无人机干扰预警雷达作战仿真系统研究

范宝亮

（中国人民解放军91404部队，河北秦皇岛，066001）

无人机干扰预警雷达作战仿真系统研究

范宝亮

（中国人民解放军91404部队，河北秦皇岛，066001）

本文建立了预警雷达模型、雷达检测模型和雷达威胁模型，并在此基础上设计了无人机与敌方预警雷达的交互系统，最后设定具体作战背景，实现了一种无人机干扰雷达作战仿真系统，为无人机的作战使用提供了一种参考。

无人机；雷达；作战仿真

0 引言

作战仿真是基于信息科技的一种虚拟作战模式，其实质就是利用模拟再现战场上的作战场景、行为、进程和结局，通过这种形式来对各种参战兵器效能进行检验，评估战术运用状况，并将这些数据作为改进兵器和战术的参考依据。作战仿真试验有多种方式，具体来说，可分为实物物理仿真、半实物物理仿真及数字仿真几种类型。无论在哪种类型中，环境条件和装备性能、作战仿真机理等，均是借助数学模型、各类参数进行表示，利用计算机软件控制作战过程，最后仿真的结果，也是通过计算机演算获得。本文主要研究无人机干扰敌方雷达作战仿真系统，希冀论文研究结果能为无人机参与作战提供一定参考与借鉴。

1 建立模型

1.1 建立无人机运动学模型

研究飞行器运动，一般是先假定飞行器质量聚集在质心位置，然后，再根据质心移动规律来研究飞行器的运动。决定质心瞬时位置的三个自由度和决定瞬时姿态的三个自由度，是飞行器的六个自由度，本文选择通用六自由运动学动力学方程组进行研究。

1.2 建立雷达威胁模型

1.2.1 雷达模型建立

雷达方程的主要功能，是对雷达系统特性进行描述，它也是最基本的数学方程。雷达方程中体现了各因素对雷达作用距离的影响，例如雷达系统参量、背景杂波、目标参量和干扰影响、传播介质等，其对目标探测问题分析具有重要的意义。

1.2.2 雷达检测模型建立

检波就是指雷达接收机排除载波中的噪声和杂波，将有用信号检测出来。检波器有相干检波器和包络检波器两种。前者是借助回波信号相位信息进行检波；后者是利用载波包络幅度来分辨信号，其在检波过程中，会损失一定的信噪比，不过应用起来比较简捷实用。从实际情况来看，常规雷达一般都是使用包络检波器，本研究亦是如此。

本文用门限检测来描述雷达检测过程。在对单个脉冲信号匹配滤波基础上，使用包络检波器进行检波，将n个脉冲加权积累，再将其与某一门限电压做对比。假如发现接收机输出电压包络高于预置门限，此时就可认为有目标出现在控制领域。不过，这种检测会存在一定的误差：①第Ⅰ类错误是提示目标存在的情况下，可能会没有目标出现，即虚警；②第Ⅱ类错误是有目标出现也可能会不提示，即漏检。导致上述误差的主要原因有很多种，错误的概率也会有较大差异，通常会受到目标波动、噪声影响、干扰波动、门限设定等因素影响。为了提高雷达探测的准确性，在雷达探测领域，应当根据Neyman-Pearson原则来选择门限，即虚警概率小于某一值时，将第Ⅰ类错误固定，使第Ⅱ类错误最小，从而保证探测概率最大。

1.2.3 雷达网威胁计算

虚拟敌方分布式雷达网探测系统，其探测器的探测性能对于系统整体性能和探测结果准确性，都具有较大的影响。探测概率表示如下。

在上式中，K表示数据融合准则参数，Pfa表示虚警概率，（Pfai，Pdi）表示第i个探测单元的虚警概率和探测概率，N表示探测单元数，f（x）表示探测系统优化配置过程。本文将全部探测单元中最大的探测发现概率，定为系统探测发现概率。

分布式雷达网探测系统的探测性能会随距离而相应地变化，要求解其值，应先获得既定距离Ri和 RCS为σ的坐标（Pfai，Pdi）。在此基础上，利用上述公式进行计算，从而获得探测系统的探测概率。假如在计算过程中，已知无人机的航路，此时就可将无人机的任务目标点作为坐标原点，然后再建立探测坐标系并计算结果。

