梁 懿 余建宇,2 王 超 文凱歌

(1.西安電子工程研究所 西安 710100;2.西北工業(yè)大學(xué) 西安 710072)

0 引言

針對(duì)脈沖多普勒雷達(dá)的干擾效能預(yù)測(cè)目前鮮有研究,但其基本思想和原理方法可以借鑒干擾效能評(píng)估。由于效能評(píng)估的主觀性較強(qiáng),目前沒有公認(rèn)準(zhǔn)則。

崔炳福[1]系統(tǒng)介紹了干擾有效性評(píng)估理論;周林[2]等采用多屬性決策法提出了幾種有效性評(píng)估指標(biāo);袁凱[3]等基于雷達(dá)特點(diǎn)采用模糊算法判斷干擾效果;王博陽(yáng)[4]提出了一種針對(duì)不確定性目標(biāo)和評(píng)估時(shí)效性的在線雷達(dá)干擾評(píng)估方法;李志軍[5]等采用G1法與改進(jìn)TOPSIS法評(píng)估干擾效果。以上方法均具有一定效果,但最大問題是計(jì)算復(fù)雜且主觀性較強(qiáng)。綜合以上方案選取的指標(biāo),本文決定從雷達(dá)干擾方程著手計(jì)算最小干擾距離[6-7],但其干信比參數(shù)設(shè)置往往依賴于研究和試驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)積累,主觀性強(qiáng),對(duì)最終預(yù)測(cè)結(jié)果影響較大。

本文基于趙國(guó)慶[8]著作的基本原理,研究自衛(wèi)干擾機(jī)的遮蓋式干擾樣式[9],參照石曉娟[10]和張小飛[11]等人從能量和功率比較的角度,使用參數(shù)化建模的方法結(jié)合脈沖積累增益和時(shí)寬帶寬積,提出補(bǔ)償干信比計(jì)算方法,用于計(jì)算更為合理的干信比值,并結(jié)合Swerling起伏模型檢測(cè)概率[12]應(yīng)用在多個(gè)干擾類型下針對(duì)脈沖壓縮雷達(dá)的干擾效能預(yù)測(cè)中。

1 補(bǔ)償干信比

實(shí)際雷達(dá)對(duì)抗中,干擾機(jī)與雷達(dá)平臺(tái)屬于非合作關(guān)系,無(wú)法直接獲取雷達(dá)平臺(tái)眾多指標(biāo)信息[13]。通過對(duì)一些易于獲取的參數(shù)計(jì)算,得到干擾信號(hào)功率在雷達(dá)端信號(hào)和信息處理后相對(duì)于雷達(dá)回波信號(hào)的衰減,即為補(bǔ)償干信比,將該值作為干擾方程中的干信比參數(shù),更具有參考意義。

1.1 指標(biāo)確定

在合理性、系統(tǒng)性和科學(xué)性的原則指導(dǎo)下征詢雷達(dá)對(duì)抗領(lǐng)域?qū)＜乙庖姾?運(yùn)用參數(shù)化建模的思想建立了如圖1所示的補(bǔ)償干信比估算模型。

圖1 補(bǔ)償干信比的依據(jù)指標(biāo)

1.2 補(bǔ)償系數(shù)的計(jì)算

1.2.1 平均干擾脈沖積累

雷達(dá)發(fā)射的脈沖信號(hào)經(jīng)過目標(biāo)散射及來(lái)回路程大氣衰減,最終雷達(dá)接收回波信號(hào)很小。其最有效的增益方式來(lái)自脈沖積累。對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)式干擾,干擾信號(hào)如要獲得脈沖積累增益,須接收擁雷達(dá)信號(hào)獲取其相參特性并采取干擾措施轉(zhuǎn)發(fā)該信號(hào)對(duì)雷達(dá)實(shí)施干擾。將干擾細(xì)化到雷達(dá)信號(hào)每個(gè)相參處理周期(Coherent Processing Interval,CPI)內(nèi)能夠干擾的脈沖數(shù),則定義平均干擾脈沖積累EPJ為

