舰载舷外雷达有源诱饵布放高度研究

王　隽，许海龙，周水楼

（海军装备研究院，北京100161）

舰载舷外雷达有源诱饵布放高度研究

王隽，许海龙，周水楼

（海军装备研究院，北京100161）

舰载舷外雷达有源诱饵是对抗现代先进反舰导弹的有效方式，引起各个国家的关注重视。舰载舷外雷达有源诱饵通过有源欺骗干扰方式模拟被掩护舰船的雷达信号特征，引诱或欺骗敌跟踪和制导雷达。根据舰载舷外雷达有源诱饵的干扰机理，研究舷外雷达有源诱饵的最佳布放高度等布放策略，对部队作战使用和部队训练具有一定的参考价值。

雷达有源诱饵；布放高度；质心干扰

舰载舷外雷达有源诱饵通过有源欺骗干扰方式模拟被掩护舰艇的雷达信号特征，引诱或欺骗敌跟踪和制导雷达［1］。本文通过分析舰载舷外雷达有源诱饵的干扰机理和技术特点，利用之前建立的舰载电子战反导防御仿真系统［2］，重点研究舰载舷外雷达有源诱饵的典型布放高度，为充分发挥舰载舷外雷达有源诱饵的作战效能提供参考。

1　舰载舷外雷达有源诱饵工作过程分析

舰载舷外雷达有源诱饵工作过程［3］如下。

1）侦察探测。舰载电子对抗侦察设备（ESM设备）或雷达探测到有高速逼近的小目标时，对来袭威胁实施告警。

2）战术决策。依据舰艇导航设备、风力风向传感器、罗经仪提供的实时数据，根据作战准则，自动选择合适发射方向的诱饵，装订必要的参数。

3）诱饵发射。触发发射管的有源诱饵电池、点火助推火箭发射飞行。

4）开伞工作。诱饵飞行至设定地点开伞，天线按设定方向调整指向，实施对反舰导弹的诱骗干扰。

5）失效落水。诱饵工作时间主要取决于诱饵的留空时间，诱饵下落入水，则诱饵失效。

2　舰载舷外雷达有源诱饵干扰机理研究

2.1干扰原理

本文研究的舰载舷外雷达有源诱饵干扰原理与箔条质心的作用原理基本相同［4-6］。主要通过转发放大敌方雷达的信号，与水面舰艇的回波信号共同作用来实现导弹诱偏，直至导弹跟踪攻击诱饵假目标［7］。在质心效应形成的初始时刻，雷达已经稳定跟踪舰艇目标，天线波束中心指向舰艇的回波反射中心（设与几何中心重合）。舰载舷外雷达有源诱饵发射后开始工作，有效实施诱骗干扰的前提条件是诱饵布放的位置需要与目标舰艇处于末制导雷达的同一个波束内，且诱饵假目标的等效雷达截面积通常要大于目标舰的反射面积的1倍以上，这时末制导雷达将跟踪目标与诱饵回波的能量中心，即质心，从而偏离目标［8-9］。

质心干扰的示意图如图1所示，制导雷达的波束角为θ0.5；诱饵与目标对雷达的张角为θ，其中，质心与目标对雷达的张角为θ1，质心与诱饵对雷达的张角为θ2，θ1+θ2=θ；目标的雷达反射面积σ1，反射的雷达波能量为P1；诱饵发射的功率为P2，相当于存在一个截面积为σ2的目标反射的能量。由质心原理和文献［10］可知：

当压制系数σ2/σ1≤1时，导弹最终跟踪舰艇；

当压制系数σ2/σ1≥1.5时，导弹最终跟踪诱饵；

当压制系数1＜σ2/σ1＜1.5时，导弹最终跟踪哪个目标是等概率随机的。

图1　舰载舷外雷达有源诱饵干扰示意图Fig.1 Jamming sketch map of off-board radar active decoy

2.2动态干扰过程

图2　舰载舷外雷达有源诱饵干扰过程分析图Fig.2 Jamming process analysis diagram of off-boardADR

假设末制导雷达的跟踪波束服从函数f（x）=sin2x/x2分布，跟踪波束的宽度θ=5°～6°，A、B波束交叉点位于3dB处，发现导弹来袭时导弹离舰艇距离 S=12km，导弹速度 300m/s，舰艇 RCS为1.3×104m2，舰载舷外雷达有源诱饵横向布放位置250m，舰艇不横向机动。

