張放 李棟 岳麗敏

摘?要：在雷達主動制導空空導彈面臨的干擾環(huán)境中，速度欺騙干擾技術(shù)比較成熟，是目前需要著力對付的一種干擾樣式，因此需要對干擾的實際影響進行仿真分析，并以仿真結(jié)果為基礎指導后續(xù)抗干擾算法的發(fā)展。本文分析了速度欺騙干擾對空空導彈制導精度的影響，并通過仿真驗證了分析的有效性。最后，給出不同干擾樣式對空空導彈制導精度影響程度的定量分析結(jié)果，并提出后續(xù)技術(shù)發(fā)展的相關(guān)建議及該問題的可能解決思路。

關(guān)鍵詞：空空導彈;制導精度;速度欺騙干擾;仿真與分析

中圖分類號：TJ765文獻標識碼：A文章編號：1673-5048（2020）01-0052-06

0?引言

隨著雷達技術(shù)的發(fā)展，對雷達的干擾及抗干擾技術(shù)也在不斷發(fā)展。其中包括對不同體制雷達的新型干擾技術(shù)[1-2]，也涌現(xiàn)了各種對干擾進行識別及對抗的相關(guān)技術(shù)[3]，但干擾對目標測量信息的影響分析主要集中在雷達系統(tǒng)方面[4]，在干擾對空空導彈制導精度的影響分析方面的工作尚未全面開展。

對空空導彈裝備并使用的脈沖多普勒體制雷達導引頭而言，如何通過對導引頭施加干擾使空空導彈的作戰(zhàn)效能盡可能降低已經(jīng)成為一個主要研究方向。目前的主動雷達制導空空導彈多采用雷達單脈沖測角和脈沖多普勒末制導體制。在戰(zhàn)斗中，空空導彈的單脈沖多普勒雷達偵測敵方雷達回波信號，并通過比較發(fā)射信號與目標回波信號之間的多普勒頻譜的振幅或相位以實現(xiàn)對敵方飛機的跟蹤[5]。為避免受到雷達型空空導彈的攻擊，現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機均大規(guī)模裝備雷達告警接收機，當雷達告警接收機檢測到空空導彈的雷達信號時，即會提示飛行員對威脅做出干擾，降低雷達制導空空導彈制導精度，達到保護自身安全的目的。

在雷達主動制導空空導彈面臨的干擾環(huán)境中，速度欺騙干擾技術(shù)比較成熟，是目前需要著力應對的一種干擾樣式。速度欺騙干擾的主要方式有：速度波門拖引干擾、假多普勒頻率干擾、多普勒頻率閃爍干擾和多普勒頻率噪聲干擾[6]。其中，速度波門拖引干擾、假多普勒頻率干擾及多普勒頻率閃爍干擾是最常見的欺騙干擾技術(shù)。但隨著技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了速度-距離聯(lián)合干擾等多維干擾技術(shù)，這將給今后的干擾對抗帶來新的影響[7]。另外，為了應對相控陣雷達系統(tǒng)，針對相控陣雷達的新型干擾手段也在逐步形成[8-10]。面對新型干擾手段，雷達實施抗干擾的一個重要方式就是采用多重信息比對、目標特征分析等智能化算法剔除干擾信號。從未來的發(fā)展趨勢可以看出，智能化將是未來雷達實施抗干擾的主要發(fā)展方向[11-13]。

針對上述干擾的研究主要集中在空空導彈抗速度欺騙干擾方法方面，在該方面已經(jīng)開展了較多的研究并取得一些成果[14]。但是，考慮到目前空空導彈所大量采用的修正比例導引律中，彈目接近速度作為其中的一項重要修正量被引入了導引律算法，因此導引頭對彈目接近速度的測量誤差必將被引入導彈過載控制指令的形成過程中，并最終對導彈的制導精度產(chǎn)生影響。對于這一過程的理論及仿真研究目前均未充分開展。

1?速度欺騙干擾簡介

1.1?導引頭速度測量原理

導引頭速度跟蹤的基本原理是跟蹤接收信號的多普勒頻率[15]。由于導彈與目標之間存在接近速度，因此，導引頭的發(fā)射信號經(jīng)目標反射回來時與導引頭的發(fā)射信號相比，將產(chǎn)生一個多普勒頻移，頻移大小與彈目接近速度成正比。導引頭速度跟蹤回路通過測量該多普勒頻移的大小實現(xiàn)對彈目接近速度的測量與跟蹤。

通常，導引頭彈載計算機能根據(jù)接收到的回波信號的多普勒頻移，對彈目接近速度進行濾波估計，并根據(jù)濾波結(jié)果調(diào)整接收機的速度波門位置，實現(xiàn)對目標的速度跟蹤。