(1)

圖2 平均干擾脈沖積累示意圖

1.2.2 有效帶寬

干擾機(jī)實(shí)際工作頻段為[fJ1,fJ2]。定義有效帶寬BFact為干擾機(jī)與雷達(dá)信號(hào)頻段重疊部分(見圖3)。

BFact=min(fR2,fJ2)-max(fR1,fJ1)

(2)

圖3 有效帶寬的幾種情況

1.2.3 干擾發(fā)射效率

如圖3所示,真正能夠用于干擾雷達(dá)積累脈沖的功率處于有效帶寬BFact上,故實(shí)際干擾發(fā)射效率為

(3)

從功率譜角度計(jì)算干擾發(fā)射效率與雷達(dá)接收效率較為復(fù)雜不便于干擾機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算,可以采用簡(jiǎn)化帶寬比實(shí)現(xiàn):在實(shí)際干擾情況中,干擾機(jī)工作的中心頻點(diǎn)一般會(huì)與雷達(dá)信號(hào)頻點(diǎn)對(duì)準(zhǔn),兩者功率譜大部分重疊。用有效帶寬與信號(hào)帶寬的比值大致可以表示發(fā)射效率。則有

(4)

其中ηT是干擾發(fā)射效率。

按上述方法計(jì)算效率,需要注意的是當(dāng)一方頻段完全覆蓋另一方時(shí),會(huì)出現(xiàn)ηT等于1?，F(xiàn)實(shí)中由工程實(shí)現(xiàn)的限制,效率不可能達(dá)到1。本文會(huì)依據(jù)工程的先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定一個(gè)系數(shù)對(duì)其加權(quán)。

1.2.4 有效脈寬比和有效功率比

圖4是對(duì)雷達(dá)脈沖進(jìn)行部分脈沖干擾的時(shí)序原理圖。這其中涉及到兩個(gè)參數(shù),一個(gè)是對(duì)雷達(dá)脈沖進(jìn)行采樣的時(shí)間,另一個(gè)是對(duì)雷達(dá)脈沖發(fā)射干擾的時(shí)間。

圖4 部分脈沖樣式時(shí)序原理

有效脈寬比:指一個(gè)雷達(dá)脈沖期間干擾機(jī)對(duì)其進(jìn)行采樣和干擾時(shí)間占比的綜合度量:對(duì)雷達(dá)脈沖進(jìn)行采樣時(shí)間占總脈寬越大,干擾機(jī)能夠獲取的雷達(dá)脈沖信息(如頻率、相位)等越多;發(fā)射干擾時(shí)間占總脈寬越大,干擾信號(hào)對(duì)雷達(dá)原信號(hào)在脈寬上覆蓋程度越高。定義有效脈寬比為

(5)

其中τ是雷達(dá)信號(hào)脈寬,ts是干擾機(jī)采樣時(shí)長(zhǎng),tr是干擾發(fā)射時(shí)長(zhǎng)。

有效功率:指干擾機(jī)發(fā)射的所有能量中真正對(duì)雷達(dá)起到干擾作用的部分。不同干擾樣式可能會(huì)產(chǎn)生不同的功率浪費(fèi)或損耗(例如某些干擾樣式會(huì)同時(shí)發(fā)射多個(gè)頻段的干擾信號(hào),總能量會(huì)被各個(gè)頻段均分,非雷達(dá)信號(hào)瞬時(shí)頻段的干擾信號(hào)則無(wú)法對(duì)雷達(dá)干擾起作用)。根據(jù)描述,定義有效功率為式(6)所示。

(6)

