针对预警机雷达的机载航迹假目标干扰技术*

黄勇，丁宸聪

(海军装备研究院，上海 200436)

针对预警机雷达的机载航迹假目标干扰技术*

黄勇，丁宸聪

(海军装备研究院，上海 200436)

航迹假目标欺骗干扰是针对雷达的一种新型综合干扰技术，可作为特殊技术手段用来对抗预警机作战。介绍了航迹假目标欺骗干扰技术的发展背景，总结了针对预警机机载警戒雷达实施航迹假目标欺骗干扰所需突破的关键问题。在此基础上，建立了航迹假目标生成模型，并探讨了反预警机机载雷达抗干扰技术的思路。

预警机；雷达,航迹欺骗；干扰；机载；副瓣

0 引言

预警机能够指挥和协调多机种完成各种空中作战任务，起着空中活动雷达站和指挥中心的作用，其在现代空战中表现出的特殊地位和作用，迫使各国努力寻求对抗预警机的特殊对策。预警探测、指挥控制和动态战场管理是预警机在战场上的三大任务，因此，研究如何有效干扰预警机机载雷达，削弱其预警探测能力是与其对抗的首要环节。本文将采用在机载支援干扰吊舱的方式，研究对预警机机载雷达的航迹假目标欺骗干扰技术，为空对空预警机雷达干扰作战系统的合理设计提供理论支持。

1 雷达干扰技术发展历程及现状

雷达干扰的产生和发展，与雷达技术的发展有着密切的关系。早期的雷达多数是工作频率固定、发射功率较低，对于这样的雷达干扰，瞄准式噪声干扰完全能够胜任。第二次世界大战以后，雷达技术飞速发展，表现在其功率增加、占据的频带不断扩宽，迫使遮盖性干扰机增加其干扰功率和干扰带宽，致使干扰功率谱密度不断下降。这种以连续波平均功率对抗雷达脉冲功率的方法显然是不经济的，促使人们不断寻找更加灵活的干扰方法。

欺骗干扰是现代雷达干扰的发展趋势，至今仍在高速发展中。有源欺骗干扰按欺骗效果区分，可以分为假目标欺骗干扰和假目标航迹欺骗干扰。假目标欺骗干扰是欺骗干扰中研究最多的一类，其基础理论比较成熟，工程实现难度也基本克服，至今为止，已经形成多种类型的干扰机，但随着干扰任务和新体制雷达的发展，基于假目标欺骗干扰的各种干扰算法仍然在发展中。假目标欺骗干扰的实现方式多是基于数字射频转发式干扰(digital radio frequency memory,DRFM)，其工作原理是将干扰机收到的信号进行下变频保真采样，然后按照假目标的类型，运动的速度等调制相应的幅度、相位、多普勒频率，而后将生成的信号按照一定规律延时、发射，雷达接收到干扰信号后将会形成一个或多个假目标。针对不同的任务，其幅度、相位、多普勒频率、延时将会有不同的算法[1-6]。但由于假目标欺骗干扰无法在雷达上形成复杂的运动轨迹，很容易被雷达航迹关联器所识别、剔出，因此，它的主要功能是降低雷达效能，无法达到以假乱真，迷惑对方之目的。

航迹欺骗干扰是欺骗干扰中的另一个重要类型，或者说是更高层次的欺骗干扰，2000年后相关概念才出现在国内有关文献中。但迄今为止，根据公开的文献，仍未形成有效的航迹欺骗干扰样机[7-9]。对空中机载预警雷达这样的“动态”雷达的航迹欺骗干扰更是当前的研究盲点。国内对空中预警机干扰研究大多集中在战术层次上，利用技术手段实施预警机作战研究主要的方法是采用多部干扰机沿预警机飞行方向部署多干扰站的方法[10]。王志斌等人[11]推导了利用多部地面干扰机干扰空中预警雷达的干扰方程，同时通过对干扰方程和多站干扰下雷达探测区变化的分析，有效解决了电子干扰装备如何部署的问题。但上述干扰方式仍为噪声压制式干扰，不能形成有效的航迹假目标干扰，其干扰效果较差，另外当地形条件复杂时，比如海上作战或山地遮挡，多站部署的条件亦不能满足。为了解决干扰机的部署问题，可以采用在战斗机上挂载干扰吊舱的方式实施干扰，国外已研究了如何利用此种方法对地面预警组网雷达实施航迹假目标干扰[12-14]，但针对空中预警机实施“空对空”的航迹假目标干扰，此项技术还未见任何报道。

