王　雋，許海龍，周水樓

（海軍裝備研究院，北京100161）

艦載舷外雷達(dá)有源誘餌布放高度研究

王雋，許海龍，周水樓

（海軍裝備研究院，北京100161）

艦載舷外雷達(dá)有源誘餌是對(duì)抗現(xiàn)代先進(jìn)反艦導(dǎo)彈的有效方式，引起各個(gè)國(guó)家的關(guān)注重視。艦載舷外雷達(dá)有源誘餌通過有源欺騙干擾方式模擬被掩護(hù)艦船的雷達(dá)信號(hào)特征，引誘或欺騙敵跟蹤和制導(dǎo)雷達(dá)。根據(jù)艦載舷外雷達(dá)有源誘餌的干擾機(jī)理，研究舷外雷達(dá)有源誘餌的最佳布放高度等布放策略，對(duì)部隊(duì)作戰(zhàn)使用和部隊(duì)訓(xùn)練具有一定的參考價(jià)值。

雷達(dá)有源誘餌；布放高度；質(zhì)心干擾

艦載舷外雷達(dá)有源誘餌通過有源欺騙干擾方式模擬被掩護(hù)艦艇的雷達(dá)信號(hào)特征，引誘或欺騙敵跟蹤和制導(dǎo)雷達(dá)［1］。本文通過分析艦載舷外雷達(dá)有源誘餌的干擾機(jī)理和技術(shù)特點(diǎn)，利用之前建立的艦載電子戰(zhàn)反導(dǎo)防御仿真系統(tǒng)［2］，重點(diǎn)研究艦載舷外雷達(dá)有源誘餌的典型布放高度，為充分發(fā)揮艦載舷外雷達(dá)有源誘餌的作戰(zhàn)效能提供參考。

1　艦載舷外雷達(dá)有源誘餌工作過程分析

艦載舷外雷達(dá)有源誘餌工作過程［3］如下。

1）偵察探測(cè)。艦載電子對(duì)抗偵察設(shè)備（ESM設(shè)備）或雷達(dá)探測(cè)到有高速逼近的小目標(biāo)時(shí)，對(duì)來襲威脅實(shí)施告警。

2）戰(zhàn)術(shù)決策。依據(jù)艦艇導(dǎo)航設(shè)備、風(fēng)力風(fēng)向傳感器、羅經(jīng)儀提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)作戰(zhàn)準(zhǔn)則，自動(dòng)選擇合適發(fā)射方向的誘餌，裝訂必要的參數(shù)。

3）誘餌發(fā)射。觸發(fā)發(fā)射管的有源誘餌電池、點(diǎn)火助推火箭發(fā)射飛行。

4）開傘工作。誘餌飛行至設(shè)定地點(diǎn)開傘，天線按設(shè)定方向調(diào)整指向，實(shí)施對(duì)反艦導(dǎo)彈的誘騙干擾。

5）失效落水。誘餌工作時(shí)間主要取決于誘餌的留空時(shí)間，誘餌下落入水，則誘餌失效。

2　艦載舷外雷達(dá)有源誘餌干擾機(jī)理研究

2.1干擾原理

本文研究的艦載舷外雷達(dá)有源誘餌干擾原理與箔條質(zhì)心的作用原理基本相同［4-6］。主要通過轉(zhuǎn)發(fā)放大敵方雷達(dá)的信號(hào)，與水面艦艇的回波信號(hào)共同作用來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈誘偏，直至導(dǎo)彈跟蹤攻擊誘餌假目標(biāo)［7］。在質(zhì)心效應(yīng)形成的初始時(shí)刻，雷達(dá)已經(jīng)穩(wěn)定跟蹤艦艇目標(biāo)，天線波束中心指向艦艇的回波反射中心（設(shè)與幾何中心重合）。艦載舷外雷達(dá)有源誘餌發(fā)射后開始工作，有效實(shí)施誘騙干擾的前提條件是誘餌布放的位置需要與目標(biāo)艦艇處于末制導(dǎo)雷達(dá)的同一個(gè)波束內(nèi)，且誘餌假目標(biāo)的等效雷達(dá)截面積通常要大于目標(biāo)艦的反射面積的1倍以上，這時(shí)末制導(dǎo)雷達(dá)將跟蹤目標(biāo)與誘餌回波的能量中心，即質(zhì)心，從而偏離目標(biāo)［8-9］。

