机载预警PD雷达航迹干扰及辅助决策研究

黄　勇，丁宸聪

(海军装备研究院，　上海 200436)



机载预警PD雷达航迹干扰及辅助决策研究

黄勇，丁宸聪

(海军装备研究院，上海 200436)

摘要：预警机在现代战争中发挥着重要作用，为了提高战斗机的突防能力，文中研究了基于副瓣干扰的多方位航迹欺骗干扰方法。首先，建立干扰模型；然后，对能有效达到其干扰效果的辅助决策参数进行研究计算；最后，选取典型数据对某型预警机机载雷达进行干扰仿真。结果表明：可在机载预警雷达显示终端产生多方位不同距离的密集航迹假目标，在此干扰条件下，可有效掩护飞机的突防，甚至对预警机实施有效攻击。

关键词：航迹欺骗干扰；机载预警脉冲多普勒雷达；副瓣；辅助决策

0引言

随着电子技术和武器系统的高速发展，防空技术日趋完善，加上作战飞机本身性能不断提高，致使作战双方不可避免地要进行一场突防与反突防、空袭与反空袭的激烈战斗。预警机作为军队信息化的重要标志，是整个作战体系的神经中枢，担负着空中执勤、指挥和武器引导等多项任务[1]。因此，加紧机载预警雷达的干扰研究，对航空兵突防任务的顺利完成具有显著意义[2-5]。

在机载预警雷达对抗中，采用欺骗干扰不失为一种高明的选择，它能在战术支撑下实现对敌方雷达的灵巧干扰，尤其对预警机执行空中执勤任务的搜索警戒雷达进行干扰时，比噪声干扰效果更好。因此，欺骗干扰具有更高的功率利用效率[6-8]。相比地对空多系统联合干扰方式[4-5]，将干扰机装载于作战飞机上，不但可以大大减小干扰机发射功率，还可以绕过在特殊作战环境下(海上或山地)干扰装备如何部署的难题，进而更加有效地支援掩护己方航空兵突防。

如何体现欺骗干扰的效果优势，必须从假目标的逼真度上着手。采用具有航迹特征的雷达假目标技术[9-11]产生一定可控范围的假目标干扰航迹，可大大增加假目标的真实性。基于数字射频存储 (DRFM)技术的有源主瓣干扰方式的航迹假目标欺骗干扰是将截获的雷达主瓣信号进行适当的延时转发，从雷达显示器上看，形成的假目标与干扰机载在同一方位上的不同距离处[8]。这种航迹假目标没有方位欺骗信息，易被机载预警雷达所识别，而载机(干扰机)在突防线路的每一个位置与机载预警雷达的连线角度变化是随机的，若角度欺骗稍有差别，机载脉冲多普勒 (PD)雷达可以通过航迹相关组件进行识别。本文采用DRFM技术，试图从“副瓣干扰”[12]方面设计实现机载预警雷达的多方位航迹假目标欺骗；另外，机载预警雷达普遍采用压缩技术、PD体制，这对干扰机的灵敏度、干扰功率等辅助决策提出特殊要求。

1航迹欺骗干扰原理

1.1基本原理简述

干扰机可自动地检测出雷达的主瓣和副瓣，在主瓣照射期间，干扰机闭锁，而在副瓣照射期间(全局或局部)施放干扰。当雷达副瓣接收到的干扰功率大于主瓣收到的回波功率时，雷达信号处理系统会把收到副瓣干扰瞬间的主瓣方位误认为是目标方位，进而实现方位欺骗，图1定性说明了副瓣干扰情况[12]。这样对多个副瓣实施干扰，加之对干扰雷达脉冲进行幅度或相位调制和多普勒频移调制，使其在雷达接收端产生距离欺骗干扰和PD检测有效，最终在预警雷达显示屏上显示出“多方位密集航迹假目标”，这些航迹假目标具备距离、速度和方位三维假信息，同时各航迹点的角度连贯性与干扰机一致，导致对方预警雷达的航迹相关组件很难进行识别。

图1　副瓣干扰示意图

1.2方位欺骗的实现

要想在雷达指定方位上产生航迹假目标，就必须知道有源假目标相对于雷达主瓣的方位延迟量。若雷达天线主瓣对准干扰机后，还需再转一个角度Δθ(雷达主瓣与不同副瓣之间的夹角)才能对准假目标所在方位，当雷达天线的旋转方式已知，转速为Vθ，则方位时延为

(1)

式中：0≤Δtθ

模拟假目标沿雷达径向运动时，Δtθ为一固定值。有时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Δθω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)

1.3距离欺骗的实现

要在雷达的显示屏上产生假目标航迹点，除了要知道有源假目标相对于雷达主瓣的方位延迟量Δθ外，还必须知道有源假目标相对于雷达脉冲的距离时延量Δtf。设R为干扰机与雷达的距离，Rf为假目标与雷达的距离，则在雷达接收机内干扰脉冲包络相对于雷达定时脉冲的时延应为

(4)