导弹末制导雷达的跟踪过程如下：A波束接收到的信号强度为EA，B波束接收到的信号强度为EB，EA＞EB时，跟踪轴将向A波束方向偏转，直至EA=EB稳定跟踪；EA＜EB时，跟踪轴将向B波束方向偏转，直至EA=EB稳定跟踪。从末制导雷达锁定跟踪舰艇到诱饵成功干扰后末制导雷达偏离舰艇转而跟踪诱饵假目标的过程分为以下5个阶段。

a1阶段：来袭导弹锁定舰艇。

a2阶段：舰艇发现来袭导弹后，诱饵发射，11 s到达预定位置，开始释放假目标信号，此时导弹离舰艇距离S=8.7km，诱饵与舰艇在雷达天线处的张角约为1.7°，在该距离上诱饵的RCS=4×105m2，舰船的RCS=1.3×104m2，EA=4×105×0.9+1.3×104×1/2，EB=4×105×Δ+1.3×104×1/2，Δ 为 小 量 ，显然EA＞EB，RCS诱饵/RCS船=30，雷达天线跟踪轴将直指诱饵。

a3阶段：当导弹飞行至离舰艇距离S=4.776km，诱饵的RCS=1.87×105m2，诱饵与舰艇在雷达天线处的张角约为3°，由EA≈EB的稳定跟踪条件计算得此时诱饵偏离跟踪轴约-0.06°，舰艇位于B波束顶点。

a4阶段：当导弹飞行至离舰艇距离S=2.4km时，诱饵的RCS=4×105m2，诱饵与舰艇在雷达天线处的张角约为6°，根据EA≈EB的稳定跟踪条件计算得此时诱饵弹偏离跟踪轴约-0.5°，舰艇位于B波束半波束位置。

a5阶段：当导弹飞行至离舰艇距离S=1.6km时，诱饵的RCS=1.3×104m2，诱饵与舰艇在雷达天线处的张角约为90°，根据EA≈EB的稳定跟踪条件计算得知：此时导弹跟踪轴稳定指向诱饵方向，导弹与舰艇的横向距离约为250m。故在S=1.6km时，可以认为舰艇已摆脱导弹跟踪，干扰获得成功。

若舰艇横向机动，则将在大于1.6km距离时摆脱导弹跟踪波束。

3　舰载舷外雷达有源诱饵布放高度研究

通过舰载舷外雷达有源诱饵使用过程和干扰机理分析可知，为保证舰载舷外雷达有源诱饵的干扰效能，舰载舷外雷达有源诱饵在下落和导弹由远逐渐逼近舰艇的过程中，应始终保证在导弹俯仰波束宽度内，并保证能够可靠接收导引头雷达信号并有效复制转发欺骗干扰信号，如图3所示。这就须要恰当选择诱饵布放高度。诱饵的布放高度主要与诱饵下降速度、导引头俯仰波束宽度（θ）、导弹速度、系统反应时间和发现导弹时的弹目距离等有关［12-13］。

图3　导弹视场与诱饵位置示意图Fig.3 Sketch map of missile field view and decoy position

目前，舰载舷外雷达有源诱饵主要由舰载ESM设备引导布放，而ESM设备无法提供导弹目标的距离和速度信息。因此，须要研究一个典型布放高度来适应不同开机距离和不同速度的导弹。笔者在前期工作中计算得出典型布放高度为150m，下面就重点分析这个典型布放高度对不同类型导弹的有效干扰时间。

仿真计算的假设条件如下：

1）反舰导弹末制导雷达导引头的俯仰波束宽度为5°；

2）反舰导弹的速度：亚音速为300m/s；超音速为800m/s；

3）反舰导弹飞行高度为10m；

4）诱饵开伞后的下降速度为3m/s；

5）从舰载电子对抗侦察设备（ESM）发现反舰导弹到诱饵布放到位开始工作所需时间为11 s；

6）诱饵布放到位时反舰导弹末制导雷达导引头已跟踪锁定舰船；

7）诱饵干扰方式为质心干扰。

分析情况1：舰载ESM设备在8km发现亚音速反舰导弹，舰载舷外雷达有源诱饵布放到位开伞工作时距离反舰导弹4.7km，开伞工作高度150m。从图4可以看出，反舰导弹飞行至距离诱饵800m左右时，诱饵脱离导引头3dB波束俯仰视场，此时反舰导弹基本失去再次搜索捕获目标的能力。舰载舷外雷达有源诱饵有效诱偏工作时间约为13 s。