質(zhì)心干擾的示意圖如圖1所示，制導(dǎo)雷達(dá)的波束角為θ0.5；誘餌與目標(biāo)對(duì)雷達(dá)的張角為θ，其中，質(zhì)心與目標(biāo)對(duì)雷達(dá)的張角為θ1，質(zhì)心與誘餌對(duì)雷達(dá)的張角為θ2，θ1+θ2=θ；目標(biāo)的雷達(dá)反射面積σ1，反射的雷達(dá)波能量為P1；誘餌發(fā)射的功率為P2，相當(dāng)于存在一個(gè)截面積為σ2的目標(biāo)反射的能量。由質(zhì)心原理和文獻(xiàn)［10］可知：

當(dāng)壓制系數(shù)σ2/σ1≤1時(shí)，導(dǎo)彈最終跟蹤艦艇；

當(dāng)壓制系數(shù)σ2/σ1≥1.5時(shí)，導(dǎo)彈最終跟蹤誘餌；

當(dāng)壓制系數(shù)1＜σ2/σ1＜1.5時(shí)，導(dǎo)彈最終跟蹤哪個(gè)目標(biāo)是等概率隨機(jī)的。

圖1　艦載舷外雷達(dá)有源誘餌干擾示意圖Fig.1 Jamming sketch map of off-board radar active decoy

2.2動(dòng)態(tài)干擾過程

圖2　艦載舷外雷達(dá)有源誘餌干擾過程分析圖Fig.2 Jamming process analysis diagram of off-boardADR

假設(shè)末制導(dǎo)雷達(dá)的跟蹤波束服從函數(shù)f（x）=sin2x/x2分布，跟蹤波束的寬度θ=5°～6°，A、B波束交叉點(diǎn)位于3dB處，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈來襲時(shí)導(dǎo)彈離艦艇距離 S=12km，導(dǎo)彈速度 300m/s，艦艇 RCS為1.3×104m2，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌橫向布放位置250m，艦艇不橫向機(jī)動(dòng)。

導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)的跟蹤過程如下：A波束接收到的信號(hào)強(qiáng)度為EA，B波束接收到的信號(hào)強(qiáng)度為EB，EA＞EB時(shí)，跟蹤軸將向A波束方向偏轉(zhuǎn)，直至EA=EB穩(wěn)定跟蹤；EA＜EB時(shí)，跟蹤軸將向B波束方向偏轉(zhuǎn)，直至EA=EB穩(wěn)定跟蹤。從末制導(dǎo)雷達(dá)鎖定跟蹤艦艇到誘餌成功干擾后末制導(dǎo)雷達(dá)偏離艦艇轉(zhuǎn)而跟蹤誘餌假目標(biāo)的過程分為以下5個(gè)階段。

a1階段：來襲導(dǎo)彈鎖定艦艇。

a2階段：艦艇發(fā)現(xiàn)來襲導(dǎo)彈后，誘餌發(fā)射，11 s到達(dá)預(yù)定位置，開始釋放假目標(biāo)信號(hào)，此時(shí)導(dǎo)彈離艦艇距離S=8.7km，誘餌與艦艇在雷達(dá)天線處的張角約為1.7°，在該距離上誘餌的RCS=4×105m2，艦船的RCS=1.3×104m2，EA=4×105×0.9+1.3×104×1/2，EB=4×105×Δ+1.3×104×1/2，Δ 為 小 量 ，顯然EA＞EB，RCS誘餌/RCS船=30，雷達(dá)天線跟蹤軸將直指誘餌。

a3階段：當(dāng)導(dǎo)彈飛行至離艦艇距離S=4.776km，誘餌的RCS=1.87×105m2，誘餌與艦艇在雷達(dá)天線處的張角約為3°，由EA≈EB的穩(wěn)定跟蹤條件計(jì)算得此時(shí)誘餌偏離跟蹤軸約-0.06°，艦艇位于B波束頂點(diǎn)。

a4階段：當(dāng)導(dǎo)彈飛行至離艦艇距離S=2.4km時(shí)，誘餌的RCS=4×105m2，誘餌與艦艇在雷達(dá)天線處的張角約為6°，根據(jù)EA≈EB的穩(wěn)定跟蹤條件計(jì)算得此時(shí)誘餌彈偏離跟蹤軸約-0.5°，艦艇位于B波束半波束位置。

a5階段：當(dāng)導(dǎo)彈飛行至離艦艇距離S=1.6km時(shí)，誘餌的RCS=1.3×104m2，誘餌與艦艇在雷達(dá)天線處的張角約為90°，根據(jù)EA≈EB的穩(wěn)定跟蹤條件計(jì)算得知：此時(shí)導(dǎo)彈跟蹤軸穩(wěn)定指向誘餌方向，導(dǎo)彈與艦艇的橫向距離約為250m。故在S=1.6km時(shí)，可以認(rèn)為艦艇已擺脫導(dǎo)彈跟蹤，干擾獲得成功。

