李國君,趙棟華

(解放軍92941部隊,遼寧葫蘆島　125001)

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遠距離支援壓制干擾實施及結果評定方法

李國君,趙棟華

(解放軍92941部隊,遼寧葫蘆島125001)

摘要:遠距離支援干擾在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮著重要的作用。為分析遠距離支援干擾實施及對被試雷達性能影響,首先根據(jù)中心極限定理,推導了靶場試驗中檢飛航次數(shù)的數(shù)學模型,然后研究了基于干信比的干擾機飛行航路設計原則,最后通過仿真分析,給出了試驗樣本數(shù)與發(fā)現(xiàn)概率和置信區(qū)間的關系,討論了不同航路點上到達被試雷達的干信比和對被試雷達性能的影響,解決了靶場抗干擾試驗中試驗樣本數(shù)及試驗航路設計等方面問題。

關鍵詞:遠距離支援干擾;試驗樣本數(shù);置信區(qū)間;飛行航路

修回日期： 2015-10-08

趙棟華(1986-),男,工程師。

現(xiàn)狀戰(zhàn)爭條件下,雷達“四抗”問題對雷達性能提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。有源干擾作為積極的人為干擾樣式[1],在雷達系統(tǒng)抗干擾試驗中占據(jù)著重要的比重。作為一種重要的有源干擾樣式,遠距離支援干擾具有以下鮮明的特點:1)干擾飛機有足夠的時間占據(jù)有利位置,實現(xiàn)最佳干擾;2)干擾飛機帶大功率專用電子干擾設備,能夠有效掩護我方飛機突防,實現(xiàn)縱深戰(zhàn)略打擊。

本文首先介紹了遠距離支援干擾原理,給出了雷達抗干擾檢飛試驗中試驗樣本數(shù)與發(fā)現(xiàn)概率及置信區(qū)間的數(shù)學模型,最后分析了遠距離壓制支援對雷達性能的影響。

1遠離支援干擾原理

電子戰(zhàn)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的序幕與先導,并貫穿于戰(zhàn)爭的全過程。因此,沒有電子戰(zhàn)優(yōu)勢和制電磁權,就沒有制空權、制海權和地面作戰(zhàn)的主動權。遠距離支援干擾是電子戰(zhàn)的重要形式,其中遠距離是指我方干擾機處于敵防御圈之外,支援干擾是指干擾設備由干擾飛機或其他飛行器攜帶,為我方飛機提供保護性干擾屏障。在遠距離支援干擾中,目標機向雷達作向站飛行,干擾機在雷達特定距離和高度上作跑道形飛行,機載干擾設備釋放干擾信號,干擾信號主要從雷達天線副瓣進入接收機,干擾設備、干擾樣式主要采取壓制干擾,壓制方式包括瞄準式、阻塞式和掃頻式等干擾樣式。干擾機在敵方雷達最大探測距離之外發(fā)射干擾信號,使雷達無法正常探測接近的飛機攻擊編隊,降低雷達探測距離,提高突防能力,使我方攻擊編隊不被發(fā)現(xiàn),達到隱蔽攻擊的目的。在進行遠距離支援干擾時,為了實現(xiàn)有效干擾,需要通過偵察或情報渠道了解敵方雷達的工作參數(shù)、我方支援干擾機和被保護目標的技術性能和信號特征等。遠距離支援干擾原理圖如圖1所示。

圖1　遠距離支援干擾原理圖

2遠距離支援干擾試驗實施

作為武器系統(tǒng)的重要探測前端裝備,雷達的性能直接決定武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。在雷達抗干擾試驗中,如何合理地確定檢飛試驗航次,以最小的代價檢驗雷達的性能是武器系統(tǒng)試驗靶場需重點研究的問題,同時在檢飛試驗中,為保證電子干擾裝備正常實施干擾,以充分檢驗雷達性能,需要合理設計目標機和干擾機的試驗航路。

2.1試驗航次數(shù)的確定

假設雷達抗干擾檢飛試驗規(guī)定的置信水平為(1-α),α為分位數(shù),雷達的發(fā)現(xiàn)概率為p,服從(0-1)分布,樣本估計的均值[2]為

