PD雷达导引头干扰效果评估

鲍志超，莫翠琼，王 正

(电子工程学院，安徽 合肥 230037)

PD雷达导引头干扰效果评估

鲍志超，莫翠琼，王 正

(电子工程学院，安徽 合肥 230037)

干扰效果评估是干扰技术研究的重要组成部分，目前对雷达的干扰效果评估研究很多，然而由于脉冲多普勒(PD)雷达导引头的重要性，各国均将与之相关的研究当做军事机密，故针对PD雷达导引头的干扰效果评估研究并不常见。在分析雷达干扰效果评估理论的基础上，探索了适用于PD雷达导引头干扰效果评估的准则、方法和指标体系，为后续的研究打下了理论基础。

脉冲多普勒雷达导引头；评估准则；评估指标；干扰效果

0 引 言

在现代战争中，精确制导导弹已经成为水面舰艇的主要威胁[1]，而精确制导导弹大多采用脉冲多普勒(PD)雷达导引头，对其进行有效干扰已经成为雷达对抗中的一个热点问题。目前常见的干扰方式有很多，如噪声压制干扰、速度波门欺骗干扰、假目标干扰等。文献[2]研究了拖曳式诱饵对PD雷达导引头的干扰，对比不同诱饵战术参数下的干扰性能，为在实践中选择合适的诱饵战术参数提供了依据；文献[3]分析了升空平台和舰艇上对PD雷达进行干扰存在的困难，并研究了极化干扰的可行性，具有很大的参考价值。但仍需指出的是，上述文献主要研究对PD雷达的干扰技术，对干扰效果评估方面未做深入研究。

本文以雷达干扰效果评估理论为基础，明确了干扰效果评估的思路，探讨了适用于PD雷达导引头的干扰效果评估准则，对评估方法的选用进行了分析，建立了PD雷达导引头干扰效果评估指标体系，对后续的研究具有重要的参考价值。

1 干扰效果评估步骤

雷达干扰效果评估是一个非常复杂的过程，雷达干扰种类不同,干扰作战对象不同,则具体的干扰效果评估方法、准则和指标也不同[4]。因此，首先要做的工作是确定干扰对象，本文选择的干扰对象是PD雷达导引头。其次，针对干扰对象挑选干扰样式；在干扰对象和干扰样式确定之后，要确定干扰效果衡量的标准，也就是评估准则。常见的评估准则有功率准则、效率准则、信息准则等。选择准则时，要按照具体情况进行分析，有的评估过程单一准则就可以满足要求，而更多的评估过程需要考虑多个准则。最核心、最关键的步骤是确定评估指标，评估指标选取的好坏直接影响到评估结果的可信度。最后选择合适的评估方法来获取指标数据以及对指标进行聚合。其步骤的主要流程如图1所示。

2 干扰效果评估准则及方法

干扰效果的好坏需要一个标准来评定，干扰评估准则就是用来评估干扰效果好坏的一个标准，因此它必须具有客观、科学、定量可测和非模糊的性质[5]。干扰评估准则受多种因素的影响，一直没有形成一个统一、系统的观点，目前被大家普遍接受的准则有功率准则、信息准则、效率准则等。下面依次讨论这些准则是否适用于对PD雷达导引头的干扰效果评估。

(1) 功率准则

功率准则是从能量关系来定义的，通常适用于对压制性干扰效果的评判，一般用压制系数表征，但是对欺骗性干扰则不再适用[4]。噪声压制干扰是对抗反舰导弹导引头的一种重要的干扰方式，在评估噪声压制干扰对PD雷达导引头的干扰效果时，功率准则是首先应被考虑的准则。

(2) 信息准则

信息准则通过比较干扰前后雷达信号中所含有的目标信息量来衡量干扰效果[6]。信息准则是从信息的角度出发，认为雷达的工作过程实际上是一个信息的传输过程。在雷达的回波信号中包含有目标信息，雷达接收机通过对回波信号中目标信息的提取来获得目标的各种参数值[7]。PD雷达导引头在搜索和跟踪目标时，主要依靠的是目标回波中所包含的信息，在评估干扰对PD雷达导引头造成的影响时，可以使用在信息准则下确立的指标，如角度跟踪误差。因此，信息准则在评估对PD雷达导引头的干扰效果时同样必不可少。

