基于侦察系统定位模糊区的噪声干扰效果分析*

杨军佳，吴 琼，孙正鑫＊＊

(1.电子工程学院，合肥 230037;2.65301 部队，长春 130041)

0 引言

雷达侦察系统以其优良的侦察性能在现代战争中受到越来越多的关注。目前，对该系统对抗的研究主要集中在被动对抗(雷达反侦察技术）上，而对该系统主动对抗(主动干扰）的研究还比较少，对该系统干扰效果评估更是一个新的课题。本文主要基于采用干扰机发射包含我方雷达辐射频率在内的一小段高斯白噪声对敌方雷达对抗侦察设备进行干扰，以使对方雷达对抗侦察设备不能对我方辐射源实施精确定位的思想，研究雷达侦察系统在受到高斯白噪声干扰(以下简称“干扰”）后其定位效能的变化情况，以此来评估噪声对雷达侦察系统的干扰效果。

1 雷达侦察系统定位效能及定位效能损失度的概念

雷达侦察系统的定位效能可以定义为雷达辐射源实际尺寸与雷达侦察系统定位模糊区面积的比值，即

式中，S为辐射源实际尺寸，Sr为侦察系统的定位模糊区面积。

雷达侦察系统定位效能损失度可以定义为雷达侦察系统没有受到干扰和受到干扰后其定位效能减少的百分比。本文用ε来表示雷达侦察系统定位效能损失度，即

式中，E'、E、S'r、Sr为雷达侦察系统在受到干扰和没有受到干扰时定位效能及定位模糊区面积。

2 要素分析及建模

2.1 测向交叉定位模糊区的分析建模

设我方辐射源位于平面的C 点，敌侦察机在两个观测点A(xA，yA）和B(xB，yB）和对辐射源测得的方位角分别为θA和θB，两观测点之间的距离为d，侦察系统测向误差为±△θ，这里作为近似计算，假定测向误差是左右对称的。如图1所示。

图1 定位模糊区

由文献［1］可得，测向交叉定位模糊区面积为

式中，S为模糊区面积，rA、rB为观测点A、B 到辐射源的距离，θA、θB为敌侦察机在观测点A、B测得的辐射源的方位角，△θ为侦察系统的测向误差。

同时，在图1中应用三角余弦定理可得

把式(4）代入式(3）中，则模糊区面积为

由式(5）可以看出:定位模糊区面积与两观测点的距离、两观测点所测得的方位角以及侦察系统的测向误差有关。而我方对敌侦察机实施的干扰不能改变敌机在空间任意两观测点的距离，只能改变侦察系统的测向误差。

2.2 测向误差的分析建模

2.2.1 侦察接收机输入端信干比与接收机输出端信噪比的关系

根据接收机噪声系数［2］的概念，信号和噪声经过接收机后，输出信号和噪声功率与接收机接收到的信号和噪声功率有如下关系:

式中，F为接收机噪声系数，So为侦察接收机输出额定信号功率，No为侦察接收机输出额定噪声功率，Si为接收机输入额定信号功率，Ni为接收机输入额定噪声功率，G为接收机额定功率增益，k=1.38×10－23J/K为波尔兹曼常数，T为绝对温度，B为接收机带宽。

由于我方干扰机发射的是高斯白噪声，则相应的干扰信号就是噪声。由于此时干扰机发射的是窄带高斯白噪声，而对方侦察系统是一宽开的系统，则认为干扰信号功率能够全部被侦察系统所接收。依据噪声系数的概念，可得侦察接收机输入端信干比与接收机输出端信噪比的关系为

式中，So/No为接收机输出端信噪比，Si、J分别为接收机输入端信号功率和干扰信号功率。又由于侦察系统接收辐射源信号功率与干扰信号功率为

由式(7）和(8）可得

2.2.2 侦察系统测向误差与侦察接收机输出信噪比的关系

假设在敌侦察机的雷达侦察系统进行方位搜索的过程中，我雷达天线指向侦察机并固定不动;由文献［1］可得，测角均方根误差为

式中，θ0.5为天线波束宽度，So/No为测向接收机输出端信噪比。

由式(9）和式(10）可得

同时，由文献［3］得

式中，对于高增益锐方向性天线，K 取0.07～0.10;对于波束较宽、增益较低的天线，K 取0.04～0.06。

2.3 雷达侦察系统降噪因子的引入及对测向误差的影响

由于雷达侦察系统在频率和方位上的宽开性，其在侦收信号的同时必然受到自然界有源以及无源噪声的干扰。为了减小噪声的影响，该系统必须采取一些降低噪声的措施。因此，本文引入降噪因子e。定义降噪因子为雷达侦察系统在采取降噪措施和没有采取降噪措施后进入到该系统噪声功率的比值，即

式中，N'、N分别为雷达侦察系统采取降噪措施和没有采取降噪措施后进入到该系统噪声功率。

由式(11）及(13）可得，雷达侦察系统采取降噪措施后其测向误差为

3 仿真实验及结果分析

仿真条件:Pt=105W、Gt=25 dB、Lt=15 dB、λ=3 cm、θ0.5=10°、d=20 km、θA=30°、θB=60°、Gr=25 dB、K=0.1、B=1 G、F=1.5、Lj=15 dB、Gj=25 dB、Rj1=16 km、Rj2=10 km、θ1=30°、θ2=60°，且侦察与干扰活动都是在室温17 ℃的环境下进行的。

(1）雷达侦察系统定位效能损失度随干扰后不同定位模糊区面积的变化规律如图2所示。

图2 侦察系统定位效能损失度随干扰后不同定位模糊区面积的变化规律

由仿真结果可知，侦察系统定位效能损失度随着干扰后定位模糊区面积的增大而增大。

(2）雷达侦察系统定位模糊区面积随不同测向误差的变化规律如图3所示，为从不同的视角进行观察的结果。

由仿真结果可知:定位模糊区面积随测向误差的增大而增大;固定其中一个误差值，定位模糊区面积与另一个误差成正比例关系;模糊区面积是以△θA=△θB时测向误差与其关系的曲线对称的曲面，且△θA=△θB时曲线值是最大的，其他曲线值随远离该曲线而减小。

图3 雷达侦察系统定位模糊区面积随不同测向误差的变化规律

(3）测向误差在不同降噪性能的情况下，随干扰机发射信号功率与辐射源辐射信号功率比值的变化规律如图4所示。

图4测向误差随干信比的变化规律

由仿真结果可知:在雷达侦察系统降噪性能一定的情况下，随着干信比的增大，测向误差越来越大;在干信比一定的情况下，测向误差随着系统降噪性能的提高而减小。

4 结束语

本文提出了基于雷达侦察系统测向交叉定位模糊区的干扰效果评估模型，分析了噪声对定位模糊区的影响且对该影响因素进行了量化;定义了定位效能损失度，使干扰对该系统定位效能产生的影响更加直观;同时引入了降噪因子，使干扰对该系统定位效能产生的影响更加符合实际。计算机的仿真结果也证明了该评估模型的合理性。作为单项指标的干扰效果评估模型，该评估模型对雷达侦察系统干扰效果评估有一定的参考价值。

［1］罗景青.雷达对抗原理［M］.北京:解放军出版社，2003.

［2］丁鹭飞，耿富录.雷达原理［M］.西安:西安电子科技大学出版社，2002.

［3］邵国陪.雷达对抗作战效能分析［M］.北京:解放军出版社，1997.