(1)

樣本估計的方差為

(2)

(3)

(4)

(5)

樣本量n可表示為

(6)

當試驗樣本量n確定后,檢飛航次Fn可表示為

(7)

其中,r為雷達采樣時間間隔內目標運動的距離,單位為km,R為距離取樣間隔,單位為km。

2.2干擾機飛行航路的確定

在遠距離干擾中,干擾機應在被干擾雷達威力范圍以外作跑道式圓周飛行。為保證干擾信號與雷達發(fā)射信號的相參性,首先電子干擾裝備偵收天線實時接收電磁信號,經信號分選并與雷達數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行比對,分選出需要干擾的雷達信號,DRFM對雷達信號進行精確復制[3-4],經過時間延遲和多普勒調制等處理后,通過發(fā)射天線轉發(fā)給雷達,實現(xiàn)對雷達的相參干擾。為保證干擾機背離時仍對雷達產生干擾,典型遠距離支援干擾裝備,如美軍的ALQ-99E,其干擾信號從安裝于機身下部獨木舟型整流罩內的天線輻射出去,可進行定向、半全向、全向輻射[5]。

因為干擾機距離雷達較遠,干擾設備必須首先接收到雷達探測信號,即雷達至干擾設備天線處的雷達信號功率應大于干擾設備接收機靈敏度,干擾設備處的雷達信號功率[6]SJT(dBw)可表示為

SJT=PT+GT(θ)-32.4-

20lg(RJ)-20lg(f)+GJ

(8)

其中,PT(dBw)為雷達輻射功率,GT(θ)為雷達天線增益,通常為雷達第一副瓣增益,Gj(dB)為干擾機接收天線增益,RJ(km)為干擾機與雷達間距離,f(MHz)為雷達輻射信號頻率。干擾設備輻射的干擾功率至雷達接收機的信號功率SJr為

SJr=PJ+GJ-32.4-20lg(RJ)-20lg(f)+GR(θ)

(9)

其中,PJ為干擾設備發(fā)射機功率,GJ為干設備發(fā)射機增益,GR(θ)為雷達接收機增益,通常為雷達第一副瓣增益,RJ為干擾機與雷達間距離,f(MHz)為干擾機輻射信號頻率。

雷達信號經目標反射后至雷達接收機的信號功率STr為

STr=PT+2GT-103.8-40lg(R)-20lg(f)+10lg(σ)

(10)

其中,PT為雷達輻射功率,GT為雷達天線主瓣增益,R為目標與雷達間距離,σ(m2)為目標雷達截面積。

3仿真計算分析

3.1遠距離支援干擾所需樣本數(shù)仿真分析

圖2　樣本數(shù)與發(fā)現(xiàn)概率和置信區(qū)間關系圖

由圖2可以看出,當發(fā)現(xiàn)概率一定時,置信區(qū)間變大時,所需樣本數(shù)變小,此時樣本估計精度變差,當置信區(qū)間一定時,當發(fā)現(xiàn)概率變大時,試驗所需樣本數(shù)也變小。上述問題的原因是:當發(fā)現(xiàn)概率變大時,則雷達成功發(fā)現(xiàn)目標的概率提高,僅需較少的試驗樣本就可以完成遠距離支援干擾條件下的雷達效能評估工作;當試驗樣本的置信區(qū)間變大時,試驗樣本散布相對稀疏,樣本估計精度變差,所需試驗樣本相應減少。從圖2還可以看出,發(fā)現(xiàn)概率對試驗樣本數(shù)的影響要大于置信區(qū)間對試驗樣本數(shù)的影響,當雷達發(fā)現(xiàn)概率小于0.7時,對于不同的置信區(qū)間,所需試驗樣本數(shù)均急劇增加。試驗樣本數(shù)對檢飛試驗有著重要的影響,為充分檢驗被試雷達性能,在試驗資源允許的情況下,應盡量多安排檢飛試驗航次。