1.2?速度欺騙干擾原理

根據(jù)導引頭速度跟蹤原理，干擾機實施速度拖引時，首先向?qū)б^轉(zhuǎn)發(fā)一個能量遠大于目標回波能量且與目標回波具有相同多普勒頻率的干擾信號。由于干擾信號大于目標回波信號，因此導引頭速度跟蹤電路將捕獲并跟蹤干擾信號，干擾機之后將增大或減小干擾信號的多普勒頻率，使之與目標回波多普勒頻率逐漸分離開來，使速度波門跟蹤在干擾信號的多普勒頻率上[16]。干擾機組成及干擾示意如圖1所示。

假多普勒頻率干擾的基本原理是：根據(jù)接收到的雷達信號，同時轉(zhuǎn)發(fā)與目標回波多普勒頻率不同的若干個干擾信號，使雷達的速度跟蹤電路可同時檢測到多個多普勒頻率（若干擾信號遠大于目標回波，由于速度跟蹤電路響應的是大信號，將使雷達難以檢測目標信號），造成其檢測跟蹤的錯誤[17]。假多普勒頻率干擾機原理框圖如圖2所示。

在干擾機實施多普勒頻率閃爍干擾時，干擾機將在真實目標回波頻率附近，以預設的時間為周期，產(chǎn)生多個頻率相近的回波信號，造成雷達導引頭的速度波門始終在不同的回波信號之間跳轉(zhuǎn)，而始終無法正確、穩(wěn)定地截獲目標速度[17]。其干擾機組成與假多普勒頻率干擾機相同。

2?速度欺騙干擾對制導精度影響分析

比例導引法是指導彈在攻擊目標的過程中，導彈速度矢量的旋轉(zhuǎn)角速度與目標線的旋轉(zhuǎn)角速度成比例的一種導引方法，其基本數(shù)學形式為

其優(yōu)點是：在比例系數(shù)K選擇適當?shù)那疤嵯拢瑢棌椀狼岸屋^為彎曲，能夠充分利用導彈的機動能力;彈道后段較為平直，使導彈具有較為充裕的機動能力。只要參數(shù)選擇適當，就可以使全彈道上需用法向過載均小于可用法向過載，因而其彈道較為平滑，有利于發(fā)揮導彈的動力性能。在技術(shù)實施上實現(xiàn)比例導引法也較為容易，因此空空、地空等自動瞄準制導的導彈都采用比例導引法。其缺點是：命中目標時的需用法向過載與命中點的導彈速度和導彈的攻擊方向有直接關(guān)系[18]。

為消除比例導引法的上述缺點，改善其導引特性，多年來，研究人員對比例導引法進行了大量改進，并提出許多不同的改進比例導引形式。包括：為了在目標信息測量延遲環(huán)境下提高制導精度而考慮目標機動預測的復合導引律[19]、考慮彈體動態(tài)特性以提高制導精度的三維有限時間收斂導引律[20]和在攻擊特殊目標時使用的帶初始前置角和末端攻擊角約束的偏置比例導引律[21]。就目前的工程實用化水平而言，被大量應用的一種擴展比例導引法為

[2] 李書玉，胡增輝.基于速度拖引的靈巧噪聲干擾設計與仿真[J]. 現(xiàn)代雷達，2016，38（11）：11-14.

Li Shuyu. Hu Zenghui. Design and Simulation of Smart Jamming Noise Signal Based on Velocity Deception[J]. Modern Radar，2016，38（11）：11-14. （in Chinese）

[3] 單涼，張劍云，周青松.基于多普勒的欺騙干擾識別方法[J].航天電子對抗，2016，32（2）：37-39.

Shan Liang，Zhang Jianyun，Zhou Qingsong. A Method to Identify the Deception Jamming Based on Doppler[J]. Aerospace Electronic Warfare，2016，32（2）：37-39. （in Chinese）

[4] 延偉勤.信號全面性對雷達系統(tǒng)的影響[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2018，36（6）：219，221.

Yan Weiqin. The Influence of Signal Comprehensiveness on Radar System[J]. Digital Technology & Application，2018，36（6）：219，221. （in Chinese）

[5] 任淼，王秀萍. 2017年國外空空導彈發(fā)展動態(tài)研究[J].航空兵器，2018（1）：62-70.

Ren Miao，Wang Xiuping. Research on Foreign Air-to-Air Missiles Development in 2017[J].Aero Weaponry，2018（1）：62-70. （in Chinese）

[6] 趙國慶. 雷達對抗原理[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，1999.

Zhao Guoqing. Principle of Radar Countermeasure[M]. Xian：Xidian University Press，1999. （in Chinese）

[7] 張宏偉，冉宏遠. 火控雷達組合欺騙式干擾研究[J]. 兵器裝備工程學報，2018，39（11）：11-15.

Zhang Hongwei，Ran Hongyuan. Research on Combinatorial Deception Jamming of Fire Control Radar[J]. Journal of?Ordnance Equipment Engineering，2018，39 （11）：11-15. （in Chinese）

[8] 鄔誠，顏振亞，許磊，等.相控陣體制雷達精準自衛(wèi)干擾技術(shù)[J].現(xiàn)代雷達，2019，41（1）：80-83.

