference of Electronic Barrage Jamming

ZENGJia-you，ZHONGJian-lin，XIEYu-peng,FANXiao-lei

(Naval Aeronautical Engineering Institute, Yantai 264001, China)

According to working principles of multi interference sources and detection process of AWACS radar, methods of modeling and simulation were adopted to research synthetic detection ability of AWACS radar with interference of electronic barrage jamming. Interference of SIR to detection probability of AWACS radar was analyzed firstly. Furthermore, jamming power model of interference sources was built, and calculation method of detection probability of AWACS radar was deduced. The simulation results showed effective laws of multiple interference sources, and verified effectiveness of related models.

AWACS; ECM; barrage jamming; detection probability; effectiveness evaluation

2015-09-08

曾家有(1972-),男,江西信豐人,碩士，副教授,研究方向?yàn)槎嗥脚_(tái)協(xié)同作戰(zhàn)、攻防對(duì)抗理論。

Tel.:15966533758;E-mail:labyrinthy@163.com

TN 974

A

1006-7167(2016)03-0123-03