水面舰艇抗无源干扰方案优化设计与实现∗

王宇杨光

（91404部队 秦皇岛 066000）

水面舰艇抗无源干扰方案优化设计与实现∗

王宇杨光

（91404部队 秦皇岛 066000）

水面舰艇在我国领土捍卫方面做出了巨大的贡献，就水面舰艇无源干扰方式的解决，可以更好地发挥水面舰艇在作战方面的优势。在现代战争中，掠海飞行的反舰导弹对水面舰艇构成了严重的威胁。采用抗无源干扰手段保护舰艇，对敌方飞行导弹及发射平台进行探测、定位、识别、实施干扰或摧毁，已经引起我国海军的关注。从无源干扰反导弹作战实际出发，同时结合我国舰艇编队的基本性质，使用一些最基本的无源干扰防御反舰导弹。这进一步要求了作战时机的决策。论文根据电子对抗理论战术，通过构建模型具体分析，研究了几种最基本的无源干扰作战方式：无源冲淡干扰、迷惑干扰和烟幕干扰。这些干扰的作战使用时机会对舰艇是否安全起关键性作用。论文还根据计算机仿真要求，对水面舰艇无源干扰的数据进行分析和研究，得出无源干扰防御反舰导弹的作战一般使用规律，能有效地提高舰艇自卫能力。

无源干扰；干扰时机；反舰导弹；仿真

1 引言

舰艇雷达主要包括了敌雷达以及制导雷达和末制雷达为主的各类反舰导弹（舰空导弹）和反舰（防空）武器作斗争、相对抗的各种战术、采取的一系列技术措施总称。雷达干扰主要包括干扰敌方警戒雷达和干扰敌方武器系统中的跟踪雷达两个部分。干扰敌方警戒雷达主要是破坏它对目标的侦查，使之得不到正确的信息；干扰敌方武器系统主要是破坏其武器系统，使武器命中率降低。

利用各种对无线电波具有反射性和吸收性的材料做出各种干扰物，以此来改变雷达的回波特效，破坏和扰乱雷达的正常工作状态，这种干扰就是无源干扰［1～3］。无源干扰具有制造简单、价格低廉、使用方便、干扰效果强等优点。无源干扰有很多方式：例如箔条干扰，就是利用箔条对雷达波的反射，在雷达接收机中产生强的噪声，形成对雷达的电磁压制，因而它属于无源压制干扰。无源干扰还包括雷达干扰、光电干扰等。本文就对无源干扰方式的几种典型方式的作战使用进行了研究分析。

2 电子战无源干扰方式

目前电子战无源干扰主要包括：迷惑式干扰、冲淡式干扰、烟幕干扰等方式，本文仅对这三种干扰样式的使用时机和效能进行分析。

1）迷惑式干扰

迷惑式干扰是通过箔条来单布设出远程的雷达假目标，以迷惑敌方的导弹发射平台上的搜索雷达。

2）冲淡式干扰［4］

淡式干扰的对象时来袭导弹的末制导雷达。当发现有反舰导弹来袭，在来袭导弹末制导雷达未开机前，在本舰周围发射箔条干扰弹，形成多个干扰云团，使来袭导弹末制导雷达开机搜索目标时首先捕捉到的是形成干扰云团，以实现干扰导弹末制导雷达的目的。

3）烟幕干扰

烟幕干扰在我舰周围形成烟幕，干扰敌方反舰导弹的被动雷达自动导引头和从而增加敌方雷达选择目标的难度。

3 作战使用分析

3.1 迷惑式干扰的使用时机和效能

迷惑式干扰［4］的对象为敌搜索雷达和火控雷达，因此其使用时机发现敌方搜索雷达信号时使用，为了使布设的假目标在敌方雷达搜索范围之内，需要计算敌方搜索雷达的威力D雷和探测直视距离D直。

