伴飞干扰对反导雷达突防对抗效果仿真分析

黎晓春

(北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094)

0 引言

如何有效实现对导弹防御系统的突防是弹道导弹长期需要面对的重要课题。随着“宙斯盾”、“爱国者”以及“THAAD”等导弹防御系统的不断改进和换代，其雷达探测能力和抗干扰水平也得以不断提升。如何有效压制导弹防御系统中的反导雷达，使反导雷达的探测、跟踪、识别和引导等功能无法得到充分发挥，甚至难以正常工作是弹道导弹实现突防的关键所在。

弹载干扰机伴随弹头飞行，能够对敌雷达实施主瓣干扰，在要求功率较小的情况下，能起到良好的干扰效果，主瓣干扰已经成为干扰对抗中的难题[1-3]。携带伴飞式干扰机是弹道导弹应对反导雷达探测跟踪制导的重要技术手段。导弹携带的干扰机在合适的时机与弹体分离并开始工作，按照惯性与弹头伴飞，检测到反导雷达探测信号后即可释放干扰信号，在保持与弹头相对位置关系的前提下干扰信号可保持从雷达主瓣进入，通过干扰有效压缩反导雷达发现距离、探测能力和测量精度。随着攻击过程的推进，或者反导雷达实现对伴飞干扰机烧穿，或者距离较近时伴飞干扰信号无法持续实现从雷达主瓣进入从而雷达可再次检测到弹头，但是只要此时弹头距离雷达(或攻击对象)足够近，就可认为伴飞干扰实现了有效掩护弹头突防。

本文针对干扰机释放后与弹头伴飞干扰反导雷达这一动态过程，开展导弹电子突防仿真，分析不同干扰态势和反导雷达参数配置下的干扰效果，以求对伴飞干扰机优化干扰策略、提高突防成功概率提供支持。

1 仿真模型及技术条件

1.1 伴飞干扰机

战术弹道导弹携带的自卫式有源雷达干扰机，在主动段末期与弹头分离，一般不具备动力和姿态调整能力，按照惯性与弹头伴飞。干扰类型包括有源噪声压制、有源欺骗干扰等。工作频段根据突防对象可选可变，采用电池供电。为简化起见，假定干扰机与弹头伴飞，空域分布、飞行姿态在一定的时间范围内保持不变(伴飞中干扰机侧向分布距离和轴向分布距离均不超过特定数值)，干扰机数量1～4个可选，干扰类型为窄带瞄准干扰或宽带阻塞干扰及其组合可选，干扰功率可调。

1.2 突防弹头目标

通过仿真建立进攻导弹弹头的飞行弹道，弹头目标RCS及其起伏模型。以理论弹道飞行的战术弹道作为仿真对象，假定弹头在前向一定锥角范围内RCS较小并具备隐身能力。仿真中弹头目标尺寸及RCS可选，起伏模型可选，弹头RCS可根据雷达视角的不同进行变化。

1.3 反导雷达

本文研究的突防对象主要为“爱国者”武器系统的AN/MPQ-65雷达(及其改进型)和“宙斯盾”武器系统的AN/SPY-1D雷达。根据雷达方程建立通用的雷达检测仿真模型，其频段、信号带宽、功率、信号形式、信号处理能力、抗干扰措施等参数可选可变。

建立干扰突防过程中弹头目标、伴飞干扰机与反导雷达工作过程及相对运动关系，运用雷达方程、干扰方程、干扰/抗干扰关系等建立综合地面雷达信噪比/信干比模型和检测模型，进而确定雷达的检测能力，并在此基础上进行干扰/抗干扰性能评估和对抗条件下雷达检测过程的试验仿真，依据雷达在有无弹载自卫干扰情况下检测能力以及测量精度的变化给出自卫干扰电子突防效果。

2 仿真系统设计

导弹电子突防对抗试验仿真软件基于HLA开发，仿真联邦由仿真状态监控成员、仿真结果显示成员、雷达模拟成员、干扰机模拟成员、导弹模拟成员、仿真总控成员组成。各联邦成员的信息交互关系如图1所示。

仿真总控成员完成模型主要参数设置、仿真试验参数设置，驱动仿真运行。导弹模拟成员完成导弹弹道计算和导弹RCS计算，向雷达模拟成员和干扰机模拟成员发送干扰机模型和雷达模型解算所需的导弹运动及RCS参数信息。雷达模拟成员实现反导雷达模拟，完成在不存在干扰源、存在干扰源、雷达未采用抗干扰措施以及存在干扰源、雷达采用抗干扰措施的情况下，雷达对导弹的探测性能模拟，并向干扰机模拟成员发送雷达参数信息，接收干扰机模拟成员发送的干扰机参数信息，接收导弹模拟成员的RCS信息。干扰机模拟成员完成干扰机弹道(含干扰释放、开机工作时机)计算和干扰策略计算，实现一个或多个噪声干扰机模拟，完成干扰机侦察单元对雷达信号的侦察过程计算，并在发现雷达信号时实施干扰。仿真结果显示成员实时显示相关仿真曲线，接收干扰机模拟成员、导弹模拟成员、雷达模拟成员发送的仿真结果信息和仿真状态信息，并显示仿真结果。仿真状态监视成员实现仿真状态监视成员功能，实时显示仿真各要素工作参数和工作状态监视。