(3) 效率准则

效率准则，又被称为战术运用准则[4]。它通过比较干扰前后雷达工作性能的变化来度量干扰效果[8]。其分为2种情况:一种是干扰前后雷达本身的工作性能变化，如预警雷达的探测范围；另一种是干扰前后雷达所服务的武器系统性能的变化，如主动寻的式制导导弹的脱靶率在干扰前后的变化，这样就将干扰效果同最终作战结果关联起来，评估结果的可信性更强。

PD雷达导引头在搜索和跟踪目标时，导引头发现目标距离、稳定跟踪距离等性能会在干扰前后发生变化，这些都是在效率准则下确立的指标；在评估PD雷达导引头制导的导弹作战效能方面，同样要依据效率准则。因此效率准则同样适用于对PD雷达导引头的干扰效果评估。

雷达干扰评估方法的研究越来越得到重视，更多新的算法被引入雷达干扰效果评估中，例如层次分析法[9]、模糊综合分析法[10]、神经网络分析法[11]等，这些方法的主要作用是解决指标体系中各个指标与最终评估结果的关系问题。

在对PD雷达导引头进行干扰效果评估时，所构建的指标体系包含多个指标，这就涉及到分析各个指标与最终结果的关系问题。因此上述提到的这些分析方法在PD雷达导引头干扰效果评估指标的研究中，同样是必要的。

3 PD雷达导引头评估指标体系

干扰效果评估的最终结果是通过评估指标来显现的，评估指标的确立和计算是干扰效果评估的中心环节。然而，由于评估指标的选取需要考虑多方面因素，因此在实践中对评估指标的选取有着严格的要求。在建立干扰效果评估指标体系的同时，需要兼顾完备性、独立性、可量化性、客观性、层次性等原则[12]。层次性原则体现为评估指标可以按照导引头工作过程进行划分。雷达制导导弹工作过程可以大致分为3个阶段：目标搜索阶段，目标确认、目标跟踪阶段和最终打击阶段。其中，跟踪阶段可以细分为初始跟踪、稳定跟踪和制导跟踪。导引头工作过程及干扰效果评估指标体系层次划分如图2所示。

3.1 搜索阶段

导引头处于搜索阶段时，它的任务是检测目标。在导引头受到干扰前后，首次发现目标距离会受到很大影响，本文用首次发现距离损失度来衡量。首次发现距离损失度表示的是干扰前后首次检测到目标的弹目斜距的相对变化量，表达式如下：

(1)

式中:s0为受到干扰之前导引头首次检测目标距离；s1为受到干扰之后导引头首次检测目标距离。

3.2 跟踪阶段

(1) 在跟踪阶段，首先需要考虑的是首次实现跟踪时的距离。类似地，可以用首次跟踪距离损失度表示：

(2)

式中:d0为受到干扰之前导引头首次实现跟踪的距离；d1为受到干扰之后导引头首次实现跟踪距离。

(2) 稳定跟踪之后，就要考虑角度跟踪误差，由于导引头在三维空间内飞行，所以不仅要考虑方位角，还要考虑俯仰角。某一时刻的角度跟踪误差存在偶然性，因此本文取多个不同时刻的角度跟踪误差均值作为评估指标，表达式如下：

(3)

(3) 导弹跟踪目标，不仅需要测量目标方位角和俯仰角，对它们角速率的测量也非常关键，与方位测量误差和俯仰测量误差类似，可以表述如下：

(4)

(4) 在实现跟踪之后，要不断地测量相对距离，可以用相对距离测量损失度表述，表述方式和首次跟踪距离损失度相类似，在此不再赘述。

3.3 最终打击阶段

导弹的作战任务就是准确地打击摧毁目标。因此，有效衡量导弹命中精度是有效评估干扰效果的关键。本文用导弹脱靶量来综合衡量导弹命中精度，它是指导弹和目标交汇过程中弹目距离最小值，用L表示。

上述这些指标分别针对导弹搜索、跟踪和最终打击3个不同阶段提出，构成了一个完整的评估指标体系，能够评估导弹运行的整个过程，为后续研究奠定了基础。

4 仿真实例

借助PD雷达导引头仿真平台，设置干扰样式及相关参数，平台运行仿真得到上述指标的计算结果。关于平台的功能结构，文献[13]给出了详尽的介绍。本文以理想工作场景设置为基础，设置闪烁干扰的相关参数，从而构建典型的闪烁干扰对抗试验场景。闪烁干扰实验参数设置如表1所示。各指标的仿真结果如图3所示。

