舷外有源诱饵对抗反辐射导弹模型研究

戴有才，刘金元

（91202部队，辽宁葫芦岛125004）

舷外有源诱饵对抗反辐射导弹模型研究

戴有才，刘金元

（91202部队，辽宁葫芦岛125004）

舰载雷达系统包括多种型号的雷达，在舰艇施放舷外有源诱饵对抗ARM时，不能简单地将其视为单一辐射源目标。通过分析舰载雷达辐射源工作特性，建立了舷外有源诱偏条件下ARM对舰载雷达的攻击模型。仿真结果表明，ARM散落点在舰载雷达周围分布较为密集，可以对舰载雷达系统构成了较大的威胁。

反辐射导弹；舰载雷达；合成场强；有源诱饵

反辐射导弹（ARM）利用辐射源的辐射信号进行被动寻的进而摧毁目标辐射源[1]，以其对雷达系统的强大压制力在现代战争中得到广泛运用[2-3]。水面舰艇上的舰载雷达系统具有数量多、分布密集等特点[4]，面对ARM的严重威胁，如何有效防御ARM的攻击也是舰艇实现有效防空的保证[5-6]。施放舷外有源诱饵是对抗ARM的一项有效手段，其原理为利用有源诱饵和雷达系统构成有源诱偏系统，使得ARM被动雷达导引头无法准确跟踪其中的任一辐射源[7-8]。然而，由于舰载雷达系统的组成复杂、类型多样[9]，在研究舷外有源诱饵对抗ARM的效果时，将其当成单一辐射源是不合适的[10]。

为对舰艇采用舷外诱饵对抗ARM的战术进行有效评估，有必要建立舷外有源诱饵对抗ARM的模型并进行仿真分析。

1 ARM对舰载雷达攻击模型

ARM进入控制飞行状态后，通过截获的目标雷达信号来对目标实施跟踪。对落入ARM可攻频段的辐射源信号，ARM优先捕捉辐射功率大的目标。为满足信号截获的概率，ARM通常具有较大的视场角，一般为±30°左右；当ARM锁定目标后，为满足跟踪精度要求，跟踪角为±4°左右[11]。在控制飞行状态中，若丢失目标达一定时间后，则转为搜索状态，直至重新捕获目标后，再对目标进行跟踪。

ARM被动雷达导引头是一个采用单脉冲技术的宽带无源测向系统，它通过探测目标雷达来波波前的法向与瞄准轴的偏离得出角跟踪信息。依据这一特性，ARM在接近目标雷达一定距离之前，其导引头无法将相同类型或具有近似工作参数的目标辐射源分辨出来，会把目标当成合成点源来处理。当舷外有源诱饵与ARM所捕捉的目标对ARM构成有源诱偏条件时，ARM的跟踪过程见图1，其步骤如下。

1）在开始跟踪时，ARM与舰艇的距离大大超过各舰载雷达间的距离。此时，各点源与ARM的夹角小于某一角度φ（φ取ARM导引头分辨角），ARM跟踪舰载雷达的几何中心。

2）当ARM与舰载雷达接近到一定距离，ARM将具有不同能量的点源区别开来。不能区分的点源，将其合成为新的独立点源。对于ARM能区别的多点源目标，ARM优先跟踪辐射能量大的目标。

3）对于具有相同或相似能量的点源，当点源与ARM的夹角增加到角度φ时，ARM开始跟踪多点源的功率中心；当多点源与ARM的夹角增大到θ=0.8θR～0.9θR（θR为ARM接收天线波束宽度）时，导引头可以分辨出多点源目标，并跟踪辐射功率较大的点源。当ARM锁定目标后，进入跟踪状态，不再分选其他目标信号。

4）对于旋转式工作的雷达，由于天线面的旋转会使ARM间歇性地丢失目标。若丢失目标时间达到0.3s，则认为ARM丢失目标，并对所截获的雷达信号进行重新分选。当舰载雷达、诱饵源与ARM导引头的夹角增加到ARM的分辨角φ时，ARM开始跟踪多点源的功率中心。

2 多点源空间辐射特性分析

2.1 辅射源空间合成场强判定准则

当舰艇施放的有源诱饵和某一类型的舰载雷达满足一定条件时，可以对ARM形成诱偏干扰。分析表明，对ARM导引头产生诱偏效应的点源应满足[12]：①点源的辐射信号在ARM导引头的波束范围内；②点源的载频频差要小于导引头的频率分辨率；③点源的发射脉冲周期要相似；④点源的振幅比应满足一定条件，一般情况下应不大于1.25。[13]

由判定准则可以看出，有源诱饵对反辐射导弹形成诱偏效应的重要前提是能量相近、波形同步。从各类型舰载雷达的空间扫描方式来看，火控雷达波束最为稳定，施放舷外有源诱饵对抗反辐射导弹的条件容易达成，而其他类型如警戒及搜索雷达，在某一时刻，诱偏条件很难达成，因而仅考虑诱饵与火控雷达达成有源诱偏的情形。

2.2 舰载雷达空间合成场强计算

对脉冲雷达，第i部雷达发射机平均功率为[14]：

式（1）中：Pf,i为峰值功率；fr,i为发生脉冲的重复频率；τi为脉冲宽度。

到达ARM导引头的接收功率为：

式（2）中：Gi0为第i部雷达的天线最大增益；Gi(α,β,t)为天线的归一化方向图系数；Ri为第i部雷达与ARM之间的距离；Ae为ARM导引头天线口径；Lt为雷达的综合损耗。

