基于空间分离点的非相参有源诱偏技术

白福忠，曹 菲，段佳珍，唐浚尧

(火箭军工程大学 信息与通信工程系， 西安 710025)



·电子对抗·

基于空间分离点的非相参有源诱偏技术

白福忠，曹 菲，段佳珍，唐浚尧

(火箭军工程大学 信息与通信工程系， 西安 710025)

随着现代电子对抗技术的迅速发展，对抗反辐射导弹(ARM)的有源诱偏技术关注度不断提高，利用有源诱饵抗ARM是一种行之有效的方法。文中推导了非相参有源诱偏抗ARM的数学模型公式，根据ARM雷达导引头到达空间分离点前后提出了有源诱偏模型，并进一步对非相参两点源、三点源、四点源诱偏在不考虑空间分离点和考虑空间分离点两种情况下的诱偏效果进行了仿真与分析。结果表明：考虑空间分离点时，诱偏效果更好，而且更贴近实际。

空间分离点；反辐射导弹；有源诱饵；雷达导引头

0 引 言

反辐射导弹(ARM)之所以称为反辐射武器，主要因为其核心是雷达导引头。ARM导引头采用被动雷达寻的方式专门搜索、发现、跟踪和攻击辐射源，在日新月异的现代高科技战争中无疑是对雷达威胁最大的武器，对雷达的生存和效能发挥具有较大的影响，已成为地面防空雷达的“克星”和“杀手”。雷达要想生存并最大限度发挥其作战效能，就必须采取防御ARM的措施。

非相参有源诱偏系统对抗ARM是一种广泛采用并且公认为经济且有效的手段。参考文献[1-4]中对各种布局下的非相参有源诱偏技术都有所研究，并给出了不同布局下的弹着点分布和关于雷达生存概率的结论。虽然文献[5]提出了空间分离点的概念，但甚少研究基于空间分离点的有源诱偏系统。在真实的有源诱偏系统对抗ARM过程中，ARM到达空间分离点后开始偏向其中某一确定辐射源。因此，本文在考虑空间分离点的基础上分析非相参有源诱偏更具真实性，研究此问题具有重要的军事意义。

1 非相参有源诱偏抗ARM数学推导

建立如图1所示的非相参有源诱偏对抗ARM系统的直角坐标系，X轴指向北，Z轴垂直于地面向上，Y轴按右手准则确定。雷达位于坐标原点O(0,0,0)，第i个有源诱饵的坐标为Oi(xi,yi,zi)，ARM位于A(xA,yA,zA)。则导引头处接收到雷达信号的电场强度为

(1)

图1 有源诱偏系统对抗ARM示意图

导引头处接收到第i个有源诱饵信号的电场强度为

(2)

式中：E00和E0i为雷达和第i个有源诱饵辐射功率的电场强度；ω0和ωi为雷达和第i有源诱饵的电场角频率；λ0和λi为雷达信号和第i个有源诱饵信号的电场波长；φi0为第i个有源诱饵同雷达之间的电场的初始相位差；R0和Ri为雷达和第i个有源诱饵到达导引头的距离。则

(3)

Ri=[(xA-xi)2+(yA-yi)2+(zA-zi)2]1/2

(4)

雷达和n个有源诱饵在导引头处合成电场强度和相位为

(5)

(6)

(7)

由于ARM导引头跟踪的是合成电磁波波阵面的法线方向，则综合式(1)～式(7)可求ARM导引头飞行过程中每时刻的跟踪方向

x=

(8)

y=

(9)

假设雷达和有源诱饵都处于地平面上，令zk=0，得到ARM导引头瞄准方向与地面的交点O′

(10)

(11)

ARM在攻击多辐射源时，在远距离的情况下，导引头无法分辨出多个辐射源，只能跟踪多个辐射源合成的能量中心。随着距离的减小，导引头到达空间分离点并分辨出各辐射源时，由于某种随机因素ARM开始向某一特定的辐射源攻击。

2 基于空间分离点的非相参有源诱偏分析

(12)

ARM偏移的最大水平距离为[8]

(13)

图2 空间分离点到最终瞄准点示意图

由上述分析可知，若不考虑空间分离点，ARM导引头最终的落点位于各辐射源的能量中心。当考虑空间分离点时，ARM导引头最终的落点不再是能量中心，而是将各辐射源的能量中心点延向量O′Oi移动L距离后所确定的点。

