多无人机对组网雷达的协同干扰策略

刘长文 文桂龙 左攀攀

摘要：为了能够有效准确地避免对组网雷达实施的干扰，文章提出一种能够利用假目标欺骗组网雷达从而有效保护实际目标无人机安全的航迹规划方法，建立了多个模型完成多无人机对组网雷达的协同干扰，建立并完善了定高飞行模式条件下的假目标与目标无人机之间的运动关系模型，并采用枚举法进行无人机横截面的切割．

关键词：组网雷达：目标欺骗：协同干扰：运动模型

中图分类号：TP391；TN955

文献标志码：A

0 引言

组网雷达系统是利用多部空间位置分布不同而覆盖范围相互重叠的雷达的观测或判断来实施搜索、跟踪和识别目标的系统，具有更强的实时搜索、识别目标等能力[1-3]。如何突破组网雷达监控区域成为各作战单位急需解决的问题[4]。

目前，国内很多雷达学者们一直都致力于對雷达网中虚假航迹规划及欺骗干扰等技术及关键的共性技术体系进行探索及研究，例如杨忠等[5]首先系统地提出一种可以基于集中虚假航迹规划研究和分布虚假航迹规划的雷达网航迹欺骗干扰技术，通过CJPS模块对启动时间进行了统一，对轨迹数据进行了插值，可以形成单一的虚假轨迹。李小波等[6]对多机协同作战的飞行器的飞行航迹条件进行了优化，首先在几何关系图上优化了欺诈干扰飞机的飞行运动控制条件，该数学模型可以在一定条件下提高干扰成功率。本文将利用假目标对无人机模型实施航迹欺骗干扰，实践证明该模型可靠。

1 干扰策略建模

1.1 假目标和无人机运动模型

飞行器编队系统通常要由五十多架小型的飞行器编队共同组成，在具体分析飞行器编队模型问题之前，首先设3个雷达坐标点分别取值为（xr．yr，zr），i =p时则表示编队第一个雷达假定目标，i=ui，时则表示编队中第j架无人机，r．表示i坐标点到第一个雷达目标间的最大平均垂直径向距离，p．则表示最大平均雷达俯仰角，φ。表示为平均方位角，β。表示为无人机平均航向角，hi，则表示为平均飞行高度。直角坐标系条件下的无人机目标和地面假目标飞行器之间在做定向高抛飞行动作后形成的空间运动坐标关系如图1所示。

解得无人机目标和假无人机目标的运动参数：

1.2无人机轨迹优化模型

定义假目标干扰区域是指假目标在雷达有效探测目标区域内分布的空域，假目标雷达干扰目标区域的几何形状是一个截尾扇形区域．J，为假目标无人机，R为实际中的真实雷达，a…为假目标最小方位角，a为目标最大方位角，其余参数与上文相同，两虚线弧线段被包围的区域即为假目标的干扰区域，如图2所示。

2 实验结果与分析

2.1 实验仿真设计

计算机仿真实验主要验证算法的合理性。给定的一条信道可以包含在连续至少20个时刻周期内传输的有源和虚假有源目标航迹位置坐标信息，时间间隔10 s。欺骗雷达轨迹是一个由至少9架无人机所组成的编队，最大的雷达作用点距离一般均为150 km。

2.2 实验结果与评估

给定20个时刻的虚假目标位置坐标信息与雷达的坐标位置，采用分割法将海拔2 000 m-2 500 m的垂直高度范围内每500 m-立体平面区域内按与Im等高距离进行横截面垂直切割，共形成500个立体横截面．100条切割直线将分别平行与每500个立体横截面相交，可得H{在横截面上拥有等距离最多的点的个数为最优立体区域，得到5个局部最优三维坐标连线图，将得到的5个立体区域以固定2 500 m的高度进行横向切割，形成连线散点图，虚假目标位置坐标信息在雷达的坐标位置如图3所示。

用最少数量的无人机来满足虚假目标航迹，现有20个时刻的虚假目标信息位坐标置、5部雷达，则共形成100个坐标位置，因为至少需要3部雷达同一时刻识别信息，才能产生虚假航迹，让无人机平均速度控制在120 km/h - 180 km/h即可，得到合理的虚假点如表1所示。

根据得到的数据，文章已对5个雷达区上的无人机的数量进行了随机分配，具体数据如表2所示。

针对组网雷达系统和干扰能力极强的技术特点，分析人员得出通过该系统多目标无人机系统的协同干扰手段对组网雷达目标进行航迹欺骗可行。

3 结语

本文系统分析研究了如何实现利用假目标欺骗技术对多旋翼无人机雷达实施航迹欺骗的协同干扰，建立了多个模型并初步实现了利用多旋翼无人机雷达对组网雷达系统实施欺骗的协同干扰，符合实际运动规律，模型具有很好的通用性和可推广性。

参考文献

[1]郭淑芬，余国文，熊鑫，等．基于无人机协同的航迹欺骗干扰方法研究[J]．空军预警学院学报，2018（1）：44-54．

[2]宋济慈．组网雷达仿真与对抗技术研究[D]．长沙：国防科学技术大学．2013．

[3]赵艳丽，王雪松，王国王，等．多假目标欺骗干扰下组网雷达跟踪技术[J]．电子学报，2007（3）：455-458.

[4]张帅．分布式雷达抗干扰与目标检测方法研究[D]．成都：电子科技大学，2017．

[5]杨忠，王国宏，孙殿星．雷达网航迹欺骗干扰协同规划技术[J]．指挥控制与仿真，2015（ 6）：45-59.

[6]李小波，孙琳，周青松，等．多机协同的组网雷达欺骗干扰航迹优化[J]．现代防御技术，2016（6）：44-49．

（编辑 王雪芬）