其中Ptj是干擾機(jī)發(fā)射功率,Pte是能夠作用于實(shí)際干擾的信號(hào)功率。

1.3 補(bǔ)償干信比計(jì)算

前一小節(jié)敘述了各個(gè)補(bǔ)償系數(shù)的設(shè)置原理和計(jì)算方法,所有系數(shù)如式(7)所示。

C0={ηT,EPJ,ητ,ηPt}

(7)

得到所有系數(shù)組成的集合C0后,將各元素轉(zhuǎn)化為dB形式后累加可估算雷達(dá)信號(hào)處理后干擾信號(hào)相較于雷達(dá)回波會(huì)產(chǎn)生的損失為

Kj=∑(C0)dB

(8)

其中Kj是補(bǔ)償干信比,∑(C0)dB表示將集合C0中所有元素累加。

2 多種類型下的干擾預(yù)測(cè)

2.1 雷達(dá)作用距離計(jì)算

本文對(duì)最小干擾距離計(jì)算是從干信比著手,對(duì)雷達(dá)的仿真是整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)功率級(jí),不考慮太過細(xì)致的信號(hào)處理流程。根據(jù)該原則本文將基本雷達(dá)方程[14]引入與作用距離相關(guān)的大氣衰減率,使得該方程成為超越方程(9)為

(9)

方程參數(shù)說(shuō)明詳見表1所示。

表1 雷達(dá)方程參數(shù)說(shuō)明

由式(9)可知,目標(biāo)到雷達(dá)距離增大時(shí),傳輸損耗增大,相應(yīng)地雷達(dá)最大探測(cè)距離隨之減小。此類方程可用如圖5的圖解法計(jì)算,分別以方程左式和右式為函數(shù)繪制曲線,兩條函數(shù)相交的點(diǎn)是該方程的解,即雷達(dá)最大作用距離。

圖5 圖解法求解超越方程

2.2 基本干擾方程

根據(jù)雷達(dá)干擾概念定義:在遮蓋干擾情況下,雷達(dá)能夠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的最大距離稱為燒穿距離[15];換個(gè)角度,干擾機(jī)恰好能夠?qū)走_(dá)進(jìn)行正常干擾使其無(wú)法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離,即為最小干擾距離。目標(biāo)與雷達(dá)距離比該距離小,干擾信號(hào)功率不足以正常干擾雷達(dá);反之,干擾信號(hào)功率足夠干擾雷達(dá)。

雷達(dá)接收到目標(biāo)回波功率大小為

(10)

其中Rt是目標(biāo)與雷達(dá)距離,其余參數(shù)的說(shuō)明與表1一致。

由于干擾信號(hào)從干擾機(jī)處發(fā)射后,經(jīng)過單程大氣損耗即可到達(dá)雷達(dá)處,故雷達(dá)接收到的干擾信號(hào)大小為

(11)

其中為Pj干擾機(jī)發(fā)射功率;Gj為干擾機(jī)天線增益;Gts為雷達(dá)接收干擾信號(hào)的天線增益;Ij為干擾信號(hào)脈沖積累個(gè)數(shù);Rj為干擾機(jī)距雷達(dá)距離;Lj為干擾機(jī)系統(tǒng)損耗。

由式(10)、式(11)及干信比的定義,得到期望干信比為

(12)

(13)

由定義知期望干信比Ke與補(bǔ)償干信比Kj互為倒數(shù),故根據(jù)式(13)可以得到基本干擾方程為

(14)

干擾方程也是一個(gè)超越方程,可用圖5的圖解法得到最優(yōu)解。

2.3 多類型下最小干擾距離計(jì)算

由于干擾類型不同,干擾機(jī)與掩護(hù)目標(biāo)位置關(guān)系、掩護(hù)目標(biāo)編組數(shù)量變動(dòng)等因素會(huì)導(dǎo)致基本干擾方程中參數(shù)有所變動(dòng),下面將按照自衛(wèi)干擾、隨隊(duì)支援、遠(yuǎn)距離支援、近距離支援四種類型(見圖6所示),分別討論最小干擾距離的計(jì)算。

