远距离支援压制干扰实施及结果评定方法

李国君,赵栋华

(解放军92941部队,辽宁葫芦岛　125001)



远距离支援压制干扰实施及结果评定方法

李国君,赵栋华

(解放军92941部队,辽宁葫芦岛125001)

摘要:远距离支援干扰在现代战争中发挥着重要的作用。为分析远距离支援干扰实施及对被试雷达性能影响,首先根据中心极限定理,推导了靶场试验中检飞航次数的数学模型,然后研究了基于干信比的干扰机飞行航路设计原则,最后通过仿真分析,给出了试验样本数与发现概率和置信区间的关系,讨论了不同航路点上到达被试雷达的干信比和对被试雷达性能的影响,解决了靶场抗干扰试验中试验样本数及试验航路设计等方面问题。

关键词:远距离支援干扰;试验样本数;置信区间;飞行航路

修回日期： 2015-10-08

赵栋华(1986-),男,工程师。

现状战争条件下,雷达“四抗”问题对雷达性能提出了严峻的挑战。有源干扰作为积极的人为干扰样式[1],在雷达系统抗干扰试验中占据着重要的比重。作为一种重要的有源干扰样式,远距离支援干扰具有以下鲜明的特点:1)干扰飞机有足够的时间占据有利位置,实现最佳干扰;2)干扰飞机带大功率专用电子干扰设备,能够有效掩护我方飞机突防,实现纵深战略打击。

本文首先介绍了远距离支援干扰原理,给出了雷达抗干扰检飞试验中试验样本数与发现概率及置信区间的数学模型,最后分析了远距离压制支援对雷达性能的影响。

1远离支援干扰原理

电子战是现代战争的序幕与先导,并贯穿于战争的全过程。因此,没有电子战优势和制电磁权,就没有制空权、制海权和地面作战的主动权。远距离支援干扰是电子战的重要形式,其中远距离是指我方干扰机处于敌防御圈之外,支援干扰是指干扰设备由干扰飞机或其他飞行器携带,为我方飞机提供保护性干扰屏障。在远距离支援干扰中,目标机向雷达作向站飞行,干扰机在雷达特定距离和高度上作跑道形飞行,机载干扰设备释放干扰信号,干扰信号主要从雷达天线副瓣进入接收机,干扰设备、干扰样式主要采取压制干扰,压制方式包括瞄准式、阻塞式和扫频式等干扰样式。干扰机在敌方雷达最大探测距离之外发射干扰信号,使雷达无法正常探测接近的飞机攻击编队,降低雷达探测距离,提高突防能力,使我方攻击编队不被发现,达到隐蔽攻击的目的。在进行远距离支援干扰时,为了实现有效干扰,需要通过侦察或情报渠道了解敌方雷达的工作参数、我方支援干扰机和被保护目标的技术性能和信号特征等。远距离支援干扰原理图如图1所示。

图1　远距离支援干扰原理图

2远距离支援干扰试验实施

作为武器系统的重要探测前端装备,雷达的性能直接决定武器系统的作战效能。在雷达抗干扰试验中,如何合理地确定检飞试验航次,以最小的代价检验雷达的性能是武器系统试验靶场需重点研究的问题,同时在检飞试验中,为保证电子干扰装备正常实施干扰,以充分检验雷达性能,需要合理设计目标机和干扰机的试验航路。

2.1试验航次数的确定

假设雷达抗干扰检飞试验规定的置信水平为(1-α),α为分位数,雷达的发现概率为p,服从(0-1)分布,样本估计的均值[2]为

(1)

样本估计的方差为

(2)

(3)

(4)

(5)

样本量n可表示为

(6)

当试验样本量n确定后,检飞航次Fn可表示为

(7)

