复杂电磁环境下火控雷达试验方法研究

焦淑瑜 张建军

(92941部队93分队 辽宁葫芦岛 125001)

1 引言

随着电子技术和信息技术的发展，电子信息装备在现代战争中发挥了越来越重要的作用，现代战争模式由单纯的火力对抗转向复杂的电磁对抗，战场上多种电磁干扰并存，严重影响了雷达装备的作战性能。为适应现代战争的作战需要，提高武器系统在复杂电磁环境下的作战使用性能，某导弹武器系统采用了先进的相控阵体制火控雷达。该雷达具备多项抗干扰措施，可以有效对抗多种电磁干扰模式，在复杂的电磁干扰环境中完成对来袭目标的探测和跟踪，实现火控系统正常工作，有效提高了武器装备在战场上的生存能力。为了检验火控雷达在复杂电磁环境下的作战使用性能，充分反映雷达的实际作战效能，开展复杂电磁环境下火控雷达试验方法研究。以战场复杂电磁环境为研究背景，通过构建外场试验的复杂电磁环境，确定复杂电磁环境下火控雷达试验与评定方法，对复杂电磁环境下火控雷达的作战性能进行检验评定。

2 试验复杂电磁环境研究

2.1 试验电磁环境特点

试验电磁环境是指火控雷达进行试验时，在雷达作用的空间内，施加特定的电磁干扰，来抑制雷达的工作性能，使雷达不能正常工作。复杂电磁环境下火控雷达外场试验的关键是构建接近于实战的外场试验复杂电磁环境。火控雷达在战场中可能会受到一种或多种电磁干扰的威胁，这些干扰中有源干扰和无源干扰并存，干扰战术的应用形式灵活多样。战场电磁环境具有电磁干扰样式复杂、干扰手段多、作用范围广的特点，因此，应根据上述特点来构建火控雷达外场试验的复杂电磁环境。

2.2 试验复杂电磁环境构成

复杂电磁环境的构成主要包括三部分，即人为电磁环境、自然电磁环境和辐射传播因素。自然电磁环境和辐射传播因素由试验环境的地形、地貌、水文、气象等自然条件构成;人为电磁环境是指在试验过程中，在试验的空域、时域、频域和能域上采用电子信息装备模拟电磁信号的特性，人为的构建干扰被试雷达的电磁辐射环境。自然电磁环境和辐射传播因素受试验场自然环境条件的制约，试验中无法人为设置，因此，雷达试验的复杂电磁环境主要是构建人为电磁干扰环境。按照干扰信号能量的来源分类，人为复杂电磁环境主要由有源干扰和无源干扰电磁环境构成，分类如图1所示。

图1 主要干扰类型

2.2.1 有源干扰

雷达有源干扰是用电子设备产生射频信号扰乱或阻断对方雷达对目标的探测和跟踪。有源干扰按干扰信号的作用原理可分为噪声干扰和欺骗性干扰两大类。

a.噪声干扰

噪声干扰又叫遮盖性干扰，其原理是雷达接收机接收到的回波信号中包括干扰噪声信号和真实目标的回波信号，两种信号叠加在一起，当噪声信号达到一定强度时，将目标回波信号淹没，使雷达难以从中检测目标信息。包括瞄准式和阻塞式两种噪声干扰工作方式。

b.欺骗干扰

欺骗干扰是干扰机收到雷达发射的信号后进行调制，产生模拟目标信息的干扰信号，再转发给雷达，雷达接收到干扰信号和真实目标回波信号，真实目标信号被干扰信号拖引，使雷达不能正常检测目标信息。欺骗干扰的主要包括距离拖引、速度拖引及角度欺骗。

2.2.2 无源干扰

无源干扰是利用不发射电磁波的无源干扰器材，通过对电磁波的散射、反射、折射，形成雷达诱饵，或吸收电磁波，使雷达无法正常工作。无源干扰具有适应性强、使用方便、效能明显等特点，广泛应用在飞机、舰艇等作战平台上，是雷达面对的主要干扰威胁之一。无源干扰器材主要包括箔条、角反射器、龙伯透镜及吸波材料等。