圖6 干擾類型示意圖

2.3.1 自衛(wèi)干擾

自衛(wèi)干擾(Self-screening Jamming,SSJ)是最常見的干擾類型[16]。電子干擾設(shè)備安裝在欲保護(hù)的平臺(tái)上(如飛機(jī)、軍艦、地面基地),干擾信號(hào)從雷達(dá)天線主瓣進(jìn)入接收機(jī),目的是擺脫敵雷達(dá)跟蹤和后續(xù)攻擊。根據(jù)設(shè)計(jì)情況可以使用遮蓋干擾和欺騙干擾。SSJ是現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)、艦艇、地面重要目標(biāo)等必備的干擾手段[17]。

由于電子干擾設(shè)備安裝在掩護(hù)目標(biāo)平臺(tái)本身上,兩者到雷達(dá)距離相等(Rj=Rt),故自衛(wèi)干擾類型下的最小干擾距離為式(15)所示。

(15)

2.3.2 隨隊(duì)支援

隨隊(duì)支援干擾(Escort-support Jamming,ESJ)類型中,干擾機(jī)位于目標(biāo)附近,通過輻射強(qiáng)干擾信號(hào)掩護(hù)目標(biāo)。它的干擾信號(hào)是從雷達(dá)天線的主瓣(ESJ與目標(biāo)不能分辨時(shí))或旁瓣(ESJ與目標(biāo)可分辨時(shí))進(jìn)入接收機(jī)的,一般采用遮蓋性干擾。掩護(hù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的ESJ具有同目標(biāo)一樣的機(jī)動(dòng)能力?？找u作戰(zhàn)中的ESJ往往略微領(lǐng)前于其它飛機(jī),在一定的作戰(zhàn)距離上還同時(shí)實(shí)施無(wú)源干擾。出于自身安全的考慮,進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)的ESJ常由無(wú)人駕駛飛行器擔(dān)任。

假設(shè)一個(gè)分組內(nèi)共n架飛機(jī),由前出飛機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)分組的電子掩護(hù),若干擾信號(hào)由主瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī),最小干擾距離為

(16)

若干擾信號(hào)由旁瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī),最小干擾距離為

(17)

其中Gsl是雷達(dá)天線旁瓣增益,n是分組飛機(jī)總數(shù)。

2.3.3 遠(yuǎn)距離支援

遠(yuǎn)距離干擾(Stand-off Jamming,SOJ)類型中,電子干擾設(shè)備通常安裝在一個(gè)遠(yuǎn)離防區(qū)的平臺(tái)上(即遠(yuǎn)離敵方武器的威力范圍)。SOJ的目的通常是擾亂敵防空戰(zhàn)線的搜索雷達(dá),以使已方的攻擊部隊(duì)能安全地突防進(jìn)入敵領(lǐng)地。

由于電子干擾設(shè)備遠(yuǎn)離掩護(hù)目標(biāo),處于雷達(dá)天線的非主瓣區(qū)域,最小干擾距離為

(18)

2.3.4 近距離支援

近距離支援(Stand Forward Jamming,SFJ)類型中,干擾機(jī)到雷達(dá)的距離領(lǐng)先于掩護(hù)目標(biāo),通過輻射干擾信號(hào)掩護(hù)后續(xù)目標(biāo)。由于距離領(lǐng)先,干擾機(jī)可獲得寶貴的預(yù)先引導(dǎo)時(shí)間,使干擾信號(hào)頻率對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)頻率。主要采用遮蓋性干擾。距離越近,進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾能量也越強(qiáng)。由于自身安全難以保障,SFJ主要由投擲式干擾機(jī)和無(wú)人機(jī)擔(dān)任,無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)應(yīng)用于SFJ也是近年來(lái)一大熱門研究點(diǎn)。

