基于雷达和电子战信息的精确化转移干扰决策

智 存,吕明山

(海军大连舰艇学院,辽宁 大连 116018)

随着导弹复合制导技术的发展,单一的干扰手段已经很难对其产生有效的干扰,为了提高干扰效果,应综合利用各种干扰手段。转移干扰用于对抗反舰导弹防御作战,其特点是雷达有源干扰和无源干扰配合使用[1]。不少研究都对转移干扰进行了研究,文献[2]对距离波门拖引干扰时机进行了研究,给出了距离拖引干扰时机对干扰效果的影响,但是没有对无源假目标布设策略进行分析,在实际使用中无法进行精确化转移干扰。文献[3]通过对距离拖引方法的研究提高了对导弹末制导雷达的干扰能力,但是没有结合无源假目标进行转移干扰决策。文献[4]对波门拖引干扰进行了具体的仿真建模分析,但是没有研究无源假目标的布设决策。目前,转移干扰决策集成在装备之中,其干扰决策固化、没有利用距离信息是导致干扰效果不佳的原因之一,现有转移干扰决策无法对反舰导弹进行精确化干扰。

本文基于雷达和电子战信息建立转移干扰精确化决策模型,对多方向以及不同距离下的来袭反舰导弹进行仿真,模拟了导弹攻击以及转移干扰的过程,仿真结果显示基于雷达和电子战信息制定的转移干扰决策可以有效提高对反舰导弹的干扰成功率。

1 转移干扰决策模型

转移干扰大致可以分为以下4个过程:

1)导弹发现并跟踪舰艇;

2)舰艇电子战设备对导弹末制导雷达进行距离拖引干扰,并适时布设无源假目标;

3)距离拖引干扰关闭,导弹末制导雷达丢失目标,在小范围内重新搜索;

4)反舰导弹发现并跟踪无源假目标,并对其进行打击。

在转移干扰问题中,由于导弹、舰艇、无源假目标近似在同一平面,可以将三维坐标系简化为二维坐标系,忽略高度信息。

1.1 距离拖引模型

假设距离拖引开始时舰艇位置为坐标原点,建立平面直角坐标系,如图1所示。距离拖引只能对导弹产生距离上的欺骗而不能产生角度上的欺骗,根据舰艇的机动导弹对舰艇实施跟踪,雷达探测到有源假目标位置应该与其在同一直线上。

图1 导弹、舰艇和有源假目标位置三者的关系

三者的位置关系为:

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，Xf、Xs、Xm分别为距离拖引假目标、舰艇、导弹在水平X轴上的位置;Yf、Ys、Ym分别为距离拖引假目标、舰艇、导弹在竖直Y轴上的位置;S为舰艇和导弹之间的距离;Vf、dlt、prt分别为有源距离拖引的速度、欺骗信号与真实信号之间的时间差和导弹末制导雷达信号的重频;C为光速。

1.2 无源假目标布设模型

对于转移干扰中无源假目标的布设位置应与舰艇目标一同处于导弹末制导雷达的同一波束内,且不在导弹末制导雷达的同一距离分辨单元内,并能够产生最大的角度偏差,则无源假目标的布设位置如图2所示。

图2 无源假目标布设决策位置

(5)

Xf=(S-C/4B)×cos(θm-θsf)+Xm

(6)

Yf=(S-C/4B)×sin(θm-θsf)+Ym

(7)

式中，θr为末制导雷达波束宽度;θm为导弹来袭方向;θsf为导弹来袭方向与箔条云和导弹连线之间的夹角;R为导弹与有源假目标之间的距离;B为末制导雷达的脉冲宽度;Xm、Xf分别为舰艇距离拖引停止时导弹和无源假目标在水平X轴上的位置;Ym、Yf分别为舰艇距离拖引停止时导弹和无源假目标在水平Y轴上的位置。

1.3 无源假目标布设时机模型

反舰导弹具有一定的抗干扰能力,本文假设距离拖引超过20 s时距离拖引干扰失效。

舰艇对于无源假目标同样具有一定的识别能力,本文假设当导弹连续跟踪无源假目标超过15 s时,导弹可识别假目标并重新进行目标搜索。

当导弹距离舰艇很近时,无法满足无源干扰弹的布设条件,本文假设无源干扰弹的布设一定要在距离舰艇3 km外完成且导弹打击到无源假目标的时间不能超过无源干扰的有效时间。

Sms=vm×T1+vm×T2

(8)

vm×T2≥3 km

(9)

式中，Sms为开始转移干扰的距离;vm为导弹飞行速度;T1为距离拖引时间;T2为导弹跟踪无源假目标的时间。

1.4 精确化转移干扰决策模型优势

经过分析,在制定决策时无源假目标的精确化布设时机和位置都依赖距离信息,过去的决策往往只是借助电子战设备的方位信息,对于无源假目标的布设时机和位置都没有办法作出精确的决策,导致转移干扰的成功率下降。