敌方搜索雷达的探测距离计算公式如式（1）所示：

式中：σ目为敌方雷达探测到的我方雷达的RCS；ν为敌方雷达的信号消耗系数 ν=e-0.23σD雷；σ为信号能量的消耗系数，dB/km。

探测直视距离D直计算公式如式（2）所示：

式中：h雷为搜索雷达的发射天线的高度（m）；h目为舰艇的散射面积的中心高度（m）。

迷惑式干扰方式的开始距离，加入敌方雷达发现我方装备能力，其迷惑示干扰计算公式如式（3）所示：

进行迷惑式干扰方式时，敌方雷达探测到的我方编队中的数目是不准确的。要从所有发现的目标中分辨出假目标的数目N假：

式中：NK为编队组成数目；Pn(t)为第n个假目标的发现概率；Pn(σ)为第n个假目标与真目标的相似概率。

分辨第n个假目标所耗损的时间可以认为这个耗损时间满足正态数学分布。因此发现概率可以如式（5）所示：

式中：t告为发现敌方搜索雷达的告警时间；t假为布设假目标时间的数学期望的平均值；σ假为布设假目标时间的均方差值。

雷达工作在大波门时的发现概率Pn(σ)计算公式如式（6）所示：

式中：σ假为设置假目标的雷达反射面积。

雷达工作在小波门方式时，对布设的假目标的判断比较准确，此时干扰效果不明显。

3.2 冲淡式干扰的设置和使用时机

3.2.1 冲淡干扰使用时机

冲淡干扰原理［5］要求冲淡箔条云，在导弹末制导雷达开机前形成，并分布在雷达搜索区域内，箔条云的反射能量满足导弹的能量捕捉条件。在干扰弹发射距离一定情况下，末制导雷达开机距离不同，干扰效果差异很大，由于末制导雷达开机距离是无法确定的；箔条云随风飘移的位置也是随机的。因此，冲淡干扰发射机难以操作。反舰导弹平台不同，导弹种类不同，引导导弹发射的雷达也不同，因此，以发现什么信号为发射干扰弹的时间基准也不是一个简单的问题。考虑到上述因素，在一定条件下，经过计算机模拟，导弹末制导雷达开机距离10km左右，效果较好；在侦察到导弹雷达信号之后的60s左右，发射干扰弹，效果巨佳。

由于冲淡干扰使用是在敌来袭导弹末制导雷达开机前使用的，因此考虑到系统自身存在的一个反应时间T冲，因此开始距离D冲起为

式中：D导为导弹导引头开机的距离；T冲为系统反应时间；V导为来袭导弹相对于本舰的移动速度。

冲淡式干扰假目标布设的高度H冲，应当满足布设的云团能够在来袭导弹末制导雷达的搜索波门之内：

式中：d发为发射假目标的水平距离；α为雷达天线的主方向与水平面的夹角；h为来袭导弹高度。

布设高度与距离的几何关系如图1所示。

图1 假目标布设的高度与距离示意图

3.2.2 冲淡式干扰优点

由冲淡干扰原理［6-8］知道，假目标越多，对真目标的捕获概率越小，因此，冲淡干扰不仅有自卫作用，而且具有伴随支援干扰作用，可以是有意的支援，也可以是无意的支援。理论上分析，舰艇的两边都有假目标，且假目标靠舰艇越近，雷达对舰艇的捕获概率越低。这一结果不仅可以指导假目标的最佳布放位置，而且说明真假目标适当的减小距离是允许的。支援干扰效果不仅与真假目标分布有关，而且与导弹末制导雷达方位及距离搜索规律有关。

3.3 烟幕弹的作战使用

1）烟幕弹使用动机

烟幕干扰弹［9］主要针对装备了光电制导的反舰导弹，其发射的方向、使用的时间，以及发射后本舰如何机动，应由指挥员根据实际情况来决定。

烟幕弹形成的烟幕必须布放在导弹来向和舰艇之间，以遮蔽半主动激光制导导弹的照射或者遮断激光反射光束，使导弹失去目标舰位置变化的信息，破坏其对舰艇的跟踪。从而降低导弹对舰艇的命中概率［10］。左舷来袭左舷发射，反之，右舷发射。各舰艇在发射烟幕同时，在干扰时间内作回转机动最为有利。舰速取常速即可，左舷来袭右回转机动，右舷来袭左回转机动。