若艦艇橫向機(jī)動(dòng)，則將在大于1.6km距離時(shí)擺脫導(dǎo)彈跟蹤波束。

3　艦載舷外雷達(dá)有源誘餌布放高度研究

通過艦載舷外雷達(dá)有源誘餌使用過程和干擾機(jī)理分析可知，為保證艦載舷外雷達(dá)有源誘餌的干擾效能，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌在下落和導(dǎo)彈由遠(yuǎn)逐漸逼近艦艇的過程中，應(yīng)始終保證在導(dǎo)彈俯仰波束寬度內(nèi)，并保證能夠可靠接收導(dǎo)引頭雷達(dá)信號(hào)并有效復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾信號(hào)，如圖3所示。這就須要恰當(dāng)選擇誘餌布放高度。誘餌的布放高度主要與誘餌下降速度、導(dǎo)引頭俯仰波束寬度（θ）、導(dǎo)彈速度、系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間和發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈時(shí)的彈目距離等有關(guān)［12-13］。

圖3　導(dǎo)彈視場(chǎng)與誘餌位置示意圖Fig.3 Sketch map of missile field view and decoy position

目前，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌主要由艦載ESM設(shè)備引導(dǎo)布放，而ESM設(shè)備無法提供導(dǎo)彈目標(biāo)的距離和速度信息。因此，須要研究一個(gè)典型布放高度來適應(yīng)不同開機(jī)距離和不同速度的導(dǎo)彈。筆者在前期工作中計(jì)算得出典型布放高度為150m，下面就重點(diǎn)分析這個(gè)典型布放高度對(duì)不同類型導(dǎo)彈的有效干擾時(shí)間。

仿真計(jì)算的假設(shè)條件如下：

1）反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)導(dǎo)引頭的俯仰波束寬度為5°；

2）反艦導(dǎo)彈的速度：亞音速為300m/s；超音速為800m/s；

3）反艦導(dǎo)彈飛行高度為10m；

4）誘餌開傘后的下降速度為3m/s；

5）從艦載電子對(duì)抗偵察設(shè)備（ESM）發(fā)現(xiàn)反艦導(dǎo)彈到誘餌布放到位開始工作所需時(shí)間為11 s；

6）誘餌布放到位時(shí)反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)導(dǎo)引頭已跟蹤鎖定艦船；

7）誘餌干擾方式為質(zhì)心干擾。

分析情況1：艦載ESM設(shè)備在8km發(fā)現(xiàn)亞音速反艦導(dǎo)彈，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌布放到位開傘工作時(shí)距離反艦導(dǎo)彈4.7km，開傘工作高度150m。從圖4可以看出，反艦導(dǎo)彈飛行至距離誘餌800m左右時(shí)，誘餌脫離導(dǎo)引頭3dB波束俯仰視場(chǎng)，此時(shí)反艦導(dǎo)彈基本失去再次搜索捕獲目標(biāo)的能力。艦載舷外雷達(dá)有源誘餌有效誘偏工作時(shí)間約為13 s。

分析情況2：艦載ESM設(shè)備在12km發(fā)現(xiàn)亞音速反艦導(dǎo)彈，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌布放到位開傘工作時(shí)距離反艦導(dǎo)彈8.7km，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌開傘高度150m。從圖5可以看出，導(dǎo)彈飛行至距離誘餌在300m左右時(shí)，誘餌脫離導(dǎo)引頭3dB波束俯仰視場(chǎng)，此時(shí)反艦導(dǎo)彈基本失去再次搜索捕獲目標(biāo)的能力。艦載舷外雷達(dá)有源誘餌有效誘偏工作時(shí)間約為28 s。