当其满足|Rf-R|>δR时，便形成距离假目标，δR为雷达的距离分辨力。

在确定有源假目标的方位时延量和距离时延量后，可产生想定的航迹点。随着连续的航迹点的产生，就可在雷达上形成想定的假目标航迹。

2干扰辅助决策研究

设计一部干扰机关键技术是选取干扰时延量，但干扰的成功与否和干扰效果的好坏还体现在覆盖空域、侦收灵敏度、压制系数等辅助决策参数的合理设计。

2.1覆盖空域

对于机载的干扰设备，其安装会受到设备质量、安装条件等因素的限制，要想做到干扰波束全方位的覆盖非常困难。在水平方向设计覆盖范围应考虑干扰机对机载预警雷达的主副瓣侦收需求和干扰波束增益的要求，在确定干扰机作用距离后根据预警机的活动区域范围来确定其水平方向覆盖区域。在俯仰覆盖范围上，应考虑干扰机在上视和下视两种不同情况下的覆盖。

比如，干扰机的作用距离假定为300 km，若预警机水平飞行跨度在280 km左右，那么其切向覆盖范围应达到前后向各60°。根据战斗机和预警机的正常飞行高度，俯仰覆盖范围一般达到±10°即可。

2.2侦收灵敏度

干扰机侦察机载预警雷达的最大距离取决于接收机灵敏度，而雷达参数的侦收主要来自于主瓣。由雷达对抗侦察方程，可以导出在雷达最大探测距离Rmax，雷达主瓣到达干扰机接收天线口面处的最小功率值Ps min

(5)

式中：Pt为雷达峰值功率；Gt为主瓣增益；Gjr为干扰系统接受天线增益；λ为雷达工作波长。

2.3接收动态范围

为了实现对空中预警雷达的有效干扰，设计干扰机的动态范围需要满足整个飞行过程中对预警雷达主瓣和副瓣信号的同时接收，同时还应考虑作战环境的衰减问题。比如，假定携带干扰机的作战飞机的作战距离为150 km~500 km，则路程衰减引起的信号变化量为10.5 dB，在干扰机干扰扇区内的对方预警雷达主副瓣电平相差-44 dB，那么干扰机的接收动态范围应该不小于54.5 dB。

2.4压制系数

在距离R处雷达接收到的主瓣回波功率Pr和旁瓣接收到的干扰功率Prj分别为[13]

(6)

(7)

式中：σ为目标雷达横截面；R为真实目标距离；Gsi为雷达副瓣增益；Pj为干扰机发射功率；Rj为干扰机距离。则压制系数为

(8)

从式(8)可以看出：目标散射面积越大，干扰越困难，而干扰系统的接收、发射天线的增益越大，干扰能力越强。

2.5干扰功率

干扰机在执行任务时，一般采用编队内随行干扰掩护和编队外随行干扰掩护两种模式，其中编队外干扰掩护所需功率更大。干扰对象以某型预警机为例，根据式(8)可以计算出Kj=1时不同模式所需的最小干扰功率，详细计算结果见表1。

表1　干扰机干扰时最小功率值

计算结果表明：当干扰机的有效辐射功率为317 W时，可以将预警机对攻击飞机的探测距离减小至100 km。为了满足作战环境的需要，干扰机的有效辐射功率设定为400 W。

3干扰仿真

为了验证航迹欺骗干扰的有效性，可以借助对机载雷达的仿真，对具体的干扰效果进行评估。针对不同的副瓣峰值，进行功率补偿以实现方位欺骗干扰。由于干扰机本身的运动，可以在假目标信号上引入相关的多普勒，使得机载雷达在不同扫描周期上，形成运动的点迹，从而对多个假目标建航。

4结束语

机载预警PD雷达由于体制上和作战使用上的特点，具有很强的抗干扰能力。本文研究了基于副瓣干扰的多方位航迹假目标欺骗干扰技术，使被干扰机载预警雷达的PPI显示器上形成假目标的航迹，且距离、方位、速度与真实目标相似。通过计算，研究了在实施有效干扰时，干扰机的覆盖空域、侦收灵敏度、动态范围、压制系数和干扰功率等辅助决策问题。

“副瓣干扰”适用于干扰副瓣暴露的雷达，使用副瓣对消技术的机载预警雷达，将会使得最终进入雷达接收机的干扰信号难以确定，对于此类干扰的实施与效果评估问题有待下一步研究。

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黄勇男， 1982年生，博士，工程师。研究方向为航空电子对抗。

Track Deception Jamming and Auxiliary Decision Making

Research of Airborne Early Warning PD Radar

HUANG Yong，DING Chencong

(Naval Academy of Armament,Shanghai 200436, China)

Abstract：Early warning aircraft (EWA) plays an important role in modern war. In order to improve the fighter's penetration capability, the technology generating the radar false targets with signature of flight track based on side-lobe jamming was researched. First, the jamming model was established. Then, the parameters of auxiliary decision making problems related to the jamming effect were calculated. At last, according to the typical data, the jamming of a certain airborne early warning pulse Doppler radar was simulated. The results show that display terminal of air-borne early werning radar can generate intensive decoys, which can effectively screen fighter's penetration and even attack the EWA under jamming situdtion.

Key words：track deception jamming；airborne early warning pulse Doppler radar； side-lobe; auxiliary decision making

收稿日期：2015-07-24

修订日期：2015-09-28

通信作者：黄勇Email：huangyonghefei@163.com

中图分类号：TN972

文献标志码：A

文章编号：1004-7859(2015)11-0077-04