烟幕干扰弹应在应急方式下使用，当本舰接收到雷达的告警信号后，作战指挥员下达命令，让雷达进行小范围的周期扫描，对特定的方位进行探测和监视。一般来说，来袭导弹只要是在本舰7km之外，本舰实施烟幕干扰，并进行有效机动后，都能够达到干扰效果。

2）烟幕弹干扰优点

若编队中一条舰有烟幕弹，其它舰没有时，烟幕对友邻舰艇有一定的伴随支援干扰作用。有一定遮蔽效果的方位约占180度的六分之一。烟幕不可能进行远距离支援干扰，但可以进行近距离支援干扰，以暂时破坏导弹对编队的跟踪，但当导弹穿过烟幕后，烟幕干扰失去遮蔽作用，导弹对编队目标可重新跟踪。

4 无源干扰仿真研究

4.1 仿真思路

舰艇作战过程就是舰艇作战系统在舰艇平台保障下的实际使用武器过程［10～12］。因此，舰艇作战模拟主要是对舰载作战系统实际使用武器过程的模拟。而舰载作战系统在实际使用武器过程中受许多随机因素的影响，比如发现目标的距离、方位，使用武器的时机，发射干扰弹的距离、方位，舰艇的机动等等。本文以编队队形及航向航速、风向风速、导弹来袭方向及速度、发现导弹的初始位置为条件，以各舰在什么时机实施何种干扰为对抗措施，得出导弹被诱偏且不再对编队构成威胁的概率为结果。在VC++环境下进行仿真，采用蒙特卡罗法求解。

4.2 数据库的设定

电子对抗仿真训练系统在开发和试验过程中存在大量的数据，需要设计并建立相应的数据库，合理的数据库设计可以提高训练效率。在此仿真系统数据库中，建立了用户信息表、理论试题表、兵力表、武器参数表、环境数据表、训练档案数据表。用户信息表是针对每个受训学员建立的基本信息表；训练档案数据表是用来保存每个受训学员每次模拟训练的有关信息，包括训练日期、训练内容、训练对象、训练时间、训练成绩和虚拟演练录像等，达到提高训练的系统性和训练效率的目的。

水面战斗舰艇按其排水量大小分为大、中、小型：大型水面战斗舰有航空母舰、战列舰、巡洋舰；中型水面战斗舰艇有驱逐舰、护卫舰等；小型水面战斗舰有护卫艇、鱼雷艇、导弹艇、猎潜艇等。在水面战斗舰艇中标准排水量在500吨以上的，通常称为舰；500吨以下的，通常称为艇。

4.3 水面舰艇模型建立

水面舰艇模型主要是基于GL Studio［13］。GL Studio是由分布式交互仿真技术公司开发的，主要用于建立实时三维仪表开发软件，基于GL Studio，我们结合了舰艇仪表的各个方面内容，模拟开发出一个水面舰艇仪表模型。GL Studio可以直接生成C++和OpenGL源代码［14］，并且这些源代码可以单独运行，也可嵌入其他应用程序中。本文采用将GL Studio编写好的仪表模型生成dll文件，确立好与VP的接口变量，完成仪表模块的封装。下面讨论了采用GL Studio建立虚拟仪表模型的方法以及在VP中的调用和数据交互技术。

运用GL Studio建立主要有以下三个步骤：几何外观设计、纹理贴图的实现和交互响应的实现。我们提供一张我们所需要建立模型的照片，然后运用GL Studio对照片进行纹理处理，然后就能进行模型外观上的设计；然后通过人机交互设备编写回调函数进行仪表中的按键、开关等功能性按键的确定。在回调函数中，用户编写相应的键盘、鼠标操作响应函数，就实现了对真实仪表的操作仿真。

完成GL Studio的三个步骤以后，我们就基本完成了模型的设计，最后需要我们在代码对话框中对GL Studio设置生成代码。代码包括头文件名、代码输出路径、源文件名、派生类名和实例名等。这些代码生成以后我们就添加到应用程序当中，然后运用VC++工程进行编译，最后通过LiveCompo⁃nent Debug生成dll文件，这样才算完成虚拟仪表模块的封装。

