雷达抗反辐射攻击诱饵布站使用作战仿真

申军岭，徐 海，齐兆龙

（解放军91336部队，河北 秦皇岛 066326）

0 引言

反辐射武器作为被动探测、跟踪目标的硬杀伤武器，给雷达（或辐射源）带来致命的威胁与攻击，因此，有必要对反辐射武器和雷达之间的攻防对抗进行深入研究。当前雷达系统主要采用施加诱饵装置的方法抗反辐射武器攻击，这就涉及到雷达诱饵系统布站使用问题，那么如何在现代战场环境中对雷达诱饵系统进行布站、使用，找到最佳作战使用方法，达到最优的抗反辐射攻击效果就成为当前的现实战场应用需求。布站使用作战仿真的逼真度受样本量的选取直接影响，同时布站使用作战仿真的核心又是雷达保护概率的计算问题，样本量越大，置信度越高，而在外场实弹试验中试验的成本高、样本量非常有限，因此，不能对诱饵的诱偏效果进行高置信度评估。而全数字作战仿真具有仿真环境和过程可控、数据录取容易、仿真重复性好等外场实弹靶试所不存在的优点，因而雷达抗反辐射攻击作战评估的一项重要技术手段就是全数字作战仿真[1-5]。

雷达抗反辐射攻击诱饵布站使用作战仿真，针对如何有效提高抗反辐射武器攻击的能力、如何研究雷达和诱饵系统的布站使用方法、参数设置、布站间距、布站辐射源数目、移动诱偏源设置构建等抗摧毁布站使用方法，并对各种布站方式、战场态势下的雷达诱饵的作战能力和对抗效果进行验证、计算和结果评估，对相应布站使用作战仿真的合理性进行检验，得出作战仿真推演结果，为我军抗反辐射武器硬摧毁能力提供有效支撑[6-9]。

1 雷达抗反辐射攻击诱饵攻防对抗原理

1.1 反辐射导弹基本原理

作为最典型的反辐射武器，反辐射导弹是一种以雷达或其他电磁辐射源为攻击目标的导弹，与其他导弹的主要区别在于其引导系统不同。除具有一般导弹都有的战斗部、发动机、控制系统外，导引头是一被动雷达导引头，用以捕获和跟踪敌方雷达辐射信号源。被动雷达导引头（Passive Radar Seeker，PRS）是反辐射武器实现被动寻的制导的关键部件，起着探测目标、产生反辐射武器跟踪目标控制指令的作用，是反辐射武器的核心部分。目前反辐射武器大多采用单脉冲测向的被动雷达导引头，其测向原理是：两个以上的独立支路同时被动接收目标辐射信号，然后将这些信号加以比较给出目标角位置信息。通常对每个测向坐标平面都要采用两个独立的接收支路。由于反辐射导弹导引头的技术特点，使得被动雷达导引头的角度分辨力较差，在距离诱偏系统较远的地方，被动雷达导引头跟踪指向其天线口面处由多个点源合成的波阵面的法线方向，也就是说跟踪辐射源的能量中心。反辐射导弹攻击雷达诱饵阵地示意图如图1所示。

图1 反辐射导弹攻击雷达诱饵阵地示意图

1.2 雷达诱饵诱偏原理

有源诱偏技术是公认的对抗被动雷达导引头的有效方法之一。由于反辐射武器体积限制，PRS天线不能太大，这意味着其天线波束不可能很窄，此外有效捕获辐射源也要求天线波束必须有足够宽度，这是PRS的弱点，也是诱偏技术的突破点。

在多点源诱偏系统中，反辐射武器飞行过程中跟踪雷达和诱饵形成的能量中心。下面以两点源为例，说明诱饵对抗反辐射武器工作机理。反辐射武器在飞向目标的过程中，对雷达和诱饵之间的视角Δθ逐渐增加，当增加到某一角度时，反辐射武器的被动导引头能够将两者分辨开，并且开始跟踪其中一个目标O0（雷达）或O1（诱饵），此时的角度Δθ为分辨角ΔθR。两个目标源被分开后，反辐射武器以最大过载向2选择的一个目标O0或O1引导（自动跟踪）飞行，修正初始跟踪偏差，但这时刻到O的距离很近，反辐射武器受过载能力约束，最终以偏离目标（O0或O1）一定的距离落地，如图2所示。