3 仿真验证与结果分析

针对有源诱偏几种典型的布局，分别对非相参两点源、三点源、四点源诱偏效果在不考虑空间分离点和考虑空间分离点两种情况下仿真验证与分析。

3.1 非相参两点源诱偏分析

设雷达的坐标为O (0，0)，有源诱饵的坐标为Oi(260，0)，雷达、诱饵和ARM在同一平面上，化简式(10)和式(11)可得O′的坐标为

(14)

两点源诱偏时ARM导引头跟踪两点连线的中点，即|O′Oi|=130 m。针对非相参两点源诱偏系统，进行1 500次蒙特卡罗仿真，分别对ARM导引头直接瞄准能量中心点(不考虑空间分离点的情况下的瞄准点)和考虑空间分离点时ARM导引头瞄准点进行大量计算，如图3、图4所示。

图3 两点源诱饵直接瞄准图

图4 考虑空间分离点时两点源诱偏瞄准图

经仿真，在上述两种情况下雷达的生存概率分别为0.862 3和0.870 9。单从雷达生存概率上看，两点源诱偏系统诱偏作用明显。但是，一旦仅有的一个有源诱饵发生故障，雷达将完全暴露，直接被导引头击中，在实际应用中是不可靠、不可取的。从整体上看，当有源诱饵功率小于雷达功率时，一个有源诱饵不能够将ARM诱偏远离雷达的区域，可以说明在其他参数相同或相近时辐射源的功率在诱偏系统中起着至关重要的作用。

3.2 非相参三点源诱偏分析

设三点源呈等边三角形，雷达的坐标为O(0，0，0)，有源诱饵1的坐标为O1(130，225，0)，有源诱饵2的坐标为O2(-130，225，0)，得O′的坐标为

(15)

ARM导引头跟踪三点连线的几何中心，当三点源呈等边三角形布局时，几何中心为中点，即|O′Oi|=150m(i=1,2)。针对非相参三点源诱偏系统，进行1 500次蒙特卡罗仿真，分别对ARM导引头直接瞄准能量中心点和考虑空间分离点时ARM导引头瞄准点进行大量计算，如图5、图6所示。

图5 三点源诱偏直接瞄准图

图6 考虑空间分离点时三点源诱偏瞄准图

经仿真，在上述两种情况下雷达的生存概率分别为0.978 3和0.988 6。三点源诱偏系统比两点源诱偏系统雷达生存概率明显提高，考虑空间分离点时的概率较直接瞄准的概率提高近1个百分点。

3.3 非相参四点源诱偏分析

设四点源呈菱形，雷达的坐标为O(0，0，0)，有源诱饵1的坐标为O1(100，200，0)，有源诱饵2的坐标为O2(0，400，0)，有源诱饵3的坐标为O3(-100，200，0)，得O′的坐标为

(16)

ARM导引头跟踪四点源依次连线的几何中心，当四点源呈菱形布局时，|O′Oi|=200 m(i=1,2,3)。针对非相参四点源诱偏系统，进行1 500次蒙特卡罗仿真，分别对ARM导引头直接瞄准能量中心点和考虑空间分离点时ARM导引头瞄准点进行大量计算，如图7、图8所示。

图7 四点源诱偏直接瞄准图

图8 考虑空间分离点时四点源诱偏瞄准图

经仿真，在上述两种情况下雷达的生存概率分别为0.968 6和0.984 0。考虑空间分离点时的雷达生存概率较直接瞄准的雷达生存概率提高1.5个百分点。所以，考虑空间分离点的情况下四点源诱偏系统的诱偏能力有所提高，但无论哪一种情况，雷达的安全性得以很好的保证，即使一个有源诱饵发生故障，剩余的两个有源诱饵和雷达还能继续组成一个诱偏性能较好的诱偏系统。

4 结束语

由于决定有源诱偏系统诱偏能力的因素较多，如：点源的数量、各点源间的功率比、布局方式以及各点源的参数(天线增益、天线方向图、波长、极化特征、脉内调制方式等)相近度等，在讨论中将所有情况一一列举并分析不太现实。本文主要从考虑空间分离点与否的角度出发，在已知ARM导引头性能参数的情况下，仿真分析了典型的非相参两点、三点、四点有源诱偏系统的诱偏能力，通过分析，在考虑空间分离点时有源诱偏系统的诱偏能力更好，而且更切合实际情况，仿真与分析更具真实性。