通过使用 GLS for VP 插件［15］，可以在 VP 的LynX面板中添加GL Studio生成好的dll文件，将虚拟仪表加入到场景中，并可对仪表进行定位和缩放。

在GL Studio开发多功能显示器电子对抗告警画面中，画面中需要实时计算威胁源与飞机间的位置关系还有威胁源所处状态，来决定威胁源标识的显示位置和显示方式，为此在虚拟多功能显示器开发中定义了三个Property变量，分别用来与VP传递我机指针（getFlight）、威胁源指针（getThreaten）和威胁源状态（getThreatenState）信息，VP中以我机指针为例，传递函数如下：

vpObject*m_flight；

m_flight=vpObject：：find（“plane”）；//得到舰艇指针vpGLStudioComponent*GLS_HSD；

GLS_HSD = vpGLStudioComponent：：find （“my⁃GLS_HSD”）；//得到虚拟仪表指针

unsigned long flight=（unsigned long）m_flight；

GLS_HSD-＞ setAttrib（“getFlight”，str_flight）；//将 VP中我舰艇的指针数据传递给系统

类似方法，可以将GL Studio开发仪表的按键等操作信息传递给VP场景中，例如多功能显示器电抗画面中，通过显示器周边键的选择，确定无源干扰方式和无源干扰投放数量。舰艇仪表模型仿真图如图2所示。

图2 舰艇仪表模型仿真图

5 结语

目前，我新型驱护舰均装备有大型电子战系统，舰载有源、无源干扰装备日趋增多，这些装备的作战使用时机是作战时的最重要的要素之一。本文所研究的几种干扰样式的使用时机问题仅在理论建模计算层面分析，仍需要在实际作战中验证，对今后的作战使用有一定的借鉴意义。

在具体的战术使用中要充分利用多路径效应增大压制系数这一有利因素，结合考虑航向航速、导弹来袭方向以及风向风速等多种因素决定发射箔条弹的方向、时间以及引爆高度，尽量减小多路径效应降低质心这一不利因素的影响，使箔条云对雷达的质心干扰达到最佳效果

［1］周刚，王基祖.舰载烟幕弹的最佳使用时机［J］.火力与指挥控制，2001（2）：52-54.ZHOU Gang，WANG Jizu.Carrier the best use of time to smoke bombs［J］.Journal of fire and command control，2001（2）：52-54.

［2］周刚，姜宁，戎华.舰艇电子战系统作战使用［M］.北京：海潮出版社，2007：20-21.ZHOU Gang，JIANG Ning，RONG Hua.Warship electron⁃ic warfare system operation using［M］.Beijing：ocean press，2007：20-21.

［3］刘隆和.多模复合寻的制导技术［M］.北京：国防工业出版社，2001：35-36.LIU Longhe.Of multi-mode composite homing guidance technology［M］.Beijing：national defence industry press，2001：35-36.

［4］王红军.迷惑式干扰是一种可实现的新的无源干扰手段［J］.海军大连舰艇学院学报，2001，24（12）：28-29.WANG Hongjun.Confused interference is a new passive jamming method can realize［J］.Journal of naval journal of dalian naval academy，2001，24（12）：28-29.

［5］姜宁.舰艇编队无源干扰作战使用问题的探讨［J］.航天电子对抗，2001，16（1）：16-18.JIANG Ning.Fleet operations using passive interference question discussion［J］.Aerospace electronic countermea⁃sures，2001，16（1）：16-18.

［6］朱禧.无源干扰对抗反舰导弹编队队形研究［J］.指挥控制与仿真，2007，29（12）：54-56.ZHU Xi.Passive jamming against anti-ship missiles fell study［J］.Journal of command and control and simulation，2007，29（12）：54-56.

［7］刘清合.舰艇编队无源干扰防御反舰导弹的仿真研究［J］.舰船电子工程，2006（3）：151-153.LIU Qinghe.Fleet of passive jamming against anti-ship missile simulation［J］.Journal of electrical engineering，2006（3）：151-153.