分析情况2：舰载ESM设备在12km发现亚音速反舰导弹，舰载舷外雷达有源诱饵布放到位开伞工作时距离反舰导弹8.7km，舰载舷外雷达有源诱饵开伞高度150m。从图5可以看出，导弹飞行至距离诱饵在300m左右时，诱饵脱离导引头3dB波束俯仰视场，此时反舰导弹基本失去再次搜索捕获目标的能力。舰载舷外雷达有源诱饵有效诱偏工作时间约为28 s。

图5　舰载舷外雷达有源诱饵高度与导引头视场分析图（12km）Fig.5 Analysis diagram of off-boardADR height and seeker field view（12km）

分析情况3：舰载ESM设备在20km发现超音速反舰导弹，舰载舷外雷达有源诱饵布放到位开伞工作时距离反舰导弹11.2km，舰载舷外雷达有源诱饵开伞高度150m。从图6可以看出，导弹飞行至距离诱饵在800m左右时，诱饵脱离导引头3dB波束俯仰视场，此时反舰导弹基本失去再次搜索捕获目标的能力。舰载舷外雷达有源诱饵有效诱偏工作时间约为13 s。

图6　舰载舷外雷达有源诱饵高度与导引头视场分析图（20km）Fig.6 Analysis diagram of off-boardADR height and seeker field view（20km）

分析情况4：舰载ESM设备在25km发现超音速反舰导弹，舰载舷外雷达有源诱饵布放到位开伞工作时距离反舰导弹16.2km，舰载舷外雷达有源诱饵开伞高度150m。从图7可以看出，导弹飞行至距离诱饵在600m左右时，诱饵脱离导引头3dB波束俯仰视场，此时反舰导弹基本失去再次搜索捕获目标的能力。舰载舷外雷达有源诱饵有效诱偏工作时间约为20 s。

图7　舰载舷外雷达有源诱饵高度与导引头视场分析图（25km）Fig.7 Analysis diagram of off-boardADR height and seeker field view（25km）

通过上述分析计算可以看出，在只有舰载ESM设备信息引导的前提下，下降速度为3m/s的舰载舷外雷达有源诱饵，在典型布放高度150m时，基本可以满足作战使用要求，但诱饵有效工作时间较短。如果可以借助舰艇上的其他有效探测信息（比如雷达主动探测信息）进行引导，由于可以提供导弹目标距离和速度等参数，就可以在导弹开机距离较远时，诱饵布放高度高一些，开机距离较近时，布放高度低一些，通过更为精确的控制诱饵发射时机和布放高度，干扰效果会更好。

4　结束语

舰载舷外雷达有源诱饵的布放策略（布放时机、布放高度和布放距离）受风、导弹来袭方向和舰船机动等很多因素的制约，具体的布放策略应该由当时的具体作战环境决定。只有综合利用舰载ESM设备信息和雷达探测目标航迹等信息，掌握整个战场态势并充分考虑舰载舷外雷达有源诱饵布放位置和发射时机的原则，才能最大限度发挥舰载舷外雷达有源诱饵的作战能力。

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Research on the Deploy Altitude of Off-Board Radar Active Decoy

WANG Jun，XU Hailong，ZHOU Shuilou
（Naval Academy of Armament，Beijing 100161，China）

The Off-board Radar Active Decoy（ADR）is an effective measure to counter the modern advanced anti-ship missiles，and attracts the attention of each country.The ADR uses unique technology to produce a powerful jamming sig⁃nal，seducing the missile away from the ship towards the decoy.According to the jamming theory and technical characteris⁃tic of ADR，in this paper，the best deploy altitude to deploy ADR was studied，which had some reference value to force training.

radar active decoy；deploy altitude；centroid jamming

TN97

A

1673-1522（2015）06-0516-05DOI：10.7682/j.issn.1673-1522.2015.06.004

2015-07-18；

2015-09-24

王隽（1977-），女，工程师，硕士。