2 对预警机机载雷达进行航迹干扰需突破的关键问题

(1)针对当前的航迹欺骗干扰实际上产生的只是简单的沿径向移动的航迹，易被识别的问题，如何产生运动轨迹与真实目标相似但方位多变的多航迹假目标是对机载预警雷达实施有效欺骗干扰的前提。

(2)预警机始终处于运动状态，而干扰机又外挂在机载平台上，如何解决空间波束同步问题将是实现这种“空对空”、“动对动”的航迹假目标欺骗干扰的关键。

(3)预警机机载雷达大都具有超低副瓣和频率捷变技术，因此在干扰机实施副瓣干扰时，复制转发的干扰信号与雷达波异步，易被信号处理器识别并剔除。另外，机载雷达还广泛使用副瓣对消和副瓣消隐等抗干扰技术。因此，在研究航迹假目标干扰时，必须对上述机载雷达的反抗干扰措施加以考虑。

3 对预警机机载雷达进行航迹干扰的技术实现途径

3.1 航迹假目标生成技术

采用副瓣干扰的方法，干扰机实时侦收雷达的副瓣信号，转发带有设计好的假目标信息的干扰信号，最终在雷达显示屏上显示与真目标运动轨迹相似但方位各不相同的多目标航迹。如图1所示，在雷达作用距离范围内的任意方位，预先假定一条假目标运动的航线S(t)， 当雷达的主瓣在t时刻与航线S(t)相交时，干扰机发射干扰信号，从雷达副瓣进入雷达接收机，在相交点形成假目标航迹点。

图1 航线假目标航迹点产生示意图Fig.1 Schematic diagram of track deception generation

要想产生上述航迹假目标，需要考虑以下4个方面的问题：①干扰机的辐射功率应合理设置，确保能使干扰机信号从脉冲多普勒(pulse Doppler,PD)雷达天线的副瓣进入；②干扰机的灵敏度足够高，可以接收到雷达天线的副瓣信息；③考虑对方PD雷达的相对地理位置和分析天线的扫描规律，进而确定信号转发的延时量；④如何使得假目标的持续时间和速度均可控，以模拟不同特征的目标。针对上述问题，通过以下途径解决：

(1) 所谓副瓣干扰就是由干扰机自动测出雷达的主瓣和副瓣后，在副瓣期间(部分或全部)施放干扰。如果保证雷达副瓣所接收到的干扰信号功率大于或等于雷达所能检测到的最小信号功率，那么雷达就会把副瓣进入的干扰误认为是瞬时主瓣指向的目标的方位。拟从雷达辐射方程出发，建立干扰机的侦察方程数学模型，确定对雷达实施航迹干扰所需的等效干扰功率，进而设置干扰机的辐射功率。

(2) 当雷达天线主瓣扫过干扰机方向后，还需转过1个角度Δθ，才能使其主瓣对准假目标所在的方位，假定雷达天线的极化方式和转速已知，转速为vθ，则方位时延时间为

Δtθ=Δθ/vθ，

(1)

式中：0≤Δtθ

在被模拟的假目标沿雷达径向运动时，Δtθ为一固定值，有时往往需要模拟的假目标不是沿雷达的径向运动，而是与雷达的径向有一定的夹角，此时Δtθ会随着目标的运动而不断变化。设此时假目标的切向速度为vω(ω与雷达天线运动方向相同时为正，反之为负)，则由于目标运动而引起的方位延迟量为

Δθω= 2arcsin(vωT/2r)，

(2)

式中：r为前一次被模拟目标的距离值。

则假目标下次的方位延迟时间需改写为

(3)

(3) 要在雷达的指定方位上产生假目标航迹点，除了要知道假目标相对于雷达主瓣的方位延迟量Δθ之外，还必须知道假目标相对于雷达的距离延迟量ΔR，设假目标相对雷达的径向速度为vr，起始模拟距离为R，则假目标相对于雷达的径向移动距离为

ΔR=vrT.