2 无人机与雷达交互设计

在探测过程中，雷达会对无人机的距离进行实时计算，以获得准确的探测判断结果。当无人机进入有效探测范围后，雷达就会开始探测工作。雷达信号被无人机接收后，无人机模型就会收到探测结果，并根据结果分析，来调整和控制无人机运动，使之快速进入攻击状态和条件。雷达模型将进入探测领域的无人机探测结果计算出来后，会实时将结果传输给系统数据库，数据库会立即响应，并根据结果指令启动所定计时器进行计时。假如计时器超过10s，雷达模型就会发出命中数据信息，无人机接收到命中数据信息后，就会根据信息中的时间、坐标、距离等要求进行下一步操作。发出摧毁信息后，无人机的仿真就应立即停止，退出系统仿真，二维显示图也不会再显示无人机。假如无人机未被摧毁，就需要等无人机航程或攻击完毕后再退出仿真。如果无人机执行攻击信息，就会根据落地点与雷达距离进行命中分析，并向雷达发出攻击信息，然后，再退出仿真系统。根据无人机发出的信息，雷达可判断自身是否已经被无人机摧毁。

3 案例仿真

案例战术背景分析：在红蓝对抗中，红方某机群拟对蓝方某重要目标进行轰炸。蓝方为保护该目标，在其周边设置了防空系统对空警戒，该对空警戒系统包括防空雷达和防空导弹部队等。红方派出9架无人机，配合战斗机编队进行作战。红方利用无人机群对蓝方雷达进行干扰压制，以降低其探测精度和发现概率，从而为红方机群成功突防进行轰炸做好掩护。依据目标任务要求，红方基地的9架无人机依照顺序逐架进行发射。无人机根据任务航线和蓝方地面雷达站方位，一直向着航线附近的蓝方雷达站飞行。此时，蓝色雷达站只有值班雷达开机，其他雷达处于关闭状态。具体见下图1。

红方无人机飞行过程中，被蓝方值班雷达发现，此时，所有蓝方防空雷达立即全部开启，进行对空搜索和探测（见图2）。红方无人机立即进行任务分配修正，依据已有的敌情侦察信息，结合实时搜索到的雷达方位等信息内容，对蓝方雷达进行有针对性的重点干扰。无人机根据蓝方雷达分布情况，分析其与任务航线之间的关系，从而将威胁最大的雷达检测出来，然后实施攻击，摧毁了关键位置的雷达。红方各飞机也借助机载自导导引头，对地面雷达发射频率进行搜索，确定发射源雷达的准确位置，然后进行攻击、摧毁。

图2 蓝方雷达全部开机探测范围（无人机干扰前）

为提高突击机群的突防概率，通过反复推演，对各种编队方式、作战手段等进行比较，以确定最佳无人机群战术方式。例如，用无人机群借助箔条，对蓝方雷达进行干扰，从而为空中突击编队开辟出一条“干扰走廊”，并掩护其顺利飞抵目标区进行作业。见图 3）。

图3 蓝方雷达探测范围（无人机干扰条件下）

4 结语

综上所述，本文主要研究无人机干扰雷达作战仿真系统，建立了无人机通用模型和雷达威胁模型，对二者进行了交互设计，并通过仿真验证了无人机干扰雷达作战的效果，可为当今无人机参与作战提供一定参考。

[1]李修和,陈永光,林春应.反辐射无人机的作战效能建模与仿真[J].军事运筹与系统工程,2003,(03)

[2]杨立永,景志.电子战无人机支援干扰的作战仿真分析[J].舰船电子对抗,2015,(06)

[3]赵智,胡绍华.雷达抗反辐射无人机措施的研究[J].雷达与对抗,2004,(04)

Unmanned aerial vehicle (uav) interference study early warning radar combat simulation system

Fan Baoliang
(PLA 91404 troops ,Qinhuangdao Hebei,066001)

This paper established the model of early warning radar, radar detection model and radar threat model, on the basis of design the uav interactions with the enemy early warning radar system, the final set specific operational background, implements a unmanned aerial vehicle (uav) radar combat simulation system,using provides a reference for unmanned aerial vehicle (uav) action.

uav; Radar; Battle simulation