圖5　艦載舷外雷達(dá)有源誘餌高度與導(dǎo)引頭視場(chǎng)分析圖（12km）Fig.5 Analysis diagram of off-boardADR height and seeker field view（12km）

分析情況3：艦載ESM設(shè)備在20km發(fā)現(xiàn)超音速反艦導(dǎo)彈，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌布放到位開傘工作時(shí)距離反艦導(dǎo)彈11.2km，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌開傘高度150m。從圖6可以看出，導(dǎo)彈飛行至距離誘餌在800m左右時(shí)，誘餌脫離導(dǎo)引頭3dB波束俯仰視場(chǎng)，此時(shí)反艦導(dǎo)彈基本失去再次搜索捕獲目標(biāo)的能力。艦載舷外雷達(dá)有源誘餌有效誘偏工作時(shí)間約為13 s。

圖6　艦載舷外雷達(dá)有源誘餌高度與導(dǎo)引頭視場(chǎng)分析圖（20km）Fig.6 Analysis diagram of off-boardADR height and seeker field view（20km）

分析情況4：艦載ESM設(shè)備在25km發(fā)現(xiàn)超音速反艦導(dǎo)彈，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌布放到位開傘工作時(shí)距離反艦導(dǎo)彈16.2km，艦載舷外雷達(dá)有源誘餌開傘高度150m。從圖7可以看出，導(dǎo)彈飛行至距離誘餌在600m左右時(shí)，誘餌脫離導(dǎo)引頭3dB波束俯仰視場(chǎng)，此時(shí)反艦導(dǎo)彈基本失去再次搜索捕獲目標(biāo)的能力。艦載舷外雷達(dá)有源誘餌有效誘偏工作時(shí)間約為20 s。

圖7　艦載舷外雷達(dá)有源誘餌高度與導(dǎo)引頭視場(chǎng)分析圖（25km）Fig.7 Analysis diagram of off-boardADR height and seeker field view（25km）

通過上述分析計(jì)算可以看出，在只有艦載ESM設(shè)備信息引導(dǎo)的前提下，下降速度為3m/s的艦載舷外雷達(dá)有源誘餌，在典型布放高度150m時(shí)，基本可以滿足作戰(zhàn)使用要求，但誘餌有效工作時(shí)間較短。如果可以借助艦艇上的其他有效探測(cè)信息（比如雷達(dá)主動(dòng)探測(cè)信息）進(jìn)行引導(dǎo)，由于可以提供導(dǎo)彈目標(biāo)距離和速度等參數(shù)，就可以在導(dǎo)彈開機(jī)距離較遠(yuǎn)時(shí)，誘餌布放高度高一些，開機(jī)距離較近時(shí)，布放高度低一些，通過更為精確的控制誘餌發(fā)射時(shí)機(jī)和布放高度，干擾效果會(huì)更好。

4　結(jié)束語(yǔ)

艦載舷外雷達(dá)有源誘餌的布放策略（布放時(shí)機(jī)、布放高度和布放距離）受風(fēng)、導(dǎo)彈來襲方向和艦船機(jī)動(dòng)等很多因素的制約，具體的布放策略應(yīng)該由當(dāng)時(shí)的具體作戰(zhàn)環(huán)境決定。只有綜合利用艦載ESM設(shè)備信息和雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)航跡等信息，掌握整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)并充分考慮艦載舷外雷達(dá)有源誘餌布放位置和發(fā)射時(shí)機(jī)的原則，才能最大限度發(fā)揮艦載舷外雷達(dá)有源誘餌的作戰(zhàn)能力。

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Research on the Deploy Altitude of Off-Board Radar Active Decoy

WANG Jun，XU Hailong，ZHOU Shuilou
（Naval Academy of Armament，Beijing 100161，China）

The Off-board Radar Active Decoy（ADR）is an effective measure to counter the modern advanced anti-ship missiles，and attracts the attention of each country.The ADR uses unique technology to produce a powerful jamming sig?nal，seducing the missile away from the ship towards the decoy.According to the jamming theory and technical characteris?tic of ADR，in this paper，the best deploy altitude to deploy ADR was studied，which had some reference value to force training.

radar active decoy；deploy altitude；centroid jamming

TN97

A

1673-1522（2015）06-0516-05DOI：10.7682/j.issn.1673-1522.2015.06.004

2015-07-18；

2015-09-24

王雋（1977-），女，工程師，碩士。