張鐵軍，范 彬，李 娟

(1.陸軍裝備部駐上海地區(qū)航空軍代室，上海 200230；2.南京科瑞達(dá)有限責(zé)任公司，南京 211106)

0 引 言

雷達(dá)通過對目標(biāo)回波的檢測和分析發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并確定其性質(zhì)[1-2]，但是在實際使用中，雷達(dá)會面臨多樣式的復(fù)雜干擾環(huán)境，需要提高針對性的抗干擾能力，以保障雷達(dá)的性能。雷達(dá)干擾主要包括有源干擾和無源干擾，其中無源干擾在某些方面較有源干擾有更明顯的優(yōu)勢，如能夠干擾各種體制的雷達(dá)，干擾空域大，頻帶寬，制造簡單，價格便宜，干擾可靠，研制周期短等。箔條是雷達(dá)無源干擾技術(shù)中應(yīng)用最早且效果最好的干擾器材。

本文給出了多種體制雷達(dá)的檢測過程，給出了不同體制雷達(dá)不同的箔條投放及機(jī)動策略，最后分析特定場景下的箔條投放解算過程，驗證了箔條投放及機(jī)動策略的有效性。

1 機(jī)載箔條干擾原理

1.1 雷達(dá)檢測原理

近程防空系統(tǒng)的制導(dǎo)雷達(dá)常用的信號處理體制為脈沖多普勒體制雷達(dá)或動目標(biāo)檢測體制雷達(dá)[3]，并伴隨目標(biāo)丟失后一定時間的外推功能。脈沖多普勒雷達(dá)的信號處理及檢測原理如圖1、圖2所示，動目標(biāo)檢測雷達(dá)的信號處理及檢測原理如圖3、圖4所示。

圖1 脈沖多普勒信號處理

圖2 二維CFAR檢測

圖3 動目標(biāo)檢測

圖4 一維CFAR檢測

1.2 箔條干擾原理

箔條用于飛機(jī)自衛(wèi)是利用箔條對雷達(dá)信號的強(qiáng)反射，將雷達(dá)對飛機(jī)的跟蹤吸引到對箔條的跟蹤上。由圖1～4可知，雷達(dá)檢測為質(zhì)心檢測，為了達(dá)到電子干擾目的，箔條必須在寬頻帶上具有比被保護(hù)飛機(jī)大的有效反射面積，必須保證雷達(dá)的每個分辨單元至少有一組箔條，其箔條干擾過程如圖5所示。

圖5 箔條干擾過程

在徑向方向，箔條的投放時間間隔ti應(yīng)小于飛機(jī)飛過距離分辨單元的時間τ，即

(1)

其中，α為飛機(jī)飛行方向與徑向方向的夾角。

在切向方向，箔條的投放時間間隔應(yīng)小于飛機(jī)飛過雷達(dá)角度分辨單元的時間，即

(2)

飛機(jī)在箔條投放中應(yīng)保證箔條快速散開，并且在方向上作適當(dāng)?shù)臋C(jī)動，可以躲避雷達(dá)的跟蹤。這種箔條對飛機(jī)身后的雷達(dá)干擾更為有利，這時雷達(dá)的距離波門首先鎖定在距離雷達(dá)較近的箔條上。

2 箔條投放及機(jī)動策略

2.1 箔條投放參數(shù)概述

箔條投放參數(shù)[4-5]主要包括點射數(shù)、彈間隔、彈組數(shù)、彈組間隔4個參數(shù)，其參數(shù)含義如圖6所示。

圖6 箔條投放參數(shù)示意

箔條彈點射數(shù)是指在一組投放過程中所需要的箔條彈數(shù)量，主要由載機(jī)的有效反射面積、箔條彈的有效面積、雷達(dá)的檢測體制、風(fēng)速等環(huán)境因素決定。

彈間隔是指在一組箔條彈的投放過程中箔條彈與箔條彈之間的投放時間間隔，主要由載機(jī)的運行速度、載機(jī)與雷達(dá)姿態(tài)、雷達(dá)的角度分辨率及距離分辨率等因素決定。

組間隔是指每組箔條彈之間的時間間隔，主要由雷達(dá)的搜索、截獲、跟蹤的轉(zhuǎn)換時間決定。

彈組數(shù)是指載機(jī)為了擺脫雷達(dá)跟蹤，箔條彈所需投放的組數(shù)。投放多組箔條彈是為了提供連續(xù)干擾，提高載機(jī)擺脫雷達(dá)跟蹤的概率，與雷達(dá)與載機(jī)的相對姿態(tài)、速度、雷達(dá)的工作時序相關(guān)。

2.2 箔條投放參數(shù)解算

(1)點射數(shù)

載機(jī)單組投放箔條彈[6-8]的點射數(shù)N由本機(jī)RCS(σS)、單發(fā)箔條彈RCS(σC)、想要達(dá)到的掩護(hù)概率P1(或單組箔條彈的壓制比γ)、雷達(dá)信號的處理體制以及雷達(dá)對箔條信號的抑制能力η等多個因素共同決定。

雷達(dá)對箔條的處理衰減系數(shù)η與箔條多普勒頻率的頻率寬度Δf和雷達(dá)的脈沖重復(fù)頻率fPRF有關(guān)。對于直升機(jī)來說，箔條多普勒頻率的頻率寬度Δf為