由于干擾機(jī)距離雷達(dá)較近,干擾信號(hào)從雷達(dá)主瓣與副瓣進(jìn)入均有可能。若干擾信號(hào)從雷達(dá)主瓣進(jìn)入,則干擾方程為

(19)

若干擾信號(hào)從雷達(dá)副瓣進(jìn)入,則干擾方程與式(18)一致。

2.4 干擾效能判定

2.4.1 干擾概率

根據(jù)上文推導(dǎo)的最小干擾距離方程得出最優(yōu)解Ropt和目標(biāo)雷達(dá)距離Rt相比較:

1)若Ropt≤Rt則目標(biāo)在最小干擾距離外,干擾信號(hào)功率大于回波信號(hào),能夠完全壓制,此時(shí)干擾概率為1。

2)若Ropt>Rt則目標(biāo)在最小干擾距離內(nèi),干擾信號(hào)功率小于回波功率,不一定能夠完全壓制,此時(shí)干擾概率根據(jù)Swerling起伏目標(biāo)模型在一定虛警概率Pfa下(假設(shè)目標(biāo)起伏狀態(tài)滿足Swerling I-V型模型)的檢測(cè)概率PD計(jì)算得到

PJam=1-PD

(20)

Swerling I-V型起伏模型在不同脈沖積累下檢測(cè)概率曲線不同,考慮到干擾概率計(jì)算的相對(duì)平滑性及干擾信號(hào)也能獲得部分脈沖積累增益的特點(diǎn),本文假設(shè)雷達(dá)誤報(bào)概率極低,選取Pfa=10-9情況下CPI=10的曲線(見圖7所示)用于計(jì)算最小干擾距離內(nèi)的干擾概率。

圖7 Pfa=10-9,CPI=10時(shí)不同起伏類型檢測(cè)概率

2.4.2 雷達(dá)威力削減

雷達(dá)最大探測(cè)距離RDmax可通過第二小節(jié)式(9)雷達(dá)作用距離方程求出,再結(jié)合各個(gè)類型下求出的最小干擾距離Ropt,可得到雷達(dá)威力削減計(jì)算式為

(21)

使用干擾概率和雷達(dá)威力削減兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),再結(jié)合類型、雷達(dá)與干擾機(jī)性能參數(shù)等條件,可以得出較為直觀的干擾效能預(yù)測(cè)結(jié)果。

3 多種類型干擾效能預(yù)測(cè)仿真

相較傳統(tǒng)方法,本文采用的方法最大特點(diǎn)為:根據(jù)不同干擾類型和干擾信號(hào)樣式,得到一個(gè)比經(jīng)驗(yàn)參數(shù)(通常假設(shè)為10～20dB)更準(zhǔn)確、先驗(yàn)依賴性更弱的干信比,從而得出更貼合當(dāng)前干擾狀態(tài)的最小干擾距離及參考干擾概率,能夠?qū)Ω蓴_效能進(jìn)行定量預(yù)測(cè)。本部分將以某型機(jī)載多功能雷達(dá)為例進(jìn)行仿真試驗(yàn),從而說(shuō)明這種方案在電子對(duì)抗論證和干擾測(cè)試時(shí)的參考價(jià)值。

3.1 雷達(dá)與干擾機(jī)參數(shù)設(shè)置

某型機(jī)載多功能雷達(dá)參數(shù)如表2所列。

表2 某型機(jī)載多功能雷達(dá)參數(shù)

干擾機(jī)按使用類型不同分為小功率便攜式自衛(wèi)干擾機(jī)與大功率壓制干擾機(jī),具體參數(shù)如表3所示,數(shù)值欄“/”左側(cè)為小功率便攜式干擾機(jī)數(shù)據(jù),右側(cè)為大功率壓制干擾機(jī)數(shù)據(jù)。

表3 干擾機(jī)參數(shù)