2.2.3 干扰作用方式

干扰作用方式是指干扰技术在作战过程中，通过对雷达、目标及干扰设备在一定空间位置关系上的分布，来达到特定的作战效果。按照雷达、目标及干扰机的空间位置关系可分为近距离干扰、随队干扰和远距离干扰，按工作方式可分为自卫干扰和支援干扰。

a.自卫干扰

执行作战任务的载体上施放自卫式干扰，以保护载体不被敌方的末端防御系统截获和跟踪，是攻击飞机在完成突防攻击、轰炸封锁、近空压制敌防空系统所采取的干扰方式。

b.支援干扰

支援式干扰是采用专门的干扰设备载体平台，在执行任务时掩护空中突防飞机、参战舰船及地面武器装备，不被敌方的雷达发现和跟踪。采用支援式干扰时，干扰施放载体平台和被保护的目标不是同一个载体，因此，支援干扰可以在编队作战时实施，常用的干扰方式有远距离支援干扰和随队支援干扰。

2.3 电磁环境辐射强度设置

进行复杂电磁环境下火控雷达外场试验，火控雷达需根据电磁干扰的样式和强度，采取相应的抗干扰措施。干扰过弱时，对火控雷达达不到足够的干扰效果，干扰过强时，会导致雷达抗干扰失效，雷达不能正常工作。因此应根据火控雷达抗干扰性能指标确定适当的电磁干扰强度。干扰强度用干扰中的可见度进行度量。

干扰中的可见度是指在存在干扰时，雷达正常工作的临界状态下，干扰与信号功率比，即雷达接收天线处干扰与信号功率密度之比。已知雷达发射功率Pt(W)、雷达天线增益Gt(dB)、干扰机发射功率Pj(W)、干扰机天线增益Gj(dB)，则可见度VJ为:

式中:σ为目标有效散射面积(m2);Rt为雷达作用距离(m);Rj为干扰机至雷达距离(m)。

3 试验与评定方法

3.1 试验条件

靶场应具备提供各种干扰样式的干扰设备作为主要的配试设备，即应具备多种典型实体雷达干扰机、雷达干扰模拟器及相应的试验设施，能提供多种有效干扰样式的干扰，且所有设备要求指标明确、性能稳定，以满足火控雷达在复杂电磁环境下的试验需求。靶场同时应具备架设各种实体干扰机及干扰模拟器的场区条件，如试验阵地、试验航路等。靶场的所有真值测量设备、雷达引导设备、通信设备及时统设备，都应具备较强的抗干扰能力，或采取有效的抗干扰措施，不受干扰源的干扰。

3.2 试验方法

具体的试验方法，可以检测火控雷达的抗干扰性能指标，也可以将被试雷达作为一个对抗单元实体，应用最终效果评定准则，用雷达在作战中完成自身使命任务的能力作为评定标准。本文采用最终效果评定法，通过检测被试雷达采用抗干扰措施和未采用抗干扰措施的各项战技性能指标的试验结果相比较，来评定该雷达在复杂电磁环境下的作战性能。

3.2.1 检验指标

通过外场试验检验火控雷达在复杂电磁环境下的战术技术指标主要包括精度指标、威力指标等，抗干扰性能指标包括抗干扰改善因子、识别概率等。

3.2.2 评定标准

a.雷达相对测量精度

雷达的相对测量精度是指在干扰条件下，雷达采取抗干扰措施后的测量误差与未采取抗干扰措施时雷达测量误差的比值。

式中MJo为干扰环境中雷达采取抗干扰措施后测量最大误差;Mmo为干扰环境中雷达未采取抗干扰措施时测量最大误差。

b.抗干扰改善因子

抗干扰改善因子是雷达采用某种抗干扰措施后，雷达输出端信噪比与雷达未采取抗干扰措施时，雷达输出端信噪比的比值。即雷达采取抗干扰措施后信噪比提高的倍数。

式中P'So/P'Jo为采取抗干扰措施后雷达输出端信噪比;PSo/PJo为未采取抗干扰措施时雷达输出端信噪比。

3.3 实例分析

某火控雷达，具有频率捷变、旁瓣对消、自动增益调整等多项抗干扰措施，对有源噪声压制干扰、噪声掩护干扰、瞄准干扰、欺骗干扰等有较好的抑制能力，并能有效对抗箔条干扰、杂波干扰等无源干扰。通过构建具有多种电磁干扰的复杂电磁环境，对该火控雷达进行外场试验。

