張 蕓

(中國船舶重工集團公司第七二三研究所，江蘇 揚州225101)

0 引 言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭的攻防對抗主要是圍繞雷達開展的，箔條干擾作為雷達對抗[15]手段，也是使用最早的無源干擾。按照箔條干擾的使用目的劃分，箔條干擾主要包括遮蓋式干擾和欺騙式干擾2種方式。遮蓋式干擾通過形成干擾云而用于掩護重要區(qū)域目標(biāo)，欺騙式干擾主要通過形成假目標(biāo)方式而用于飛機或者艦船的自衛(wèi)。箔條干擾具有干擾效果顯著、成本低、使用簡單等特點，因而全世界的艦船幾乎都裝備了箔條干擾設(shè)備。

目前，對于箔條干擾的研究主要放在對箔條的作戰(zhàn)使用上面，例如文獻[6]～[10]針對艦船平臺，研究了作戰(zhàn)區(qū)域的環(huán)境因素對箔條干擾決策的影響，文獻[11]～[12]研究了機載平臺下的箔條干擾投放策略。但是，對于箔條干擾識別的研究較少。目前，國內(nèi)對箔條干擾的識別方法有極化方法[13-14]、時頻分析法[15-16]、波形軟匹配法[17]等，極化方法和時頻分析法大多停留在理論分析階段，在進行箔條干擾識別時需要的計算參量較多，計算復(fù)雜，波形軟匹配法識別率不高，穩(wěn)定性不好，缺乏一定的實用性，且現(xiàn)有算法大多基于仿真數(shù)據(jù)進行分析，實戰(zhàn)性能有待進一步驗證。

本文基于上述背景，針對反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達的箔條干擾識別研究，首先建立了無源箔條干擾的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于灰色關(guān)聯(lián)度的無源箔條干擾識別算法，仿真結(jié)果表明了基于灰色關(guān)聯(lián)度的無源箔條干擾識別的有效性。本文的研究能夠提高雷達導(dǎo)引頭的識別和抗干擾能力，對于提高精確制導(dǎo)武器適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境的能力具有重要的意義。

1 無源箔條干擾理論模型

圖1 箔條云運動模型

建立如圖1所示的海上艦艇投放箔條干擾時的箔條運動狀態(tài)示意圖[1820]，設(shè)箔條發(fā)射高度為H0、方位角為φ、仰角為θ、投放半徑為r0、箔條擴散速度為V d、箔條擴散時間為t、箔條數(shù)量為N、艦艇初始位置與末制導(dǎo)雷達的徑向距離為Rt、風(fēng)速為Vw，風(fēng)向與x軸的夾角為α。

根據(jù)圖1 的模型，得出箔條與雷達的徑向距離為：

箔條的雷達截面積為：

式中：A0為箔條在垂直于雷達波束方向的幾何投影面積；N為箔條包含的箔條總根數(shù)；σ1為單根箔條平均雷達截面積。

圖2為箔條干擾的時域特征和RCS分布圖。

圖2 箔條干擾的時域特性和RCS分布圖

2 基于灰色關(guān)聯(lián)度的箔條干擾識別算法

灰色關(guān)聯(lián)度是事物、因素之間關(guān)聯(lián)程度的整體比較，是在一定參考下以關(guān)聯(lián)度為測度的量化比較方法?；疑P(guān)聯(lián)度通過比較因素間時間序列的相似程度判斷各因素聯(lián)系的緊密性，是一種動態(tài)過程的研究，具體算法[2123]如下。

設(shè)X=(x0，x1，…，x n)為參考序列，Y=(y0，y1，…，y n)為與之比較的序列，則X與Y的關(guān)聯(lián)度定義為：

如圖3(a)所示，將箔條發(fā)射后，艦船雷達回波附近形成單個假目標(biāo)。當(dāng)箔條擴散之后，在一定區(qū)域內(nèi)形成了干擾云，干擾回波超過艦船雷達回波，并且干擾信號逐漸與艦船回波重合，如圖3(b)所示。當(dāng)箔條進一步擴散之后，箔條干擾覆蓋的區(qū)域進一步增大，并完全覆蓋艦船回波，如圖3(c)所示。最后，當(dāng)箔條云與艦船回波分離之后，箔條回波信號強度下降，此時已經(jīng)完成了雷達的跟蹤轉(zhuǎn)移，如圖3(d)所示。

根據(jù)上述仿真可知，當(dāng)處于箔條云的擴散初期，其半徑很小，密度很大，回波的幅度遠(yuǎn)高于艦船目標(biāo)的回波幅度，隨著箔條云擴散到穩(wěn)定階段，其半徑基本上達到最大，密度較小，回波的幅度與艦船目標(biāo)的回波幅度相差不多。為此可以得出，箔條從爆開到形成成熟箔條云的過程中，其雷達回波是時間快變化的隨機變量；艦船目標(biāo)的強散射中心個數(shù)基本保持不變，其雷達回波是時間慢變化的隨機變量。

為此對箔條和艦船目標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度進行仿真計算，如圖4所示。

圖4 箔條和艦船目標(biāo)的灰度關(guān)聯(lián)度

由圖4可以看出，艦船目標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度很高且一直處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)。這是因為在理想條件下，復(fù)雜剛體目標(biāo)的強散射中心個數(shù)和RCS基本保持不變，雷達回波波形的相關(guān)性好。而無源箔條的灰色關(guān)聯(lián)度呈下降后趨于平穩(wěn)的趨勢，這是因為箔條云在擴散初期球體半徑小，等效散射中心個數(shù)少，計算灰色關(guān)聯(lián)度時選取的散射點個數(shù)大于箔條云本身的散射點個數(shù)，使得雷達回波相關(guān)性計算不僅僅是針對箔條云本身，還包含了部分噪聲。隨著時間的增加，箔條云的擴散速度快，半徑處于快速增長階段，雷達回波波形的相關(guān)性差。最后箔條云擴散速度逐漸減小并趨于零值，半徑達到最大值，處于穩(wěn)定階段。因此，可以通過灰色關(guān)聯(lián)度進行箔條干擾的識別。

4 結(jié)束語

本文針對末制導(dǎo)雷達抗箔條干擾，開展理論建模和仿真研究。首先建立了箔條干擾的理論模型，在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于灰色關(guān)聯(lián)度的無源箔條干擾識別算法，并建立了基于灰色關(guān)聯(lián)度的箔條干擾識別算法數(shù)學(xué)模型。通過計算仿真，以艦船目標(biāo)與箔條識別為例，證明了基于灰色關(guān)聯(lián)度的無源箔條干擾識別算法的有效性。當(dāng)然，本文的分析主要基于計算仿真的結(jié)果，并且對于識別算法的實際應(yīng)用效果尚未進行研究，這些都有待于下一步工作中改進。