反辐射被动导引头抗诱偏方法研究

赵洪冰，王 琦，陈 涛

(1.中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007；2.哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)



反辐射被动导引头抗诱偏方法研究

赵洪冰1，王 琦1，陈 涛2

(1.中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007；2.哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

针对被动导引头面临的有源诱饵系统诱偏的技术难题，在对诱饵系统时、空、极化多维分析的基础上，提出了一种抗诱偏的被动导引方案。该方案采用空域分辨、极化滤波等手段实现对雷达目标的有效打击，通过仿真分析验证了该方法的有效性和可行性。

反辐射；导引头；抗诱偏

0 引言

反辐射导弹是一种集侦察、摧毁于一体的电子硬杀伤武器，它采用导引头截获、跟踪目标雷达辐射电磁波，并引导反辐射武器命中摧毁敌方雷达，是雷达的“克星”，受到世界各国的普遍重视。在雷达周边布置诱饵，组成雷达诱饵阵，被认为是对抗反辐射导弹的有效手段。本文对诱饵系统进行了多维分析，对被动导引头抗诱偏方法进行了研究。

1 诱饵系统分析

雷达诱饵系统利用反辐射导弹对目标辐射源依赖性很强及分辨角较大的局限性，在雷达周围配置诱饵，使反辐射导弹测向系统接收雷达天线辐射电磁波的同时，又会接收到诱饵天线辐射的干扰电磁波，从而实现有效诱偏。目前应用的多点源诱偏系统主要有两点源、三点源和四点源诱偏系统。从诱偏效果来看，一部雷达周围布设三部诱饵是比较好布局方案，典型四点源诱饵系统布设如图1所示。

图1 诱饵系统布设

雷达及诱饵源之间安全间距为300～500m，主要遵循两点考虑：1)反辐射导弹失控前，雷达与诱饵源位于导引头的分辨角之内；2)考虑反辐射的杀伤半径、命中误差及抗过载能力，即使随着距离的接近，反辐射导引头能从角度分辨出雷达与诱饵，但由于过载、惯性等影响，导弹来不及转向而被有效诱偏。

1.1 诱饵系统信号特征

诱饵信号频率与雷达频率相同，其频差小于导引头的频率分辨率，其脉冲重复周期与雷达相同，使反辐射导弹无法从频率及重复周期上分选出雷达信号。

由于反辐射导弹具有时间鉴别能力，因此诱饵系统信号时序设计上应保证各源信号到达导引头的时间差Δt1不超过导引头的时间分辨率Δt,使反辐射导弹无法分辨出所到达的信号是单个信号还是多个信号。一般来说，为最大限度保护雷达，诱饵信号脉冲需覆盖住雷达脉冲，如图2、图3所示。

图2 诱饵系统信号示意图

图3 诱饵系统信号仿真

由图3可知，多个信号混合时，是个矢量叠加的过程，在包络幅度上的表现就是包络幅度存在较大起伏，而接收到的单个雷达信号，类似于信号源信号，不考虑调幅信号的情况下，其包络幅度较为平稳。因此脉冲包络的幅度特征可以作为检测是否有诱饵存在的有效特征。

1.2 诱饵系统极化特征

诱饵天线的极化一般来说有两种：

1)诱饵的极化与雷达主瓣极化一致。由于反辐射导弹攻击的是雷达的副瓣，而雷达的副瓣的极化是非常复杂的，即各种极化都有，既有水平极化、垂直极化，也有圆极化。对于雷达副瓣的极化，国内研究的人比较少，而且不太深入。国内对副瓣极化的理解有两种，一种认为副瓣是由于发射机在天线的漏信号形成的，所以什么极化都有；另一种理解天线波束是一个辛克函数，有主瓣、有副瓣，不同天线的副瓣不同，经过实测，雷达天线的副瓣确实为多种极化。

2)诱饵极化为圆极化或45°、135°斜极化。为保护雷达，诱饵信号应尽可能被导引头接收到，因此，诱饵极化方式大多为圆极化及45°斜极化或135°斜极化，尽量减小由于极化不匹配带来的能量损失。

无论以上哪种极化方式，诱饵极化都是人为的，因此，诱饵极化表现为单一极化。只要能测量出诱饵的极化方式，并以其正交极化进行信号接收，便可抑制掉诱饵信号，使导引头稳定跟踪雷达目标。