图2 两点源诱偏示意图

2 反辐射武器攻击雷达诱饵飞行运动过程

2.1 反辐射武器攻击雷达诱饵飞行原理

雷达诱饵抗反辐射武器攻击过程中，被动导引头开机后，由于距离目标辐射源较远，各辐射源均在被动导引头的分辨角ΔθR范围内，被动导引头无法区分各辐射源，从而跟踪各辐射源形成的合成能量中心。在反辐射武器飞向目标的过程中，各辐射源与被动导引头瞄准方向之间的夹角逐渐增大，当其中某辐射源与瞄准方向之间的夹角大于或等于ΔθR/2时，导引头达到随遇平衡点，下一时刻该辐射源将不再对导引头构成威胁，但由于前期导引头的跟踪失误，导引头将修正跟踪误差以弥补跟踪失误。在多辐射源共同对抗反辐射武器的过程中，总会经过从多辐射源到单个辐射源的情况，最后选择一个目标进行攻击，由于反辐射武器飞行速度较高，在能够分辨出目标选择单个辐射源攻击时，往往距离已经很近了，其过载能力又有限，来不及修正初始跟踪偏差，最终会在偏离目标一定的距离落地。其飞行原理如图3所示，反辐射武器高度为H，攻击角度α（弹轴指向多辐射源合成的能量中心），雷达距离多辐射源合成能量质心O的距离为L。反辐射武器的最终弹着点为O1。在导引头随遇平衡位置上导引头分辨出目标位置，由于某一随机因素，导引头分辨出雷达（A点）或诱饵的方向，以最大机动过载aM向雷达（A点）转弯机动，受过载影响能够转过的最大水平距离S=OO1。

图3 反辐射武器攻击目标飞行运动原理

反辐射武器对雷达诱饵攻击的飞行运动过程中，时刻存在目标位置判别，导致瞄准方向的变化，从而导致每一时刻瞄准方向与速度方向的不确定，因此，反辐射武器时刻修正瞄准误差，修正自身的飞行轨迹，以实现摧毁目标的目的。为了实现对反辐射武器攻击雷达诱饵阵地的过程进行作战仿真，其关键是对反辐射武器的飞行运动过程进行模拟。反辐射武器在飞行过程中为了修正瞄准误差存在姿态的调整和旋转。为了对其飞行过程进行分析研究，本文将反辐射武器的飞行运动过程进行时间离散化，研究离散化时间序列的反辐射武器飞行状态，进行实时动态仿真，复现反辐射武器攻击雷达诱饵阵地时飞行运动过程。

2.2 反辐射武器飞行运动仿真

根据对反辐射武器的飞行运动过程进行时间离散化的原理[5]，其飞行状态示意图如图4所示，设tk时刻反辐射武器飞行运动至位置Ak（xk，yk，zk），此时导引头实测多辐射源能量中心位置与导引头所形成的方向为AkMk，而反辐射武器当前的飞行速度方向为AkMk-1，经过时间Δt，反辐射武器飞行至Ak+1（xk+1，yk+1，zk+1）。其中速度方向AkMk-1与瞄准方向AkMk间的夹角为αk，AkMk-1与AkAk+1间的夹角也就是导引头实际能够转过的角度为αz。

图4 反辐射武器飞行调整示意图

Mk-1和Mk分别是反辐射武器在tk-1和tk时刻的跟踪瞄准方向和地平面的交汇点，根据反辐射武器攻击目标的基本原理可以确定Mk-1和Mk两点的坐标，并用单位矢量将AkMk-1与AkMk的方向表示出来，分别为，由此可得反辐射武器在tk时刻飞行速度方向与导引头瞄准方向之间的夹角为：

Δt时间内，由反辐射武器飞行原理知，反辐射武器能够转过的最大角度为：

其中最大横向过载nmax为反辐射武器基本性能参数，为反辐射武器当前的飞行速度。根据反辐射武器攻击雷达诱饵的飞行原理，飞行速度方向是向导引头瞄准方向逼近的，所以（即必然落入Vk和所确定的平面内，因此，αz可以表示为：

通过计算得到αz之后，只需要将飞行速度旋转角度αz就可以得到下一时刻飞行速度的方向，即的方向是可以求得的。求得后，根据算法原理可以得到tk+1时刻反辐射武器所在的三维空间坐标（xk+1，yk+1，zk+1），从而仿真得到反辐射武器飞行过程中的轨迹点和最终落点。从而实现反辐射武器的飞行运动仿真，飞行运动仿真流程图如下页图5所示。

3 诱饵抗反辐射攻击布站使用作战仿真

雷达抗反辐射攻击诱饵布站使用作战仿真研究的主要对象是作战使用方法，整个作战仿真过程按照雷达参数分析、诱饵参数选取、布站态势图上推演以及效果计算的步骤开展，主要推演流程如下页图6所示。

图5 反辐射武器飞行运动仿真流程

图6 作战仿真推演流程

3.1 作战仿真想定

诱饵抗反辐射攻击布站使用作战仿真，需进行作战仿真的想定与态势较多，本文主要选取两类典型的作战仿真想定与态势进行论述，分别是四点源布站使用抗反辐射武器攻击和起伏地形下雷达诱饵布站使用抗反辐射攻击。