基于雷达距离信息,可以建立精确化转移干扰模型,提高转移干扰的成功率。

1)通过精确化转移干扰模型,可以精确判断导弹、舰艇和有源干扰假目标三者的相对位置,根据信息库所掌握的信息可以计算来袭导弹的跟踪波门以及距离分辨精度等具体信息,借助这些信息可以精确制定无源假目标的布设位置。

2)根据精确化转移干扰的模型,可以对不同态势的来袭导弹作出相应的精确决策,解决现有转移干扰决策固化的问题。

1.5 确化转移干扰决策效果分析

转移干扰是为了将导弹的攻击目标从舰艇转移到无源假目标,若距离拖引停止时舰艇和无源假目标同处同一个雷达波束内,反舰导弹将会优先选择舰艇作为攻击目标,导致干扰失效。在导弹距离舰艇很近时,无源假目标将无法起到干扰作用,此时可直接认为干扰失败。当距离干扰结束时,若反舰导弹搜索波束内只存在无源假目标,此时可认为干扰有效。

2 转移干扰仿真分析

2.1 仿真输入参数

考虑海上单舰的防空反导态势,舰艇分别针对不同距离下的来袭反舰导弹实施转移干扰,根据导弹、舰艇和无源假目标各自性能、空间位置等关系设定如下参数。

导弹攻击距离为16 km、导弹来袭方向为225°时,研究在不同距离下开始布设无源假目标的各种情况,分析干扰效果的差异。

对于导弹平台,设定参数如表1所示。

表1 反舰导弹参数

对于舰艇平台,设定参数如表2所示。

表2 舰艇参数

对于无源假目标发射装置,设定参数如表3所示。

表3 无源假目标参数

根据以上参数可以得出，导弹的距离分辨精度为75 m,舰艇对其拖引速度为20 m/s。舰艇发现导弹后,应该根据导弹和舰艇之间的距离选择合适的时机进行距离拖引干扰, 考虑无源假目标的反应时间为5 s,当反舰导弹距离舰艇至少1 500 m时，无源假目标就应开始布设。

目前,反舰导弹具有一定抗干扰能力,能够识别一定时间的距离拖引干扰,当距离拖引超过20 s时设定反舰导弹会识别干扰信号,导致距离拖引失效,因此在干扰决策上要注意拖引时间的控制。

本文通过对比同一来袭导弹在不同的距离下停止距离拖引,仿真分析基于雷达信息所制定的转移干扰决策的干扰成功率,通过对来袭导弹距离的计算分析,得出合适的干扰距离。

2.2 仿真结果

图3表示采取不同距离拖引决策时,舰艇、后拖波门以及无源假目标的位置关系。

通过上述仿真结果结合多次仿真实验可以得到以下结论:

1)由图3结合转移干扰精确化决策模型可知,只要在合理范围,就可产生较好的干扰效果,当导弹攻击方向转向无源假目标时,舰艇可以脱离导弹的攻击波束范围内,此时导弹会选择无源假目标作为攻击目标。现有转移干扰决策由于缺乏距离信息,无法确定无源假目标的具体布设位置,由图3c)可以看出,对于同方向不同距离的来袭反舰导弹,由于距离不同,距离拖引结束后的导弹跟踪波门大小也不一样。按照固有决策布设无源假目标会出现假目标距离跟踪波门较远,此时无源干扰失效,导弹转而扩大搜索范围重新捕捉到舰艇目标,使得转移干扰失效。

图3 不同距离下停止距离拖引仿真结果

2)对于增加的距离信息,可以确定其跟踪单元的具体大小及位置,对不同情况下的来袭反舰导弹都有对应的精确化决策,对解决现有决策固化的问题有较大帮助。

2.3 对于制定决策的几点建议

1)现有转移干扰不能根据战场实时情况来制定相应的转移干扰决策,这与目前电子对抗要求的快速性、准确性不相符,应当借助距离信息,提高电子对抗的快速反应,精确打击能力。

2)基于雷达探测的反舰导弹的距离信息以及速度信息,可以计算出距离拖引干扰结束后导弹的跟踪波门大小,依据精确化转移干扰决策模型可计算出无源干扰所能产生的最大角度欺骗,若角度欺骗无法满足干扰要求,则应当及时采取其他手段来对抗反舰导弹。

3 结束语

本文提出的基于雷达和电子战信息的转移干扰决策方法,可针对不同的反舰导弹威胁态势,灵活、快速地给出精确的协同干扰策略,可一定程度解决基于单一电子战信息的转移干扰决策方法策略固化及其带来的干扰效果不确定性问题,从而提高对抗反舰导弹的成功概率。由于本文尚未对协同策略作出最佳方案,下一步,将基于本文提出的仿真框架进一步研究转移干扰效果评估问题。