3.2 類型與干擾樣式設(shè)置

3.2.1 類型設(shè)置

1)自衛(wèi)干擾:該類型中干擾機(jī)放置在掩護(hù)目標(biāo)上,兩者與雷達(dá)距離相等,在設(shè)置類型參數(shù)時(shí)只需指定目標(biāo)雷達(dá)截面積RCS、Swerling起伏類型和與雷達(dá)距離即可。

2)隨隊(duì)支援:與自衛(wèi)干擾類似,干擾機(jī)放置在與掩護(hù)目標(biāo)同一編組的某一平臺(tái)上,該平臺(tái)與掩護(hù)目標(biāo)一同行動(dòng),可以視作兩者與雷達(dá)距離相等。該類型除了指定目標(biāo)RCS、Swerling起伏類型、距雷達(dá)距離外,還需指定編隊(duì)中目標(biāo)數(shù)量。

3)近距離支援和遠(yuǎn)距離支援:這兩種類型中干擾機(jī)與掩護(hù)目標(biāo)不在同一距離,除了與自衛(wèi)干擾相同設(shè)置外,還需依具體類型指定干擾機(jī)距離。

3.2.2 干擾樣式設(shè)置

采用寬帶噪聲、窄帶噪聲、相參噪聲和部分脈沖四種干擾樣式對(duì)雷達(dá)進(jìn)行干擾,干擾參數(shù)設(shè)置如表4所示。

壓制式干擾(寬帶噪聲、窄帶噪聲)采取的策略是使用大功率噪聲對(duì)雷達(dá)全頻段覆蓋以期抬高雷達(dá)檢測(cè)門限。

轉(zhuǎn)發(fā)式干擾(相參噪聲、部分脈沖)從補(bǔ)償干信比的計(jì)算原理看,單次采樣、發(fā)射時(shí)間越長(zhǎng)最終功率越大,但實(shí)際情況中對(duì)雷達(dá)有效干擾需要使得雷達(dá)在MTD處理后距離維出現(xiàn)盡可能多的干擾尖峰,以此抬高CFAR檢測(cè)門限。對(duì)于采樣、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間較短導(dǎo)致功率不足問題,轉(zhuǎn)發(fā)式干擾信號(hào)可通過獲得部分相參積累增益來(lái)改善。因此轉(zhuǎn)發(fā)式干擾常采用較小發(fā)射間隔發(fā)射脈沖干擾來(lái)達(dá)到功率與距離維干擾數(shù)的平衡。

表4 干擾樣式設(shè)置

3.3 仿真演示

按照前文所述的各參數(shù)設(shè)置,通過Matlab仿真來(lái)計(jì)算多種干擾類型下的雷達(dá)作用距離、最小干擾距離、實(shí)際干信比、參考干擾概率及雷達(dá)威力削減。

3.3.1 自衛(wèi)干擾及參考干擾概率驗(yàn)證

首先討論同種干擾類型下不同干擾樣式對(duì)干擾效能的影響:類型為自衛(wèi)干擾,目標(biāo)RCS=20m2,起伏類型為Swerling III型,選取便攜式小功率干擾機(jī)搭載在掩護(hù)目標(biāo)上,距雷達(dá)50km依次使用寬帶噪聲、窄帶噪聲、相參噪聲、部分脈沖四種方式進(jìn)行干擾,分別如圖8(a)至圖8(d)所示。

圖8 自衛(wèi)類型下多種干擾樣式對(duì)比

在其它條件相同的情況下,轉(zhuǎn)發(fā)式干擾由于擁有相參特性可以獲得脈沖積累增益,頻域?qū)?zhǔn)能量利用率高,最終干擾效果優(yōu)于壓制式干擾。壓制式干擾信號(hào)能量分散在較寬的帶寬上,利用率低且沒有相參特性,最終干信比較低。尤其是寬帶噪聲干擾結(jié)果中,掩護(hù)目標(biāo)處于最小干擾距離之內(nèi),無(wú)法受到有效保護(hù)。