A.目标机参数

目标机从雷达的法线方向300km进入，高度10km，速度300m/s，RCS3m2，试验全程采用真值测量设备，测量目标机的位置真值。

B.电磁环境设置

试验复杂电磁环境包括无源干扰和有源干扰。无源干扰采用箔条干扰，有源干扰采用噪声和欺骗干扰。

a.无源干扰

在距离雷达100km时，干扰机1施放箔条干扰弹，对雷达进行无源干扰，检验雷达对目标跟踪情况。

b.随队干扰

随队干扰模式下，干扰机1和目标机编队飞行，高度和速度与目标机相同，左右相距100m，干扰机与目标机均在雷达主波束内，距离200km～100km范围内，通过干扰吊舱向雷达施放欺骗干扰、窄带瞄准干扰、宽带阻塞干扰，检验雷达对目标探测和跟踪情况。

c.远距离支援干扰

远距离支援干扰模式下，干扰信号从旁瓣进入雷达接收机，干扰机2处于雷达跟踪副瓣波束内，高度和速度与目标机相同，距离300km～100km范围内，通过干扰吊舱向雷达施放窄带瞄准干扰和宽带阻塞干扰，检验雷达对目标探测和跟踪情况。

C.航路设计

根据试验方案，确定干扰机与目标机的相对位置，及与雷达的空间相对位置，进行试验航路设计。如图2所示。

图2 试验航路(俯视)

a.雷达相对测量精度试验

目标由J点(距离雷达300km)进入，经A点(距离雷达200km)、B点(距离雷达100km)，至 T点(距离雷达40km)退出，干扰机1进行随队干扰，干扰机2进行远距离支援干扰，干扰机1飞行至B点，施放箔条干扰弹。分雷达全程未采用抗干扰措施和采用抗干扰措施两个航次，对目标的测量精度进行统计计算。

b.抗干扰改善因子试验

在试验过程中全航路记录被试雷达输出的信噪比。第一航次，雷达全程未采用抗干扰措施，在每个距离段记录被试雷达输出的信噪比。第二航次，雷达采用抗干扰措施后，全程记录雷达输出的信噪比，测量结果与第一航次该距离段内雷达输出的信噪比进行比较，计算抗干扰改善因子。

D.试验结果

共进行2航次飞行试验，火控雷达在未采取抗干扰措施和采取抗干扰措施两种情况下，得到雷达测量目标的距离、方位、俯仰精度统计结果见表1。

表1 试验结果统计表

由表1可见，未采取抗干扰措施的情况下，雷达的测量精度超差，说明在复杂电磁环境下，如果雷达没有相应的抗干扰措施，其作战性能将受到严重影响。采取相应的抗干扰技术后，该火控雷达可有效应对复杂的作战环境条件。由公式(2)计算雷达的相对测量精度。

2航次分别得到雷达输出的信噪比SNR，图3、图4为雷达在目标距离175800m～17300m时输出的SNR曲线。由试验结果可计算雷达抗干扰改善因子IJ。

图3、4中的SNR拟合曲线是对SNR进行数据处理后得到的拟合曲线，由该曲线可以看出，在相同的目标跟踪距离内，采取抗干扰措施后雷达输出的信噪比大于未采取抗干扰措施的信噪比，抗干扰措施可以有效提高雷达的跟踪效果。

4 结束语

未来高技术战争的作战形态、作战样式、作战对象和作战环境等都离不开复杂的战场电磁环境背景，未来武器装备的靶场试验也将是基于复杂电磁环境背景下的试验与鉴定。该方法为靶场开展复杂电磁环境下装备的外场试验提供了可行的试验复杂电磁环境构建方法、试验方案及试验结果评定方法，能够有效提高靶场在复杂电磁环境条件下的综合试验水平。

［1］陈相麟，蒋谱成，雷达试验［M］.北京:国防工业出版社，2004.

［2］王国玉，汪连栋，雷达电子战系统数学仿真与评估［M］.北京:国防工业出版社，2004.

［3］盛文，焦晓丽，雷达系统建模与仿真导论［M］.北京:国防工业出版社，2006.

［4］向敬成，张明有，雷达系统［M］.北京:电子工业出版社，2000.