Wu Cheng，Yan Zhenya，Xu Lei，et al. Precision Self-Screening-Jamming Technology for Phased Array Radar[J].Modern Radar，2019，41（1）：80-83. （in Chinese）

[9] 甄曉鵬，艾小鋒，馮德軍，等.對相控陣雷達的交叉極化干擾技術(shù)淺析[J].航天電子對抗，2015，31（6）：40-43.

Zhen Xiaopeng，Ai Xiaofeng，F(xiàn)eng Dejun，et al. Analysis of Cross-Polarization Jamming Technology for Phased Array Radar[J]. Aerospace Electronic Warfare，2015，31（6）：40-43. （in Chinese）

[10] 姬憲法.機載相控陣火控雷達的技術(shù)特征及干擾研究[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2015，28（3）：13-15.

Ji Xianfa. The Technique Characteristic and Interference Research of Airborne Phased Array Fire Control Radar[J]. Development & Innovation of Machinery & Electrical Products，2015，28（3）：13-15. （in Chinese）

[11] 張凱旋，李淑華.雷達抗干擾技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J].艦船電子工程，2018，38（11）：1-4.

Zhang Kaixuan，Li Shuhua. Research on Current Situation and Development Trend of Radar Anti-Jamming Technology[J].Ship Electronic Engineering，2018，38（11）：1-4. （in Chinese）

[12] 王峰，雷志勇，黃桂根，等.雷達智能抗干擾體系研究[J]. 現(xiàn)代雷達，2014，36（1）：80-82.

Wang Feng，Lei Zhiyong，Huang Guigen，et al.Intelligent Anti-Jamming Technique in Radar[J]. Modern Radar，2014，36（1）：80-82. （in Chinese）

[13] 張梅倉，王磊.火控雷達認知抗干擾技術(shù)研究[J]. 現(xiàn)代雷達，2016，38（12）：91-94.

Zhang Meicang，Wang Lei. A Study on the Technology of Cognitive Anti-Jamming for Fire Control Radar[J].Mo-dern Radar，2016，38（12）：91-94. （in Chinese）

[14] 耿彥忠，趙華超，陳辛. 雷達型空空導彈抗速度拖引干擾算法研究[J]. 航空兵器，2015（6）：17-20.

Geng Yanzhong，Zhao Huachao，Chen Xin. Research on Countering Velocity Gate Pull-off Jamming Algorithm of Radar Air-to-Air Missile[J]. Aero Weaponry，2015（6）：17-20. （in Chinese）

[15] 王國玉，汪連棟，王國良，等. 雷達電子戰(zhàn)系統(tǒng)數(shù)學仿真與評估[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.

Wang Guoyu，Wang Liandong，Wang Guoliang，et al. Mathematical Simulation and Evaluation of Radar Electronic Warfare System[M]. Beijing：National Defense Industry Press，2004. （in Chinese）

[16] 王星. 航空電子對抗原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

Wang Xing. Principle of Avionics Countermeasure[M]. Beijing：National Defense Industry Press，2008. （in Chinese）

[17] 張永順，童寧寧，趙國慶. 雷達電子戰(zhàn)原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006.

Zhang Yongshun，Tong Ningning，Zhao Guoqing. Principle of Radar Electronic Warfare [M]. Beijing：National Defense Industry Press，2006. （in Chinese）

[18] 錢杏芳，林瑞雄，趙亞男. 導彈飛行力學[M].北京：北京理工大學出版社，2000.

Qian Xingfang，Lin Ruixiong，Zhao Yanan. Missile Flight Aerodynamics[M]. Beijing：Beijing Institute of Technology Press，2000. （in Chinese）

[19] 常立凡，任高峰，胥彪，等.一種基于機動辨識預測的空空導彈導引律[J].上海航天，2018，35（4）：1-10.

Chang Lifan，Ren Gaofeng，Xu Biao，et al. Guidance Law for Air-to-Air Missile Based on Maneuver Identification and Prediction[J].Aerospace Shanghai，2018，35（4）：1-10. （in Chinese）

[20] 徐龍，銀池蓮.考慮駕駛儀一階動態(tài)特性的三維有限時間收斂導引律設計[J].桂林航天工業(yè)學院學報，2018，23 （3）：325-328.

Xu Long，Yin Chilian. Design of Three-Dimensional Finite-Time Convergent Guidance Law Considering the First-Order Dynamic Characteristics of the Autopilot[J]. Journal of Guilin University of Aerospace Technology，2018，23（3）：325-328. （in Chinese）

[21] 馬帥，王旭剛，王中原，等.帶初始前置角和末端攻擊角約束的偏置比例導引律設計以及剩余飛行時間估計[J]. 兵工學報，2019，40（1）：68-78.

Ma Shuai，Wang Xugang，Wang Zhongyuan，et al. BPNG Law with Arbitrary Initial Lead Angle and Terminal Impact Angle Constraint and Time-to-Go Estimation[J]. Acta Armamentarii，2019，40（1）：68-78. （in Chinese）