窄帶噪聲干擾的最小干擾距離為29.27km,目標(biāo)在50km時(shí),干擾機(jī)能夠完全掩護(hù)目標(biāo)。目標(biāo)與雷達(dá)距離逐漸縮小,取33km、27km和12km驗(yàn)證參考干擾距離的變化,如圖9、圖10和圖11所示。

圖9 目標(biāo)在33km處參考干擾概率

圖10 目標(biāo)在27km處參考干擾概率

圖11 目標(biāo)在12km處參考干擾概率

目標(biāo)處于33km時(shí),雖然在最小干擾距離之外,但其干信比只有1.08dB,干擾信號(hào)對(duì)雷達(dá)回波功率的壓制效果已經(jīng)不明顯。目標(biāo)處于27km時(shí),干信比小于0,此時(shí)已無(wú)法保證100%干擾效率,而是根據(jù)Swerling起伏模型計(jì)算對(duì)應(yīng)干信比下的干擾概率,當(dāng)目標(biāo)處于12km時(shí),干信比為-7.92dB,參考干擾概率為25.10%,幾乎無(wú)法對(duì)雷達(dá)產(chǎn)生有效干擾。故最小干擾距離作為判斷干擾效能臨界點(diǎn)是一個(gè)較為合適的值。

3.3.2 隨隊(duì)支援

大功率干擾機(jī)能量轉(zhuǎn)換率低(通常低于20%),體積龐大不便用于自衛(wèi)用途攜帶。一般放置在雷達(dá)探測(cè)距離外對(duì)挺進(jìn)的掩護(hù)目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離支援干擾或由一個(gè)平臺(tái)搭載后編入需掩護(hù)的編隊(duì)進(jìn)行隨隊(duì)支援干擾。

假設(shè)隨隊(duì)干擾類型,包括搭載大功率干擾機(jī)平臺(tái)共3機(jī)編隊(duì)距雷達(dá)50km,每個(gè)目標(biāo)RCS=20m2,起伏類型為Swerling Ⅲ型。采用相參噪聲對(duì)雷達(dá)主瓣干擾,結(jié)果如圖12所示。

圖12 隨隊(duì)支援下相參噪聲主瓣干擾

得益于于大功率干擾機(jī)的發(fā)射功率和天線增益,隨隊(duì)支援下采用窄帶噪聲干擾和相參噪聲干擾都能取得較好的壓制效果。但編隊(duì)中須有一個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)用于搭載大功率干擾設(shè)備,毀傷武器的負(fù)載相應(yīng)減少,編隊(duì)整體進(jìn)攻能力會(huì)降低。

如果編隊(duì)內(nèi)飛行器數(shù)目較大、隊(duì)形分散或RCS較大,當(dāng)雷達(dá)照射編隊(duì)邊緣目標(biāo)時(shí),干擾信號(hào)會(huì)從副瓣進(jìn)入雷達(dá)。如圖13所示,編隊(duì)飛機(jī)數(shù)量增加至9架,單機(jī)RCS不變,最小干擾距離增幅明顯,干信比也相對(duì)較低,干擾能力大打折扣,當(dāng)掩護(hù)目標(biāo)體型較大或數(shù)量較多時(shí),對(duì)每個(gè)目標(biāo)單獨(dú)使用自衛(wèi)干擾是更明智的選擇。

圖13 隨隊(duì)支援下相參噪聲副瓣干擾

3.3.3 遠(yuǎn)距離支援

若將大功率干擾機(jī)應(yīng)用在遠(yuǎn)距離支援中,假設(shè)目標(biāo)距雷達(dá)45km,RCS=20m2,起伏類型為Swerling Ⅲ型,干擾機(jī)在距雷達(dá)140km處掩護(hù)目標(biāo)。分別采用窄帶噪聲和相參噪聲對(duì)雷達(dá)干擾,仿真結(jié)果如圖14、圖15所示。