综上所述，诱饵系统主要有以下特点：1)诱饵信号频率与雷达信号频率频率差小于导引头频率分辨率Δf；2)诱饵信号与雷达信号时域上重叠，脉冲重复周期相同，且诱饵前沿与后沿均覆盖住雷达信号；3)诱饵天线极化是单一的；4)诱饵发射信号功率大于雷达副瓣信号。

2 抗诱偏方法研究

由诱饵系统特点可以看出，诱饵系统之所以能够诱偏反辐射导弹，主要是利用了现有导引头角分辨率低不能从空间上进行分辨，同时，诱饵信号与雷达信号时、频域重叠，且信号功率大于雷达副瓣，使被动导引头不能从时频及能量域进行分选。因此，提高导引头的角度分辨率是对抗诱饵系统的有效途径，同时利用极化滤波也可滤除诱饵信号，实现对目标雷达的跟踪。

2.1 基于空间谱的超分辨测向

空间谱估计方法提供了超过“瑞利限”的角度分辨能力，将其应用到反辐射导弹上，会极大地改善反辐射导弹的角度分辨能力。

空间谱估计方法将采样数据形成的协方差矩阵R分解成两个完备的正交子空间，信号子空间和噪声子空间，利用两个子空间的正交性，构造空间谱函数P(θ，φ)：

式中，a(θ，φ)为导引头接收阵列的导向矢量，EN为噪声子空间，对P(θ，φ)进行谱峰搜索，由此得到D个极大值所对应的(θ，φ)就是D个信号源的位置角度。

空间谱估计方法对四信号角度分辨如图4所示。由仿真结果可以看出，同单脉冲及相位干涉仪测向方法不同，空间谱估计方法可对同时同频多个信号进行角度分辨，这就为导引头从空间上分辨诱饵与雷达提供了解决方法。

图4 空间谱估计多信号分辨(4GHz)

2.2 极化滤波

由1.2节分析可知，为稳定跟踪目标雷达，导引头需具备极化识别及变极化接收功能。导引头天线可采用双极化曲折臂天线或极化正交的双极化方喇叭天线，同时具有水平极化和垂直极化的两种极化。

通过双极化天线把接收到的水平极化支路和垂直极化支路的信号作适当的组合，分别得到各种极化的输出，选择通道中干扰输出最小的极化状态的正交极化作为反辐射导引头的天线极化方式接收。

极化状态的判别主要从垂直线极化、水平线极化、45°极化、135°斜极化、左旋圆极化和右旋圆极化等6种状态进行考虑。H、V为正交天线接收到的水平信号和垂直信号，利用最小幅度输出准则进行极化识别，通过移相器改变接收天线的极化方式完成极化滤波。基于最小幅度准则识别过程如图5所示。

图5 最小输出幅度准则识别

利用最小幅度输出准则识别方法，对以上4种极化方式的信号进行识别仿真，识别概率随信噪比变化如图6所示。由仿真结果可以看出，水平极化和垂直极化在较低信噪比下就能取得较好的识别效果，在信噪比10dB以上时各种极化方式信号识别概率均达到80%以上。

图6 最小幅度识别概率(1个雷达)

3 结束语

本文通过对诱饵系统的信号特征及极化特征分析，提出一种空间上角度分辨、极化滤波滤除诱饵信号，最终导引头稳定跟踪目标的导引头抗诱偏方案。通过仿真分析，验证了超分辨算法及极化滤波的有效性及可行性，对导引头设计具有一定的借鉴意义。■

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Research on anti-decoy approach of anti-radiation passive seeker

Zhao Hongbing1, Wang Qi1, Chen Tao2

(1.No.8511 Research Institute of CASIC,Nanjing 210007,Jiangsu,China;2.College of Information and Communication Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,Heilongjiang,China)

To overcome the shortcomings of anti-radiation passive seeker for anti-decoy,a scheme for anti-decoy based on the analysis of temporal,spatial and polarizational domains of the active decoy system is proposed.The scheme uses spatial resolution and polarizational filter to implement the attack of radar target.The simulation result verifies the effectiveness and feasibility of the scheme.

anti-radiation; seeker; anti-decoy

2016-04-20；2016-08-12修回。

赵洪冰(1981-)，男，高工，硕士，主要研究方向为反辐射导引、雷达对抗。

TN97

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