雷达网对电子干扰飞机的测向跟踪方法

发表时间:2020/7/3   来源:《科学与技术》2020年1月3期   作者:赵勇 张宁
[导读] 针对实施压制性干扰的电子干扰飞机,提出了雷达网对其进行测向定位与跟踪的方法

         摘要:针对实施压制性干扰的电子干扰飞机,提出了雷达网对其进行测向定位与跟踪的方法。首先,比较了压制性和欺骗性2类电子干扰的实现原理,分析了两者在作战使用中优缺点,提出了对实施压制性干扰的电子干扰飞机进行测向跟踪的需求;接着,根据多种情况下测向交叉定位的定位误差分析,给出了测向站布阵最优方法;然后,分析了影响测向交叉定位的各种不利因素,提出了精确计算定位点和滤波跟踪方法,辅助时差测距方法估计干扰源高度,并结合实际应用场景提供了虚警抑制的多种技术途径;最后,通过仿真分析表明该方法的定位跟踪效果。
         关键词:测向;无源定位;跟踪;方法
         引言
         远距离支援干扰是现代战争中对抗地面防空雷达网的重要手段,干扰效果直接影响到攻击飞机编队的生存和战斗力的发挥,甚至会由此影响到战争的进程和结果,其对现代战争的重要性在近些年来发生的海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争及伊拉克战争等中清楚地显现出来。随着雷达电子战技术、战术的不断进步,传统的单对单的简单对抗态势已逐渐发展到单/多架电子干扰飞机对抗整个防空雷达网的态势。雷达网在充分发挥各单部雷达能力的基础上,把多部不同体制、不同频段、不同工作模式、不同极化方式的雷达适当部署,相互链接构成网络,借助于信息融合技术使其整体作战能力得到极大提高,特别是在电子战背景下,雷达网的作战能力更是得到了充分体现。噪声压制式干扰是远距离支援干扰中经常采用的一种有源干扰方式,其作战对象主要是防空预警网中的警戒雷达、搜索雷达等,在复杂的电磁环境下,如何有效地分析和评估噪声压制式远距离支援干扰对抗地面防空雷达网的效果具有重要的意义。
         1电子干扰测向
         电子干扰包括压制性和欺骗性2类干扰。压制性干扰分为瞄准式、阻塞式和扫频式3种干扰。瞄准式干扰是对固定方向、固定频率辐射源的干扰,具有能量集中和干扰距离远的特点;阻塞式干扰是对某方向一个频段内辐射信号的干扰,可对一定范围内的雷达频率实现遮断,可有效对付雷达跳频;扫频式干扰具有窄的瞬时干扰带宽,干扰中心频率在较宽频段内快速扫描并且连续变化,该干扰具有干扰功率集中和干扰频带宽的双重优点。欺骗性干扰,先由侦察系统截获、分选和识别雷达信号,再由干扰机模拟雷达目标信号向雷达辐射。相对于欺骗性干扰,压制性干扰的技术性要求低,操作较简单,且能对地面雷达网产生致盲式效果,故仍是电子干扰飞机常采用的干扰方式。针对压制性干扰设置干扰带判别门限,采用雷达回波逆程分析方法,可从雷达视频信号中提取出干扰噪声的功率、干扰带中心方位和方位宽度,从而实现对干扰的测向,电子干扰测向检测效果如图1所示。雷达对电子干扰飞机压制性干扰的测向通常用方向性天线实现,即窄辐射波瓣图天线,接收的信号最强时天线所指方向即电子干扰机方向。测向精度与雷达天线孔径尺寸有关,天线孔径越大,波束宽度越窄,测角精度则越高。雷达对干扰的测角方向通常在一个均值附近,按照正态分布随机波动。


        
         2干扰的影响途径
         2.1有源压制式干扰影响途径
         干扰机对雷达实施有效有源压制式干扰时要从满足时间域、空间域、频率域3个基本方面的要求。其中对抗双方在时间域对抗的效能由干扰时机选择子模块决定,在频率域对抗的效能可以集中体现为干扰信号进入雷达接收机的概率Pj,在空间域展开的对抗包含了双方其它对抗措施,它的作战效能可以集中体现为对干信比J/S的影响,而搜索雷达发现目标的概率或跟踪雷达测量目标精度直接受干信比J/S的制约。对于搜索工作状态雷达而言,只用雷达目标发现概率的平均下降程度这一个参数半静态地、综合地考虑Pj和J/S的影响;对于跟踪工作状态雷达而言需要从时间上动态考虑干扰效果的影响。分析有源压制干扰破坏对跟踪雷达正常工作状态的步骤是:在干扰实施过程中,对每个仿真时间帧以概率Pj判断跟踪雷达是否受到干扰,如果判断受到干扰,则跟踪雷达将在一个系统反应时间内(在作战想定设置中由跟踪雷达系统性能确定)其跟踪误差由上述干信比J/S决定,并且后续仿真时间帧内受到的压制式干扰效果的持续干扰作用按时间顺延。
         2.2有源欺骗式干扰影响途径
         对搜索雷达考虑假目标欺骗式干扰对雷达目标发现概率的影响,对跟踪雷达考虑对距离、角度、速度欺骗式干扰对雷达相应类型波门保持跟踪状态和跟踪误差的影响。干扰机对雷达实施有效有源欺骗式干扰时要满足时间域、空间域、频率域和干扰样式4个基本方面的要求。其中时间域、频率域的影响途径同1.1节,空间域的影响途径是判断雷达接收到的有源欺骗式干扰功率超过指定干信比J/S≥Kjc时,判断欺骗式干扰有效,否则无效。干扰样式的影响途径是在满足上述时间域、频率域和空间域3个基本方面的要求时,通过欺骗式干扰对策得益矩阵,查表得到雷达受欺骗式干扰的概率Pc,对于雷达抗欺骗式干扰和欺骗式干扰机的各种对抗措施而言,双方在实战中采取那种对抗措施要视对方工作情况和已方侦察系统识别对方工作状态能力才能确定,为了在航空武器装备论证仿真系统中能够体现出电子干扰仿真模块和雷达系统仿真模块中对抗双方进行欺骗式对抗的能力强弱,同时简单地体现动态对抗过程和简化仿真计算,令雷达和干扰机在各自的一个平均全系统反应时间(包括各自侦察系统识别对方工作状态和改变对抗措施时间,在作战想定中预先确定)内只可选择此类抗干扰措施中的一种,并预先确定雷达和干扰机各自选择最优对抗措施的概率。
         结语
         本文根据测向交叉定位原理提出对1个或多个干扰源进行定位与跟踪的方法。先根据等腰三角形布阵测量最优的原理,从多部受干扰的雷达中优选出3部雷达进行交叉定位计算,以达到最佳定位精度;然后,根据干扰飞机真实位置形成的交叉定位点密度最大原理,进行动态虚警抑制;还提供了干扰侦察信息相关和战术干预方法,以提高多站多目标环境下虚警抑制方法的实用性。采用点迹航迹配对和航迹滤波方法进行定位点的二次处理,实现对干扰源的精确跟踪;辅助采用时差测距方法,对干扰飞机进行高度估计。仿真试验结果表明,本文方法适用于多站多目标环境,实用性佳。
         参考文献
         [1]刁联旺,王晓璇,张桂林.二站纯方位定位误差的近似贝叶斯估计口].指挥信息系统与技术,2014,5(4):43—47.
         [2]黄山良,卜卿,梅发国,等.防空探测预警系统与技术[M].北京:国防工业出版社,2015:137一138.
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