［8］夏雄志.舰艇编队箔条冲淡干扰效果研究建模与仿真［J］.舰船电子工程，2007（4）：42-44.XIA Xiongzhi.Tf chaff dilution jamming effectiveness re⁃search the modeling and simulation［J］.Journal of elec⁃tronic engineering，2007（4）：42-44.

［9］张祥林.国外远程无源干扰装备研究［J］.光电技术应用，2004，19（4）：44-46.ZHANG Xianglin.Remote passive jamming equipment abroad study［J］.Journal of photoelectric technology，2004，19（4）：44-46.

［10］佟玉华，朱文凭，崔树双，等.多径效应对低空箔条云RCS影响分析［J］.光电对抗与无源干扰，2008（6）：151-153.TONG Yuhua，ZHU Wenping，CUI Shushuang，et al.Multipath effect of low altitude chaff cloud RCS impact analysis［J］.Journal of confrontation and passive elec⁃tro-optical jamming，2008（6）：151-153.

［11］郭勇，朱晓川，董金海.影响海上箔条云RCS的因素分析［J］.电子对抗技术，2004（3）：41-46.GUO Yong，ZHU Xiaochuan，DONG Jinhai.Factors af⁃fecting sea chaff cloud RCS analysis［J］.Journal of elec⁃tronic countermeasure technology，2004（3）：41-46.

［12］林象平，赵国庆，章潜五.雷达对抗原理［M］.西安：西北电讯工程学院出版社，1985.67-68.LIN Xiangping，ZHAO Guoqing，ZHANG Qianwu.Radar jamming principle［M］.Xi'an：Northwest telecommunica⁃tion engineering college press，1985.67-68.

［13］徐敬，于小娟.舰船箔条质心干扰仿真研究［J］.舰船电子对抗，2001（2）：10-17.XU Jing，YU Xiaojuan.Ship chaff centroid jamming sim⁃ulation［J］.ship electronic countermeasures，2001（2）：10-17.

［14］沈允春，谢俊好，刘庆普.箔条的雷达截面积［J］.系统工程与电子技术，1995（1）：36-39.SHEN Yunchun，XIE Junhao，LIU Qingpu.Radar cross section area of chaff［J］.Journal of radar cross-section of systems engineering and electronics，1995（1）：36-39.

［15］谭显裕.箔条和箔片的性能特性及其应用和趋势［J］.雷达与对抗，1999（3）：10-16.TAN Xianyu.Performance characteristics and the appli⁃cations of the chaff and foil and trends［J］.Journal of ra⁃dar and confrontation，1999（3）：10-16.

Surface Ships with Several Methods of Passive Jamming and Research

WANG YuYANG Guang
（No.91404 Troops of PLA，Qinhuangdao 066000）

A great contribution is made to surface ships in our territory to defend，solve the warship passive jamming modes，can better play the advantages of surface ships in combat.In modern warfare，sea skimming anti-ship missiles pose a serious threat to the ship.Using the anti passive jamming method for ship detection，protection and the enemy missile launch platform positioning，identification，jamming or destroy，have caused our attention.The Navy passive jamming anti missile combat from the reality，com⁃bined with the basic nature of our fleet，the use of some of the most basic passivedry Disturbing anti-ship missile defense.This fur⁃ther requires combat decision-making.Based on the theory of electronic warfare tactics，through the construction of concrete analy⁃sis model，studied several basic ways of passive jamming：passive dilution jamming，confusion jamming and smoke interference.The use of these opportunities to ship combat interference is a key role in safety.According to the requirements of computer simula⁃tion，analysis and research of surface warship passive jamming data，the passive jamming anti-ship missile defense combat general use law，can effectively improve the ship self defense capabilities.

passive jamming，interference time，anti-ship missile，simulation

Class Number TN972

TN972

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.12.046

2017年6月6日，

2017年7月25日

王宇，男，助理工程师，研究方向：作战系统。杨光，男，工程师，研究方向：作战系统。