3.2遠距離壓制干擾試驗航路干信比分析

=71.4+PJ+GJ-20lg(RJ)+GR(θ)-

PT-2GT+40lg(R)-10lg(σ)

(11)

假設雷達功率增益積PTGT為100dBw,雷達天線主瓣增益為40dB,副瓣電平為-20dB,干擾機功率增益積PJGJ為50dBw(如美國ALQ-99E遠距離干擾機),目標RCS為5m2,目標機航路距離范圍為100km～300km,干擾機航路距離范圍為350km～450km,則干信比與目標機及干擾機距離關系如圖3所示。

圖3　干信比與目標機和干擾機距離關系圖

由圖3可以看出,針對上述參數(shù)的雷達和干擾機,當目標距離雷達越遠時,此時干信比越大,對目標機的掩護能力越強,當目標機距離雷達越來越近時,此時干信比迅速減小。另外,雷達和干擾機的功率增益積等參數(shù)對干信比的影響較大,圖3中在目標機整個航路段內,干信比始終大于10dB。另外,圖3忽略了目標RCS起伏、副瓣增益變化及大氣衰減等因素對干信比的影響。在靶場試驗中,應根據(jù)被試雷達和干擾裝備的技術特點,合理確定目標機和干擾機的試驗航路,保證遠距離支援干擾的順利實施。

3.3遠距離壓制干擾對雷達的影響分析

一般情況下,在遠距離支援干擾中,當目標回波信號由雷達天線主瓣進入雷達接收機,干擾機干擾信號從雷達天線副瓣進入雷達接收機,在雷達天線波束掃描過程中,當雷達天線波束主瓣照射目標時,如果J/S大于雷達接收機檢測門限,干擾信號淹沒目標回波信號,導致目標丟失,在PPI顯示器上目標跟蹤航跡不連續(xù)[7],當雷達天線波束主瓣照射干擾載機時,干擾信號直接由天線波束主瓣進入雷達接收機[8],導致雷達接收機飽和,在PPI顯示器上顯示為在干擾機方位上全距離段的一條亮帶,亮帶的寬度由干擾功率的大小決定,該亮帶有可能淹沒目標信號,在干擾機作跑道式飛行時,有可能由副瓣進入雷達接收機的干擾信號導致雷達接收機飽和,此時在雷達主瓣指向上顯示為一條亮帶,隨著雷達主瓣天線指向的變化,干擾亮帶的方向是變化的,由于雷達副瓣電平的不同,干擾亮帶在距離上的覆蓋范圍也不同。如果雷達PPI顯示器余輝時間比較長,則亮帶的顯示范圍為360°全方位的,不同方位上干擾強度不同。雷達PPI顯示器上干擾效果如圖4所示。

圖4　PPI顯示器上干擾效果圖

4結束語

復雜電磁環(huán)境下導彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能考核是靶場裝備鑒定工作的重點,本文主要討論遠距離支援干擾試驗中試驗航路設計、試驗樣本數(shù)等問題,研究了基于功率準則的干擾機航路設計數(shù)學模型,分析了遠距離支援干擾對雷達性能的影響,對靶場武器系統(tǒng)試驗和鑒定工作有一定的指導和借鑒意義。

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SOJ Performing and Test Result Evaluation

LI Guo-jun, ZHAO Dong-hua

(the Unit 92941 of PLA， Huludao 125001, China)

Abstract:Stand-off jamming (SOJ) plays an important role in modern warfare. For analyzing SOJ performance and affecting the tested radar, firstly the article presents the math model of test sample numbers on central limit theorem, and then educed the jammer flight line design theory based on interference signal ratio. Finally the result shows the relationships between test sample numbers, believing interval and detected probability, pointed interference signal ratio on test line and influence radar characteristic, resolved the question of test sample numbers and test line in test range anti-jamming field.

Key words:SOJ; test sample numbers; confidence interval; flight line

作者簡介：李國君(1978-),男,吉林松原人,碩士,工程師,研究方向為導彈武器系統(tǒng)試驗。

收稿日期：2015-09-10

中圖分類號:E917

文獻標志碼:A

DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.01.023

文章編號：1673-3819(2016)01-0108-04