3 仿真结果

3.1 C波段仿真结果

C波段突防对象为AN/MPQ-65雷达，其载频约5.25～5.75GHz，发射机峰值功率约600kW，平均功率约10kW，对1m2目标探测距离大于160km，主瓣波束宽区约1.7°(法线方向)，发射天线增益40dB，接收天线增益39dB，具有脉压、副瓣对消等多种抗干扰措施。

假设弹头RCS为0.05m2、导弹在上升段末端释放干扰机，干扰机释放后弹上干扰机侦察引导单元即开始工作，地面雷达在距离约124km处发现目标并对其进行跟踪，这时弹载干扰机侦察引导单元开始稳定侦收地面雷达信号并开始实施干扰。

图2(a)为导弹没有携带干扰机时，雷达探测信噪比变化情况及测量精度仿真结果。图2(b)为导弹携带1台C波段瞄准式干扰机，对AN/MPQ-65雷达进行突防，雷达抗干扰改善因子为30dB时，雷达检测信干比/信噪比变化情况及测量精度。

图3(a)为导弹携带2台C波段瞄准式干扰机，雷达抗干扰改善因子为45dB时仿真结果。图3(b)为导弹携带4台瞄准式干扰机，雷达抗干扰改善因子为45dB时仿真结果。当弹头RCS更小或更大时仿真结果显示趋势基本一致。

从仿真结果可知，当干扰机数量为1台，干扰机与雷达距离大于15km时，雷达难以正常检测目标，此后由于伴飞干扰机与弹头空间分布关系，干扰机将不再处于地面雷达波束主瓣，干扰信号将从雷达波束旁瓣进入雷达接收机，这导致雷达检测信干比突变，雷达可实现高精度目标测量，但此时发现距离过小，可认为干扰掩护突防成功。可见，当雷达抗干扰改善因子小于30dB时，1台干扰机即可取得良好的干扰效果。若雷达抗干扰改善因子为45dB，当干扰机数量为2台时，地面雷达对弹头的发现距离约为26km；而如果干扰机数量为4台，地面雷达对弹头的发现距离则降为约18km。可见当雷达抗干扰改善因子为45dB时需要多台干扰机才可取得较好的干扰效果。

3.2 S波段仿真结果

S波段突防对象为AN/SPY-1D雷达，其工作频为3.1～3.5GHz，发射机峰值功率约4～6MW，平均功率不小于60kW，对1m2目标作用距离460～630km，天线主瓣波束宽水平垂直均约为1.6°(法线方向)，发射天线增益约42dB，接收天线增益约41dB，具有脉压、低副瓣等多种抗干扰措施。

图4(a)为导弹携带1台S波段阻塞式干扰机，对AN/SPY-1雷达进行突防，雷达抗干扰改善因子为30dB时仿真结果。图4(b)为导弹携带4台S波段阻塞式干扰机，对AN/SPY-1雷达进行突防，雷达抗干扰改善因子为30dB时仿真结果。

由仿真结果可知，当雷达抗干扰改善因子为19.5dB时，1台干扰机即可取得良好的干扰效果。若雷达抗干扰改善因子为30dB，干扰机数量为2台，则雷达对弹头的发现距离约为26km；而如果干扰机数量为4台，雷达对弹头的发现距离则降为约21km。

4 仿真结论

1) 干扰要持续从雷达天线主瓣进入方可取得较好的干扰效果，随着弹头与雷达距离接近，到干扰机无法保持从雷达天线主瓣进入时，雷达检测信干比将实现突变，伴飞干扰机将这个突变距离压缩到足够小是突防成功的关键，所以实飞中伴飞干扰机与弹头间几何关系的保持对突防结果至关重要。

2) 随着弹头与雷达距离接近，雷达将实现对干扰机烧穿，干扰方应尽可能压制烧穿距离，缩短反导武器系统反应时间；由于弹头迎头方向RCS相对较小，所以弹载干扰机对迎头方向雷达压制作用较强，雷达配置位置不同会对仿真结果产生一定影响。

3) 雷达的抗干扰处理增益对仿真结果影响很大，雷达可提高相参处理增益以对抗噪声干扰，同时雷达提高角度分辨力也可提前从角度上分辨目标和干扰。

4) 对于干扰来说，采用相参干扰可提升干扰效果，宽带阻塞干扰则可能成为信标，导致过早暴露突防意图；多台干扰机可取得更好的压制效果，但随着干扰机数目的增多，干扰效果增加并不明显。

5 结束语

本文仿真中的弹道为理论弹道，伴飞过程中干扰机与弹头间的几何关系均按理论设计值保持相对固定，条件允许时应尽可能采用弹头与干扰机的实测弹道数据；仿真中弹头的RCS是在理论值基础上通过模型设计增加起伏模型实现的，有条件时应采用实测RCS模型；此外，反导雷达的抗干扰处理增益对仿真结果影响很大，尤其是其信号处理能力、抗干扰策略及参数，下一步的研究应尽可能增强反导雷达模型的准确性。■

[1] 罗波，毕义明，李马戍.弹载电子干扰机作战效能仿真评估[J].兵工自动化，2010，32(1)：69-74.

[2] 王峰.转发式弹载干扰机对抗技术研究[J].中国电子科学研究院学报，2012，7(4).

[3] 常磊，王焕强，王宪鹏，等.弹载干扰机突防效能评估[J].电子信息对抗技术，2011，26(5)：69-71.