其中,r为雷达采样时间间隔内目标运动的距离,单位为km,R为距离取样间隔,单位为km。

2.2干扰机飞行航路的确定

在远距离干扰中,干扰机应在被干扰雷达威力范围以外作跑道式圆周飞行。为保证干扰信号与雷达发射信号的相参性,首先电子干扰装备侦收天线实时接收电磁信号,经信号分选并与雷达数据库数据进行比对,分选出需要干扰的雷达信号,DRFM对雷达信号进行精确复制[3-4],经过时间延迟和多普勒调制等处理后,通过发射天线转发给雷达,实现对雷达的相参干扰。为保证干扰机背离时仍对雷达产生干扰,典型远距离支援干扰装备,如美军的ALQ-99E,其干扰信号从安装于机身下部独木舟型整流罩内的天线辐射出去,可进行定向、半全向、全向辐射[5]。

因为干扰机距离雷达较远,干扰设备必须首先接收到雷达探测信号,即雷达至干扰设备天线处的雷达信号功率应大于干扰设备接收机灵敏度,干扰设备处的雷达信号功率[6]SJT(dBw)可表示为

SJT=PT+GT(θ)-32.4-

20lg(RJ)-20lg(f)+GJ

(8)

其中,PT(dBw)为雷达辐射功率,GT(θ)为雷达天线增益,通常为雷达第一副瓣增益,Gj(dB)为干扰机接收天线增益,RJ(km)为干扰机与雷达间距离,f(MHz)为雷达辐射信号频率。干扰设备辐射的干扰功率至雷达接收机的信号功率SJr为

SJr=PJ+GJ-32.4-20lg(RJ)-20lg(f)+GR(θ)

(9)

其中,PJ为干扰设备发射机功率,GJ为干设备发射机增益,GR(θ)为雷达接收机增益,通常为雷达第一副瓣增益,RJ为干扰机与雷达间距离,f(MHz)为干扰机辐射信号频率。

雷达信号经目标反射后至雷达接收机的信号功率STr为

STr=PT+2GT-103.8-40lg(R)-20lg(f)+10lg(σ)

(10)

其中,PT为雷达辐射功率,GT为雷达天线主瓣增益,R为目标与雷达间距离,σ(m2)为目标雷达截面积。

3仿真计算分析

3.1远距离支援干扰所需样本数仿真分析

图2　样本数与发现概率和置信区间关系图

由图2可以看出,当发现概率一定时,置信区间变大时,所需样本数变小,此时样本估计精度变差,当置信区间一定时,当发现概率变大时,试验所需样本数也变小。上述问题的原因是:当发现概率变大时,则雷达成功发现目标的概率提高,仅需较少的试验样本就可以完成远距离支援干扰条件下的雷达效能评估工作;当试验样本的置信区间变大时,试验样本散布相对稀疏,样本估计精度变差,所需试验样本相应减少。从图2还可以看出,发现概率对试验样本数的影响要大于置信区间对试验样本数的影响,当雷达发现概率小于0.7时,对于不同的置信区间,所需试验样本数均急剧增加。试验样本数对检飞试验有着重要的影响,为充分检验被试雷达性能,在试验资源允许的情况下,应尽量多安排检飞试验航次。

3.2远距离压制干扰试验航路干信比分析

=71.4+PJ+GJ-20lg(RJ)+GR(θ)-

PT-2GT+40lg(R)-10lg(σ)

(11)

假设雷达功率增益积PTGT为100dBw,雷达天线主瓣增益为40dB,副瓣电平为-20dB,干扰机功率增益积PJGJ为50dBw(如美国ALQ-99E远距离干扰机),目标RCS为5m2,目标机航路距离范围为100km～300km,干扰机航路距离范围为350km～450km,则干信比与目标机及干扰机距离关系如图3所示。

图3　干信比与目标机和干扰机距离关系图

由图3可以看出,针对上述参数的雷达和干扰机,当目标距离雷达越远时,此时干信比越大,对目标机的掩护能力越强,当目标机距离雷达越来越近时,此时干信比迅速减小。另外,雷达和干扰机的功率增益积等参数对干信比的影响较大,图3中在目标机整个航路段内,干信比始终大于10dB。另外,图3忽略了目标RCS起伏、副瓣增益变化及大气衰减等因素对干信比的影响。在靶场试验中,应根据被试雷达和干扰装备的技术特点,合理确定目标机和干扰机的试验航路,保证远距离支援干扰的顺利实施。