图3给出了闪烁干扰下导引头各指标仿真图。从图3(a)中看出，导弹严重偏离预定轨道，无法维持对目标的持续跟踪，最后弹着点在诱饵和目标之间。导弹脱靶量L为103m，干扰效果明显。

图3(b)给出了噪声压制式干扰下的弹体框架角变化示意图，从中能够看出弹体偏航角变化剧烈。接下来图3(c)、(d)分别给出了闪烁干扰下的导引头方位、俯仰角测量误差提取值。随着时间的推移，测量值逐渐偏离真实值，但偏离程度不大。

表1 闪烁干扰场景下参数设置

通过上述仿真结果看出，当处于闪烁干扰时，受闪烁频率的影响，导引头指向角将在诱饵和目标间来回摆动，从而无法稳定截获目标，造成了较大的测角误差，制导精度也相应地变差，表明闪烁干扰对PD雷达导引头干扰效果明显。

5 结束语

随着精确制导武器在军事上和政治上的威慑作用日益显现，各国对其实施干扰的需求越来越迫切。精确制导武器经常采用PD雷达导引头，因此，对PD雷达导引头的干扰效果评估研究具有重要的意义。本文是在雷达干扰效果评估的一般准则和方法的基础上，探讨了对PD雷达导引头干扰效果评估的相关问题，分析了适用于PD雷达导引头干扰效果评估的准则、方法，构建了评估指标体系，并以闪烁干扰为例验证了所提指标能够有效地评估干扰效果，为后续研究打下了基础。

[1] 袁华,严必虎.外军反舰导弹装备使用现状及发展趋势研究[J].国防科技,2014,35(6):46-50.

[2] 张娟,张林让,张娇云.拖曳式诱饵对多普勒雷达导引头的干扰仿真[J].系统仿真学报,2007,19(1):114- 117.

[3] 戴幻尧,周波,莫翠琼,等.对雷达导引头的极化域电磁干扰机理与仿真[J].强激光与粒子束,2015,27(10):204-209.

[4] 高卫.电子干扰效果一般评估准则探讨[J].电子信息对抗技术,2006,21(6)：39-42.

[5] 张伟.火控雷达距离跟踪系统的干扰技术研究[D].太原：中北大学,2008.

[6] 李滔.雷达干扰抗干扰效果评估准则与实现[D].西安：西安电子科技大学,2001.

[7] 刘晓东.雷达抗干扰效能评估指标体系及方法研究[D].西安：西安电子科技大学，2005.

[8] 林连雷.支持向量机算法及其在雷达干扰效果评估中的应用研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2009.

[9] 焦鹏,查亚兵.层次分析法在制导仿真系统可信度评估中的应用[J].计算机仿真，2005,22(9):68-72.

[10]李彦鹏,黎湘,王宏强,等.应用变权模糊综合评判的目标识别效果评估[J].现代雷达,2004，26(12):8-11.

[11]高彬,郭庆丰.BP神经网络在电子战效能评估中的应用[J].电光与控制,2007,14(1):69-76.

[12]周颖,王雪松,徐振海,等.雷达电子战效果及效能评估的一般性思考[J].系统工程与电子技术,26(5):617- 620.

[13]莫翠琼,李加海,戴幻尧,等.速度欺骗干扰对反舰PD导引头的相干视频仿真[J].系统仿真学报,2015,27(5):1024-1029.

Jamming Effect Evaluation of PD Radar Seeker

BAO Zhi-chao,MO Cui-qiong,WANG Zheng

(Electronic Engineering Institute,Hefei 230037,China)

Jamming effect evaluation is an important component of jamming technology research.At present,lot of jamming effect evaluation research to radars exists,but each country takes the correlative research as military secret for the importance of pulse Doppler (PD) radar seeker,so the research into jamming effectiveness evaluation of PD radar seeker is not much.This paper explores the rule,method and index system fit for jamming effect evaluation of PD radar seeker based on analyzing the jamming effect evaluation theory,which gives the theory foundation for future research.

pulse Doppler radar seeker;evaluation rule;evaluation index;jamming effect

2016-06-20

TN972

A

CN32-1413(2017)01-0035-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.01.007