范寶亮

（中國人民解放軍91404部隊，河北秦皇島，066001）

無人機干擾預警雷達作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)研究

范寶亮

（中國人民解放軍91404部隊，河北秦皇島，066001）

本文建立了預警雷達模型、雷達檢測模型和雷達威脅模型，并在此基礎上設計了無人機與敵方預警雷達的交互系統(tǒng)，最后設定具體作戰(zhàn)背景，實現(xiàn)了一種無人機干擾雷達作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，為無人機的作戰(zhàn)使用提供了一種參考。

無人機；雷達；作戰(zhàn)仿真

0 引言

作戰(zhàn)仿真是基于信息科技的一種虛擬作戰(zhàn)模式，其實質就是利用模擬再現(xiàn)戰(zhàn)場上的作戰(zhàn)場景、行為、進程和結局，通過這種形式來對各種參戰(zhàn)兵器效能進行檢驗，評估戰(zhàn)術運用狀況，并將這些數(shù)據(jù)作為改進兵器和戰(zhàn)術的參考依據(jù)。作戰(zhàn)仿真試驗有多種方式，具體來說，可分為實物物理仿真、半實物物理仿真及數(shù)字仿真幾種類型。無論在哪種類型中，環(huán)境條件和裝備性能、作戰(zhàn)仿真機理等，均是借助數(shù)學模型、各類參數(shù)進行表示，利用計算機軟件控制作戰(zhàn)過程，最后仿真的結果，也是通過計算機演算獲得。本文主要研究無人機干擾敵方雷達作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，希冀論文研究結果能為無人機參與作戰(zhàn)提供一定參考與借鑒。

1 建立模型

1.1 建立無人機運動學模型

研究飛行器運動，一般是先假定飛行器質量聚集在質心位置，然后，再根據(jù)質心移動規(guī)律來研究飛行器的運動。決定質心瞬時位置的三個自由度和決定瞬時姿態(tài)的三個自由度，是飛行器的六個自由度，本文選擇通用六自由運動學動力學方程組進行研究。

1.2 建立雷達威脅模型

1.2.1 雷達模型建立

雷達方程的主要功能，是對雷達系統(tǒng)特性進行描述，它也是最基本的數(shù)學方程。雷達方程中體現(xiàn)了各因素對雷達作用距離的影響，例如雷達系統(tǒng)參量、背景雜波、目標參量和干擾影響、傳播介質等，其對目標探測問題分析具有重要的意義。

1.2.2 雷達檢測模型建立

檢波就是指雷達接收機排除載波中的噪聲和雜波，將有用信號檢測出來。檢波器有相干檢波器和包絡檢波器兩種。前者是借助回波信號相位信息進行檢波；后者是利用載波包絡幅度來分辨信號，其在檢波過程中，會損失一定的信噪比，不過應用起來比較簡捷實用。從實際情況來看，常規(guī)雷達一般都是使用包絡檢波器，本研究亦是如此。

本文用門限檢測來描述雷達檢測過程。在對單個脈沖信號匹配濾波基礎上，使用包絡檢波器進行檢波，將n個脈沖加權積累，再將其與某一門限電壓做對比。假如發(fā)現(xiàn)接收機輸出電壓包絡高于預置門限，此時就可認為有目標出現(xiàn)在控制領域。不過，這種檢測會存在一定的誤差：①第Ⅰ類錯誤是提示目標存在的情況下，可能會沒有目標出現(xiàn)，即虛警；②第Ⅱ類錯誤是有目標出現(xiàn)也可能會不提示，即漏檢。導致上述誤差的主要原因有很多種，錯誤的概率也會有較大差異，通常會受到目標波動、噪聲影響、干擾波動、門限設定等因素影響。為了提高雷達探測的準確性，在雷達探測領域，應當根據(jù)Neyman-Pearson原則來選擇門限，即虛警概率小于某一值時，將第Ⅰ類錯誤固定，使第Ⅱ類錯誤最小，從而保證探測概率最大。

1.2.3 雷達網(wǎng)威脅計算

虛擬敵方分布式雷達網(wǎng)探測系統(tǒng)，其探測器的探測性能對于系統(tǒng)整體性能和探測結果準確性，都具有較大的影響。探測概率表示如下。

在上式中，K表示數(shù)據(jù)融合準則參數(shù)，Pfa表示虛警概率，（Pfai，Pdi）表示第i個探測單元的虛警概率和探測概率，N表示探測單元數(shù)，f（x）表示探測系統(tǒng)優(yōu)化配置過程。本文將全部探測單元中最大的探測發(fā)現(xiàn)概率，定為系統(tǒng)探測發(fā)現(xiàn)概率。

分布式雷達網(wǎng)探測系統(tǒng)的探測性能會隨距離而相應地變化，要求解其值，應先獲得既定距離Ri和 RCS為σ的坐標（Pfai，Pdi）。在此基礎上，利用上述公式進行計算，從而獲得探測系統(tǒng)的探測概率。假如在計算過程中，已知無人機的航路，此時就可將無人機的任務目標點作為坐標原點，然后再建立探測坐標系并計算結果。