(4)

则此时模拟目标的距离为Rr=R+ΔR。显然，在确定了假目标的方位延迟量和距离延迟量后，就可以在雷达上产生想定的航迹点。随着连续的航迹点的产生，就可以在雷达上形成假定的假目标航线。

3.2 空间波束同步技术

干扰机要想使在不同位置上的机载预警雷达PPI(plan position indicator)显示器上显示相似或同一条航迹，关键点以及难点是确定对不同位置处的雷达进行欺骗的起始目标的角度必须与对起始处实施欺骗的起始角度存在相关性，最终在时域和空域等条件上保持一致性，才能使机载PD雷达在数据融合处理时认为各点观测到的航迹路线是由同一个目标形成的，可以采用时分技术[15]加以解决。

假设干扰机J与机载雷达在A，B2个地理位置之间的空间坐标关系如图2所示。

图2 干扰机与雷达在A，B 2个地理位置之间的空间坐标关系Fig.2 Spatial coordinates relations of jammer and radar at location A and B

则ΔθBi的计算如下：

(5)

(6)

(7)

∠BACi=∠DACi-∠DAB，

(8)

(9)

(10)

(11)

将式(6)～(9)分别代入式(11)可得

(12)

(13)

3.3 对预警机机载雷达抗干扰手段的考虑

根据预警机警戒雷达抗干扰的手段，分别说明反抗干扰技术的技术途径：

(1) 超低副瓣

一部采用时分的方式的干扰机可以实现航迹假目标的有效干扰，但当机载雷达具有超低副瓣特性来抗干扰时，用此种办法实现干扰的技术难度加大，而且干扰机实际飞行轨迹的设计相当复杂，基本难以实现。可以采取“多对一”的干扰方式[16]，也就是说，预先判定预警机运动轨迹，每部干扰机对应干扰一个位置处的雷达，根据实时侦察到的雷达参数，发射干扰信号，最后进行干扰信号空间信息融合。

(2) 频率捷变

机载预警雷达采用频率捷变技术来抗干扰，雷达的信号处理航迹相关单元，会根据发射信号与回波信号在波形、频谱、调制样式等结构上的差别来进一步消弱、抑制和排除干扰。因此，干扰机若能实时侦收到雷达全方位的副瓣信号，加之完美的信号复制和合理的转发时机控制，即可排除此种方式的抗干扰。若不能实时侦收到雷达全方位的副瓣信号，将重点考虑研究对转发的雷达信号加以分选，通过优化算法实施“开窗控制”，使得转发的信号尽可能涵盖雷达即时信号信息。

(3)副瓣对消和副瓣匿隐

机载预警雷达装有辅助天线，可以通过副瓣对消和副瓣匿隐来鉴别并消除副瓣干扰。本文所研究干扰技术能够形成多方位的航迹假目标，而雷达采用副瓣匿隐技术后将会使得其在整个扇区上形成极大的漏警概率。因此，预警雷达使用副瓣对消和副瓣匿隐抗干扰技术时，只要能够形成全方位的航迹假目标干扰，必将能够大大降低雷达的检测性能，并使其处理能力很快达到饱和，达到预期的干扰效果。

4 结束语

当前，预警机已成为整个作战体系的神经中枢，为了有效对抗地对空干扰系统的干扰，预警机机载预警雷达通常采用超低副瓣，脉冲压缩，频率跳变等抗干扰措施，传统的地对空干扰已无法有效削弱、破坏敌方的预警雷达使用效能。航迹假目标欺骗干扰作为一种更高层次的综合干扰措施，在机载预警雷达干扰中具有一定的优势，近年来已受到广泛的关注。本文总结了实现该项技术需突破的关键问题，在此基础上建立了航迹假目标生成模型，并探讨了反预警机机载雷达抗干扰技术的思路。下一步将重点研究其干扰效果仿真和工程实现问题。

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Track Deception Technology Against Warning Aircraft Radar Based on Airborne Mode

HUANG Yong, DING Chen-cong

(Naval Academy of Armament, Shanghai 200436,China)

Track deception is a new integrated jamming technique which can cope with warning aircraft radar. Firstly, the development background of this technology is described. Then, some key difficulties about track deception jamming against warning aircraft radar based on airborne mode are summarized. The method of track deception generation is analyzed. At last, the methods of how to cope with the anti-EW (electronic warfare) techniques of warning aircraft radar are investigated.

early warning aircraft; radar; track deception; jamming; airborne; side-lobe

2014-10-01；

2014-12-29

黄勇(1982-)，男，江苏盐城人。工程师，博士，研究方向为航空电子对抗。

通信地址：200436 上海市闸北区场中路3300弄120号电子室 E-mail：huangyonghefei@163.com

10.3969/j.issn.1009-086x.2015.03.003

TN972；TN959.73

A

1009-086X(2015)-03-0015-05