(3)

其中，λ為雷達(dá)波的波長；vac為直升機(jī)旋翼引起的箔條速度偏差，一般取8 m/s；vw為直升機(jī)所處高度的平均風(fēng)速。

脈沖重復(fù)頻率為fPRF的雷達(dá)對多普勒頻率寬度為Δf箔條的處理衰減系數(shù)為

(4)

(2)彈間隔

箔條的彈間隔主要是由雷達(dá)和載機(jī)的相對姿態(tài)、載機(jī)相對于雷達(dá)徑向速度、載機(jī)速度、箔條散開大小及散開速度、雷達(dá)的距離分辨率、點射數(shù)、雷達(dá)的方位及俯仰波束寬度等量值決定。因為雷達(dá)的檢測機(jī)制為質(zhì)心檢測，為了減少能量分散，箔條的打彈效果不應(yīng)該跨雷達(dá)角度及距離分辨率。

由箔條干擾原理可知，在徑向方向，每組箔條的投放時間間隔tdis應(yīng)小于飛機(jī)飛過距離分辨單元的時間τ，即

(5)

其中，α為飛機(jī)飛行方向與徑向方向的夾角。

在切向方向，箔條的投放時間間隔tangle應(yīng)小于飛機(jī)飛過雷達(dá)角度分辨單元的時間，即

(6)

每組箔條彈的持續(xù)時間為

tgroup=min(tdis,tangle)

(7)

設(shè)每組箔條彈的點射數(shù)為N，則箔條弾間隔為

tcp=tgroup/N

(8)

(3)組間隔

箔條彈組間隔主要是由雷達(dá)從跟蹤轉(zhuǎn)為搜索狀態(tài)再次捕獲并跟蹤目標(biāo)的時間，即雷達(dá)搜索轉(zhuǎn)為跟蹤的時間。箔條組間隔的計算公式如下：

Tcg=T1+T2+T3

(9)

式中，T1為箔條彈打出后雷達(dá)由跟蹤轉(zhuǎn)為搜索的時間；T2為雷達(dá)在搜索狀態(tài)截獲到目標(biāo)的時間；T3為截獲到目標(biāo)并確認(rèn)目標(biāo)的時間。

(4)彈組數(shù)

箔條彈投放組數(shù)由載機(jī)與威脅源干擾一次的時間和需要達(dá)到的掩護(hù)概率決定。以單組掩護(hù)概率為P1的箔條彈為例，M組箔條彈的掩護(hù)概率為

PM=1-(1-P1)M

(10)

2.3 機(jī)動策略

為了考慮地形的優(yōu)勢，機(jī)動策略利用地雜波或海雜波來增加雷達(dá)檢測的難度，一般在逃逸時利用向下俯沖的動作；雷達(dá)一般擁有航跡外推的功能，為了破解雷達(dá)外推功能，目標(biāo)機(jī)動策略采用大機(jī)動逃逸。

3 實例分析

設(shè)某制導(dǎo)雷達(dá)的工作頻率為fa=10 GHz、重復(fù)頻率為fPRF=5 kHz，風(fēng)速vw=10 m/s，雷達(dá)與載機(jī)的距離為R=15 km，雷達(dá)等效脈寬為τ=0.3 μs，波束寬度為θ=1.5°，載機(jī)的運動速度為v=50 m/s，與徑向夾角為α=60°，載機(jī)的有效反射面積為σS=10 m2，箔條散開后的有效反射面積為σC=10 m2，若單組掩護(hù)概率達(dá)到P1=75%以上，則箔條彈投放參數(shù)計算過程如下。

箔條的多普勒頻率寬度為

(11)

由于多普勒頻率造成的處理衰減為

(12)

要達(dá)到75%以上的掩護(hù)概率所需的點射數(shù)為

(13)

徑向飛過距離分辨率的時間為

(14)

切向方飛機(jī)飛過雷達(dá)角度分辨單元的時間為

(15)

因此弾間隔為

(16)

以一組掩護(hù)概率P1=75%計算，2組箔條彈的掩護(hù)概率為93.75%，3組箔條彈的掩護(hù)概率達(dá)到98.5%?？紤]到平臺載彈量有限，2～3組已經(jīng)有足夠大的干擾成功概率，因此可以將投放組數(shù)設(shè)定為2～3組。

組間隔的計算方式比較復(fù)雜，和雷達(dá)資源調(diào)度密切相關(guān)，由文獻(xiàn)[8]可知組間隔為3 s。

4 結(jié)束語

箔條質(zhì)心干擾是干擾跟蹤制導(dǎo)雷達(dá)一種有效的無源干擾方式[9]，配合載機(jī)機(jī)動，可以對大部分的制導(dǎo)跟蹤雷達(dá)和導(dǎo)彈起到有效的干擾效果。本文通過分析雷達(dá)的檢測原理和箔條干擾原理，給出箔條投放的參數(shù)計算公式及載機(jī)機(jī)動策略，通過具體的實例給出了在雷達(dá)參數(shù)已知條件下箔條投放的計算過程，是一種可實現(xiàn)的無源干擾策略。箔條干擾彈投放策略研究不僅可為雷達(dá)針對性的抗干擾能力提升提供參考，并對提高載機(jī)的作戰(zhàn)使用效能具有重要意義。