1）四点源布站使用作战仿真想定描述：蓝军战机搭载“哈姆”反辐射导弹等硬摧毁反辐射武器对我雷达诱饵阵地实施攻击，我方阵地配置警戒雷达，对敌方来袭攻击实施警戒，同时配置三部诱饵诱偏反辐射导弹，达到保护警戒雷达的目的，针对布站使用评估需求，该作战仿真设计四点源布站方式，雷达与诱饵间距300 m，雷达与诱饵系统对敌方来袭反辐射导弹实施有源诱偏干扰。达到将敌方反辐射导弹诱偏至无害区域的目的。态势如图7所示意。

图7 四点源布站使用作战仿真想定态势

2）考虑地形情况下雷达诱饵抗反辐射攻击作战仿真想定；针对雷达诱饵在实际布站中，观通站存在高低地形参数，利用仿真平台，开展针对拟布站使用的阵地，考虑地形参数进行抗反辐射攻击作战能力评估，在不同地形条件下对多波次来袭反辐射导弹的诱偏能力进行攻防对抗推演，形成基于生存概率的作战能力仿真和评估结果。

想定描述：蓝军战斗机搭载“哈姆”反辐射导弹对我布置在山地上的观通站实施攻击，观通站配置警戒雷达，对敌方来袭攻击实施警戒，同时配置诱饵系统诱偏反辐射导弹。我方观通站位于山间地形中，地形起伏不平，雷达诱饵阵地抗反辐射攻击基本态势示意图如图8所示。图中红色表示位置较高，蓝色表示位置较低。

图8 地形起伏下四点源布站使用作战仿真想定态势

3.2 作战仿真结果

1）四点源棱形布站使用作战仿真

仿真参数设置：地面共有4个雷达、诱饵辐射源。雷达位置为（0，0，0）m。3个诱饵与雷达成典型菱形布阵，间距为300 m，导弹初始速度为3 MHz，反辐射武器初始发射方向在一定范围内随机，并不完全对准地面某辐射源。由于攻防对抗双方的参数比较多，这里仅选择部分重要参数列出，雷达诱饵抗反辐射武器攻击作战仿真从模拟反辐射武器搜索截获目标辐射源的信号开始，在分辨出某个辐射源之后，开始最大过载机动转弯攻击，下页图9是四点源棱形布站作战仿真结果。

2）考虑地形起伏情况下雷达诱饵布站使用抗反辐射武器攻击作战仿真

图9 四点源棱形布站作战仿真结果

仿真参数设置：地面共有4个辐射源，包括3个诱饵和一部雷达。雷达位置位于由地形模拟生成的起伏地形条件下，3个诱饵与雷达大体成菱形布阵，间距为300 m左右，导弹初始速度为3 MHz，反辐射武器初始发射方向并不完全对准地面辐射源。雷达诱饵抗反辐射武器攻击作战仿真过程从模拟反辐射武器搜索截获到辐射源的信号开始仿真，在分辨出某个辐射源之后，开始最大过载机动转弯攻击，图10是起伏地形四点源棱形布站下单枚反辐射导弹攻击雷达诱饵阵地作战仿真结果。图11是起伏地形四点源棱形布站下100枚随机来袭反辐射导弹攻击雷达诱饵阵地作战仿真结果。图12是选取实际地形参数由地形模拟函数生成地形态势构成四点源棱形布站下100枚随机来袭反辐射导弹攻击雷达诱饵阵地作战仿真结果。

图10 起伏地形单枚反辐射导弹攻击布站阵地仿真结果

图11 起伏地形100枚反辐射导弹攻击阵地仿真结果

图12 某实际地形100枚反辐射导弹攻击阵地仿真结果

由上述作战仿真结果可以看出，整体作战仿真可实现对雷达配置3部诱饵、配置两部诱饵、设置地形参数、选取实际观通站进行抗反辐射攻击作战仿真打靶，可以得出，雷达生存概率、各诱饵生存概率、全系统联合生存概率受雷达诱饵布站方式、布站间距、布站地形、反辐射导弹主要参数、雷达诱饵系统主要参数的影响，总结作战仿真结果可以得出针对某型雷达抗反辐射攻击诱饵的布站使用原则，并可改变参数设置实现扩展到针对雷达诱饵阵地的布站使用合理性与作战效果的先行校验。

4 结论

本文研究了雷达诱饵抗反辐射攻击布站使用作战仿真，可开展各种不同布站使用方法下的作战仿真推演验证，以三维态势显示，直观反映反辐射武器攻击目标时的运动过程，为试验、科研人员进行数据分析，结果评估，为验证雷达诱饵系统布站使用战法的合理性提供理论和数据支撑。

本文研究结果可以作为部队抗反辐射攻击布站使用的参考，为部队在布站间距、布站方式、诱偏源个数选取、布站阵型、布站地形等方面提供指导，为部队实际布站使用提供了快捷准确的新方法，为我军抗反辐射武器硬摧毁能力提供有效支撑。