2 無人機與雷達交互設計

在探測過程中，雷達會對無人機的距離進行實時計算，以獲得準確的探測判斷結果。當無人機進入有效探測范圍后，雷達就會開始探測工作。雷達信號被無人機接收后，無人機模型就會收到探測結果，并根據(jù)結果分析，來調整和控制無人機運動，使之快速進入攻擊狀態(tài)和條件。雷達模型將進入探測領域的無人機探測結果計算出來后，會實時將結果傳輸給系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫會立即響應，并根據(jù)結果指令啟動所定計時器進行計時。假如計時器超過10s，雷達模型就會發(fā)出命中數(shù)據(jù)信息，無人機接收到命中數(shù)據(jù)信息后，就會根據(jù)信息中的時間、坐標、距離等要求進行下一步操作。發(fā)出摧毀信息后，無人機的仿真就應立即停止，退出系統(tǒng)仿真，二維顯示圖也不會再顯示無人機。假如無人機未被摧毀，就需要等無人機航程或攻擊完畢后再退出仿真。如果無人機執(zhí)行攻擊信息，就會根據(jù)落地點與雷達距離進行命中分析，并向雷達發(fā)出攻擊信息，然后，再退出仿真系統(tǒng)。根據(jù)無人機發(fā)出的信息，雷達可判斷自身是否已經(jīng)被無人機摧毀。

3 案例仿真

案例戰(zhàn)術背景分析：在紅藍對抗中，紅方某機群擬對藍方某重要目標進行轟炸。藍方為保護該目標，在其周邊設置了防空系統(tǒng)對空警戒，該對空警戒系統(tǒng)包括防空雷達和防空導彈部隊等。紅方派出9架無人機，配合戰(zhàn)斗機編隊進行作戰(zhàn)。紅方利用無人機群對藍方雷達進行干擾壓制，以降低其探測精度和發(fā)現(xiàn)概率，從而為紅方機群成功突防進行轟炸做好掩護。依據(jù)目標任務要求，紅方基地的9架無人機依照順序逐架進行發(fā)射。無人機根據(jù)任務航線和藍方地面雷達站方位，一直向著航線附近的藍方雷達站飛行。此時，藍色雷達站只有值班雷達開機，其他雷達處于關閉狀態(tài)。具體見下圖1。

紅方無人機飛行過程中，被藍方值班雷達發(fā)現(xiàn)，此時，所有藍方防空雷達立即全部開啟，進行對空搜索和探測（見圖2）。紅方無人機立即進行任務分配修正，依據(jù)已有的敵情偵察信息，結合實時搜索到的雷達方位等信息內容，對藍方雷達進行有針對性的重點干擾。無人機根據(jù)藍方雷達分布情況，分析其與任務航線之間的關系，從而將威脅最大的雷達檢測出來，然后實施攻擊，摧毀了關鍵位置的雷達。紅方各飛機也借助機載自導導引頭，對地面雷達發(fā)射頻率進行搜索，確定發(fā)射源雷達的準確位置，然后進行攻擊、摧毀。

圖2 藍方雷達全部開機探測范圍（無人機干擾前）

為提高突擊機群的突防概率，通過反復推演，對各種編隊方式、作戰(zhàn)手段等進行比較，以確定最佳無人機群戰(zhàn)術方式。例如，用無人機群借助箔條，對藍方雷達進行干擾，從而為空中突擊編隊開辟出一條“干擾走廊”，并掩護其順利飛抵目標區(qū)進行作業(yè)。見圖 3）。

圖3 藍方雷達探測范圍（無人機干擾條件下）

4 結語

綜上所述，本文主要研究無人機干擾雷達作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，建立了無人機通用模型和雷達威脅模型，對二者進行了交互設計，并通過仿真驗證了無人機干擾雷達作戰(zhàn)的效果，可為當今無人機參與作戰(zhàn)提供一定參考。

[1]李修和,陳永光,林春應.反輻射無人機的作戰(zhàn)效能建模與仿真[J].軍事運籌與系統(tǒng)工程,2003,(03)

[2]楊立永,景志.電子戰(zhàn)無人機支援干擾的作戰(zhàn)仿真分析[J].艦船電子對抗,2015,(06)

[3]趙智,胡紹華.雷達抗反輻射無人機措施的研究[J].雷達與對抗,2004,(04)

Unmanned aerial vehicle (uav) interference study early warning radar combat simulation system

Fan Baoliang
(PLA 91404 troops ,Qinhuangdao Hebei,066001)

This paper established the model of early warning radar, radar detection model and radar threat model, on the basis of design the uav interactions with the enemy early warning radar system, the final set specific operational background, implements a unmanned aerial vehicle (uav) radar combat simulation system,using provides a reference for unmanned aerial vehicle (uav) action.

uav; Radar; Battle simulation