若第i部雷达的坐标为(xi,yi,zi)，此时ARM坐标为(xa,ya,za)，则

由此，各部雷达到达ARM导引头的场强为：

导引头接收到的第i部雷达信号为：

式（5）中：ωi为辐射源辐射信号的角频率；λi为辐射源的工作波长；ϕi为初始相位。

辐射源在ARM导引头处的合成信号的相位、幅度分别为：

2.3 ARM命中模型

随着ARM与多点源的接近，点源与ARM导引头的夹角会逐渐增大；当夹角增大到θ=0.8θR～0.9θR时，导引头可以分辨出多点源目标。

不妨假定ARM先将点源D与其他点源分辨出来。由于点源辐射的信号功率是相近的，那么接下来ARM将可能跟踪点源D，或者是其他未分辨出点源的功率中心O1。如果ARM选择攻击功率中心O1，随着ARM与未分辨的点源距离的接近，ARM又将其中之一点源与其他点源分辨出来[15]。考虑测角误差下ARM对2点源的命中过程见图2。

依此类推。每次ARM分辨出某点源时，ARM将随机选择一个目标，要么选择功率中心，要么选择该点源进行攻击。为避免ARM过早地分辨出雷达和诱饵，诱饵和雷达的间距不能太大，文献[16]论证了诱饵配置的最佳距离在250～300m间。当诱饵配置到最佳距离时，ARM即使已经检测出点源和雷达，即使以最大过载进行弹道修正，也不能保证命中其中之一。

如果ARM每次选择的都是未分辨点源的功率中心，ARM在进入失速距离时，存在以下2种情况。

1）ARM进入失速距离前，已分辨出所有多点源。显然，ARM最后区分的是最后剩下的2点源，不妨设为点源A、B，见图2，O为功率中心，CO″为角平分线，θ为ARM分辨角，γ为测角误差，α为2点源法平面与ARM瞄准轴的夹角，D′为ARM的命中点。假定ARM最后选择了点源A。文献[17]推导了测角误差存在下，ARM命中点D′与A的距离为：

式（8）中：L为雷达和诱饵间的距离；R为ARM最大转弯半径；L′、a1、b1、c1为经推导后的简化式，即：

下面推导D′点在地面坐标系中的坐标。C点坐标(xc,yc,zc)可由ARM弹道方程确定，点源A、B坐标为(xa,ya,za)和(xb,yb,zb)。则点源A、B到ARM导引头的距离为：

可确定B′点坐标及B′和点A的距离分别为：

则D′点坐标为：

2）ARM在进入失速距离时仍未能分辨出剩余的若干点源。根据舷外诱饵的配置方式，主要有投掷式、拖曳式和自由飞行式3种[18]，采用DRFM方式工作的有源诱饵，可以认为有源诱饵和舰载雷达辐射信号具有相干性。此时，ARM在进入失速距离时将沿未分辨点源的合成波阵面法线方向入射。合成波阵面法线方程为：

式（18）中，xA、yA、zA为ARM的进入失速距离时的坐标值。

合成波阵面法线与z=h平面的交点为：

则D′点坐标为：

ARM落点位置D′确定后，与各点源的距离也可确定：

式（22）中，xi、yi、zi为第i部舰载雷达的位置坐标。

3 仿真结果分析

假定在ARM对典型舰艇进行攻击时以Ma=3的速度进入，此时舰载雷达系统中有相同类型的2部雷达满足ARM捕捉条件。ARM进入时与舰艇距离为50km，高度为6km。舰艇配置舷外有源诱饵的距离取值为200m。

图3、4中以小黑点表示ARM在水平面的命中点位置。当有源诱饵数为2时，ARM命中点落入以舰载雷达为中心，半径为25m范围内的概率为63.2%。当有源诱饵数为3时，ARM命中点落入以舰载雷达为中心，半径为25m范围内的概率为28.3%。由仿真结果可以看出，由于舰载雷达的分布比较密集，采用舷外有源诱饵对抗ARM时，ARM仍然对舰载雷达造成了较大的威胁。这是因为ARM对舰载雷达进行攻击时，有多部雷达工作的舰载雷达系统辐射源信号相对有源诱饵要强，相对要容易被ARM捕捉。

4 结论

在舰载电子雷达设备面临ARM硬毁伤的情形下，采用舷外有源诱饵对ARM进行干扰依然是可行的方法。本文从舰载雷达辐射源特性和ARM导引规律，信号分选过程入手，建立了舷外有源诱饵对抗ARM模型并进行了仿真。仿真结果显示了在舷外有源干扰下ARM的命中点分布规律，可以为舰艇的抗ARM作战提供有益的参考。

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Research on Anti-ARM Model With Outboard Active Decoys

DAI Youcai,LIU Jinyuan
（The 91202ndUnit of PLA,Huludao Liaoning 125004,China）

Ship-borne radar system is composed of various types of radars.It can’t be simplified as single radiation source when the warship adopts active decoy to deal with ARM.By analyzing working characteristics of ARM,attacking models of ARM to ship-borne radars with active decoys were built.The simulation results showed that burst points of ARM were in dense distribution around the ship-borne radars,which posed a threat to ship-borne radar system.

ARM;ship-borne radars;total electric field;active decoy

TJ761

A

1673-1522（2017）04-0371-05

10.7682/j.issn.1673-1522.2017.04.006

2017-05-16；

2017-06-12

戴有才（1970-），男，工程师，大学。