圖14 遠(yuǎn)距離支援下窄帶噪聲干擾

圖15 遠(yuǎn)距離支援下相參噪聲干擾

遠(yuǎn)距離支援類型下,由于干擾波束不易對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)主瓣且干擾距離較遠(yuǎn),干擾信號(hào)損失大。壓制式干擾與遮蓋式干擾對(duì)雷達(dá)威力削減效果均不佳,45km處的干信比也不理想。采用更大功率干擾設(shè)備雖可以改善這種情況,但系統(tǒng)復(fù)雜度高不易實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)距離支援最大短板是距離戰(zhàn)場(chǎng)較遠(yuǎn),無(wú)法根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)戰(zhàn)況及時(shí)更換干擾策略。

3.3.4 近距離支援

小功率便攜式干擾機(jī)由無(wú)人平臺(tái)搭載后,可以先于掩護(hù)目標(biāo)沿前進(jìn)方向至更靠近雷達(dá)的距離對(duì)其進(jìn)行干擾。在近距離支援類型下,假設(shè)目標(biāo)距雷達(dá)45km,RCS=20m2,起伏類型為Swerling Ⅲ型。

搭載便攜式干擾機(jī)的無(wú)人設(shè)備RCS=0.01m2,根據(jù)雷達(dá)最大探測(cè)距離計(jì)算,該設(shè)備在22.22km處會(huì)被雷達(dá)探測(cè)。故設(shè)定該無(wú)人設(shè)備在25km處投放并開啟干擾,干擾樣式選擇部分脈沖。對(duì)雷達(dá)主瓣和副瓣干擾結(jié)果如圖16、圖17所示。

圖16 近距離支援下部分脈沖主瓣干擾

圖17 近距離支援下部分脈沖副瓣干擾

兩種情況下,雖然都能起到保護(hù)目標(biāo)的作用,但干擾信號(hào)從雷達(dá)副瓣進(jìn)入后干信比較差,干信比幾乎為0。想要得到更理想的干信比,需要無(wú)人平臺(tái)盡量靠前及盡可能從主瓣進(jìn)行干擾,但這又對(duì)無(wú)人平臺(tái)飛行性能指標(biāo)和隊(duì)形控制提出了很高的需求。

在干擾設(shè)備小型化、便攜化發(fā)展的大趨勢(shì)下,綜合炮射式干擾彈、小型長(zhǎng)續(xù)航無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)體系的發(fā)展及系統(tǒng)成本復(fù)雜度考量,今后的干擾策略多會(huì)圍繞自衛(wèi)干擾與近距離支援采用靈活性更強(qiáng)的轉(zhuǎn)發(fā)式干擾,輔以隨隊(duì)支援和遠(yuǎn)距離支援采用壓制式干擾來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)電子對(duì)抗領(lǐng)域廣泛采用干擾方程來(lái)計(jì)算遮蓋式干擾最小干擾距離,但決定該距離的干信比參數(shù)往往是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。針對(duì)該問題,本文通過參數(shù)化建模,基于補(bǔ)償干信比并結(jié)合不同類型干擾方程對(duì)干擾效能進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。建立的模型可直觀看出干擾效能定量預(yù)測(cè),對(duì)電子對(duì)抗的總體論證和干擾樣式的研究具有一定參考意義。

由于篇幅限制,本文仍有許多可以完善的地方:比如在干擾類型設(shè)計(jì)中,為簡(jiǎn)化模型將干擾方向只分為主瓣和副瓣,后續(xù)完善可采用雷達(dá)方向圖,從各個(gè)方向進(jìn)行干擾均有不同接收增益;以及預(yù)測(cè)方法顆粒度較大,對(duì)雷達(dá)接收回波信號(hào)作簡(jiǎn)化處理,沒有過多體現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)的信號(hào)級(jí)處理過程。故將這一思想方法寫出,期望能夠起到拋磚引玉的作用,便于同行學(xué)者和研究人員交流學(xué)習(xí)。