[1] 李秀金，马彦恒，刘 静. 有源诱饵抗反辐射导弹方法研究[J]. 计算机测量与控制, 2011,19(9): 2187-2189. LI Xiujin, MA Yanheng, LIU Jing. Study of method of active decoy in antagonizing ARM[J]. Computer Measurement & Control, 2011,19(9): 2187-2189.

[2] 赵娟娟，马东立，郑江安. 多点源诱偏系统对抗反辐射导弹效能分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2009, 35(9): 1139-1143. ZHAO Juanjuan, MA Dongli, ZHENG Jiangan. Effectiveness analysis of multi-source decoying system against ARM[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2009,35(9): 1139-1143.

[3] 师志荣，李 伟，董 国. 有源诱偏系统作战效能分析[J]. 火控雷达技术, 2015, 44(4): 20-23. SHI Zhirong，LI Wei，DONG Guo. Analysis on operational effectiveness of active decoying system[J]. Fire Control Radar Technology, 2015,44(4): 20-23.

[4] 杨 翼，邬树纯. 多点源诱饵对抗反辐射导弹研究[J]. 舰船电子对抗, 2013, 36(3): 92-95. YANG Yi, WU Shuchun. Resesrch into the countermeasure of multi-source decoys to ARM[J]. Shipboard Electronic Countermeasure, 2013,36(3): 92-95.

[5] 阎晓蕾，李 军，龙 方. 基于空间分离点的四点源诱偏性能研究[J]. 现代雷达, 2007, 29(2): 20-31. YAN Xiaole, LI Jun, LONG Fang. Analysis of the decoy system′s critical point[J]. Modern Radar, 2007, 29(2): 20-31.

[6] 李文军，李彦松，王维金，等. 非相参三点源有源诱偏下ARM落点分布研究[J]. 现代防御技术, 2014,42(5): 102-107. LI Wenjun, LI Yansong, WANG Weijin, et al. Study on general impact points distribution of ARM under three non-coherent active decoys[J]. Modern Defence Technology, 2014,42(5): 102-107.

[7] 沈文亮，李艳斌. 有源诱偏的布站方法研究[J]. 电子对抗, 2007(6): 1-5. SHEN Wenliang, LI Yanbin. Study on the method of active decoy deployment[J]. Electronic Warfare, 2007(6): 1-5.

[8] 赵兴录，杨丽杰. 多点源诱偏反辐射导弹系统战间安全距离讨论[J]. 电子对抗, 1998(2): 9-12. ZHAO Xinglu, YANG Lijie. Study of safe distance of Multi-source decoys to ARM[J]. Electronic Warfare, 1998(2): 9-12.

白福忠 男，1990年生，硕士研究生。研究方向为雷达信号处理。

曹 菲 女，1970年生，博士，教授。研究方向为雷达信号处理。

段佳珍 女，1989年生，硕士研究生。研究方向为雷达信号处理。

Techniques of Non-coherent Active Decoy Based on Space Separation Point

BAI Fuzhong，CAO Fei，DUAN Jiazhen，TANG Junyao

(Department of Information and Communication Engineering,Rocket Force University of Engineering, Xi′an 710025, China)

With the rapid development of modern electronic countermeasure technology, more and more attention is being focused on the active decoy technology for anti-radiation missile(ARM). It is an effective method to use active decoy against ARM. In this paper, the mathematical model formula of non-coherent active decoy confront ARM is derived. According to the ARM radar seeker before and after the arrival of the space separation point, an active decoy model is proposed. And the decoy effect on the non-coherent two point source, three point source, four point source decoying in considering space separation point and not under the two conditions are simulated and analyzed. The results show that when the space separation point is considered, the effect is not only better, but also more close to the reality.

space separation point; anti-radiation missile; active decoy; radar seeker

10.16592/ j.cnki.1004-7859.2016.11.017

白福忠 Email：942549997@qq.com

2016-08-22

2016-10-28

TJ761

A

1004-7859(2016)11-0079-05