3.3远距离压制干扰对雷达的影响分析

一般情况下,在远距离支援干扰中,当目标回波信号由雷达天线主瓣进入雷达接收机,干扰机干扰信号从雷达天线副瓣进入雷达接收机,在雷达天线波束扫描过程中,当雷达天线波束主瓣照射目标时,如果J/S大于雷达接收机检测门限,干扰信号淹没目标回波信号,导致目标丢失,在PPI显示器上目标跟踪航迹不连续[7],当雷达天线波束主瓣照射干扰载机时,干扰信号直接由天线波束主瓣进入雷达接收机[8],导致雷达接收机饱和,在PPI显示器上显示为在干扰机方位上全距离段的一条亮带,亮带的宽度由干扰功率的大小决定,该亮带有可能淹没目标信号,在干扰机作跑道式飞行时,有可能由副瓣进入雷达接收机的干扰信号导致雷达接收机饱和,此时在雷达主瓣指向上显示为一条亮带,随着雷达主瓣天线指向的变化,干扰亮带的方向是变化的,由于雷达副瓣电平的不同,干扰亮带在距离上的覆盖范围也不同。如果雷达PPI显示器余辉时间比较长,则亮带的显示范围为360°全方位的,不同方位上干扰强度不同。雷达PPI显示器上干扰效果如图4所示。

图4　PPI显示器上干扰效果图

4结束语

复杂电磁环境下导弹武器系统作战效能考核是靶场装备鉴定工作的重点,本文主要讨论远距离支援干扰试验中试验航路设计、试验样本数等问题,研究了基于功率准则的干扰机航路设计数学模型,分析了远距离支援干扰对雷达性能的影响,对靶场武器系统试验和鉴定工作有一定的指导和借鉴意义。

参考文献:

[1]吴小强,彭博.舰艇武器装备试验复杂电磁环境构建[J].指挥控制与仿真,2013,35(6):82-85.

[2]仇放文,陈翱.雷达威力试飞技术[J].现代雷达,2011,33(8):17-20.

[3]赵立,谢军伟,盛川.基于数字射频存储的雷达干扰环境仿真[J].计算机仿真, 2014,31(10):35-39.

[4]ROOME S J.Digital Radio Frequency Memory[J]. Electronics and Communication Engineering Journal,1990,2(8):147-153.

[5]崔屹.国外机载电子对抗装备手册[M].北京:航空工业出版社,1989.

[6]David Adamy.电子战基础[M].北京:电子工业出版社,2009.

[7]龚询,徐海全,王国宏.SOJ与RGPO复合干扰下目标跟踪技术[J].火力与指挥控制,2014,39(8):22-25.

[8]黄勇,丁宸聪.针对预警机雷达的机载航迹假目标干扰技术[J].现代防御技术,2015,43(3):15-19.

SOJ Performing and Test Result Evaluation

LI Guo-jun, ZHAO Dong-hua

(the Unit 92941 of PLA， Huludao 125001, China)

Abstract:Stand-off jamming (SOJ) plays an important role in modern warfare. For analyzing SOJ performance and affecting the tested radar, firstly the article presents the math model of test sample numbers on central limit theorem, and then educed the jammer flight line design theory based on interference signal ratio. Finally the result shows the relationships between test sample numbers, believing interval and detected probability, pointed interference signal ratio on test line and influence radar characteristic, resolved the question of test sample numbers and test line in test range anti-jamming field.

Key words:SOJ; test sample numbers; confidence interval; flight line

作者简介：李国君(1978-),男,吉林松原人,硕士,工程师,研究方向为导弹武器系统试验。

收稿日期：2015-09-10

中图分类号:E917

文献标志码:A

DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.01.023

文章编号：1673-3819(2016)01-0108-04