機載拖曳式雷達有源誘餌對抗方法研究與仿真

農春麗

(西安電子科技大學電子工程學院，陜西西安710071)

拖曳式雷達有源誘餌(Towed Radar Active Decoy，TRAD)干擾是一種新的自衛干擾方式，它是指由空中運動的飛機通過拖纜牽引、對敵方威脅雷達產生射頻干擾的一種特殊電子裝備。當飛機使用拖曳式雷達有源誘餌時，由于出現了第二個射頻源，所以導彈的角度誤差會發生畸變。如果飛機和拖曳式誘餌在距離、速度或角度上分辨不出來，那么導彈導引頭的響應會成為兩個RF源的復雜函數，這將產生一個角度誤差，從而增加了導彈的脫靶距離，提高了飛機的生存能力［1］。因此拖曳式誘餌已成為飛機躲避精確制導導彈的有力手段之一。

1 拖曳式誘餌工作原理

如果將載機散射回波作為一個源，則最簡單的非相干干擾方法就是在載機附近配置一個干擾源，如圖1所示。

圖1 非相干干擾示意圖

假設該干擾源與載機回波的時間差、頻率差、角度差、功率比分別為Δt，Δfd，Δθ，KJ，末制導雷達的距離、多普勒頻率、角度分辨力分別為δR，δfd，δθ，根據非相干干擾原理，應滿足

由此形成末制導雷達的穩態角度偏差dθ為

式(1)中的3個約束條件用以保證末制導雷達在距離、速度和角度上都不能分辨目標回波和干擾信號，從而將載機與干擾源當成一個“虛擬目標”進行跟蹤和引導。式(2)則是在此約束條件下得到的跟蹤方向與載機之間的角度偏差，它主要取決于功率比KJ。

TRAD作為一種載機外干擾源，通過拖曳線與載機相連，能逼真地模擬載機的航速、航向及雷達反射特性，使一般單脈沖雷達導引頭的跟蹤系統無法通過運動特性來區分載機和誘餌。在中遠距離上，無論是迎頭、尾追還是截擊，載機回波信號與誘餌干擾信號的多普勒頻率差與距離差，以及彈機連線與彈誘連線的張角分別小于普通單脈沖導引頭雷達的多普勒頻率分辨率、距離分辨率以及角度分辨率，即滿足式(1)的條件，導引頭較難分辨載機回波信號與誘餌干擾信號，因此，干擾信號較容易捕獲導引頭的跟蹤波門。當導彈運動到一定位置后，也可以通過載機機動形成載機、誘餌、導彈之間的三角態勢后，總有一個不滿足式(1)的時刻，而且通常是出現角度可分辨的情況Δθ＞δθ，此時單脈沖末制導雷達將按照該時刻前載機回波與干擾信號功率比的概率，選擇某個方向繼續跟蹤。顯然如果此時干擾功率高于目標回波信號功率的概率越大，末制導雷達跟蹤拖曳誘餌的概率也越大。

2 測量抗拖曳式誘餌干擾的分析與仿真

2.1 可行性分析

通過第一節拖曳式誘餌干擾工作原理分析可知，拖曳式誘餌作用是使末制導雷達在距離、速度和角度上都不能分辨目標回波和干擾信號，從而將目標與干擾源當成一個“虛擬目標”進行跟蹤和引導。為通過減小雷達天線波束寬度，提高雷達的角度分辨率抑制拖曳式誘餌的干擾不可行時，因為雷達天線波束越小，載機逃逸出雷達天線波束照射范圍的幾率也會相對增大。所以需要尋找其他的方法，使雷達在天線波束寬度在不變的條件下仍然能夠分辨出載機和誘餌。

由于TRAD與載機的運動特性一致，在中遠距離上，彈機連線與彈誘連線的張角較小，導彈——載機的相對速度與導彈——誘餌的相對速度幾乎相同。但隨著距離的接近，兩者對導彈的張角逐漸增大，相對速度差也越來越大。這時如果導引頭的速度分辨力較高，進行頻譜分析時，將可以觀察到單根譜線逐漸分離成兩根，進而對兩者進行分辨。一般兩者速度相差兩個速度分辨單元寬度時，導引頭即可分辨出載機與誘餌［2］。

速度選通角度測量方法是指在進行單脈沖測角前，首先進行速度跟蹤，只有當速度跟蹤上目標后才進行角度測量，此時角度測量僅在特定速度回波信號的單元做角度測量，因此經過速度選通，干擾信號在頻域被截斷，干擾信號損失Δfj/Δfd倍，其中Δfd為雷達的多普勒頻率分辨率。若干擾信號與雷達速度跟蹤的信號不在同一個速度單元，干擾信號則被完全抑制。

PD雷達具有速度測量的能力，并且改變雷達參數可以提高多普勒分辨率，達到速度高分辨的要求。如果在分離點前，PD雷達就已經從頻率上分辨出目標和誘餌，配合速度選通角度測量，就可以消除誘餌對導引頭單脈沖測角系統的干擾［3－4］。

2.2 仿真與分析

針對導彈迎頭攻擊的作戰場景，載機的多普勒速度會小于誘餌的多普勒速度。在進行頻譜分析時，兩根譜線中頻率較高的一根屬于誘餌，此時將回波信號通過一個帶通或低通濾波器，濾除頻率較高的譜線后再進行角度測量便能夠削弱誘餌對導引頭單脈沖測角系統的影響。

仿真初始時刻以攔截導彈發射點為坐標原點，導彈飛行速度1 000 m/s，初始時刻導彈入射角與導引頭速度矢量均為40°，雷達發射功率Pt=1 000 W，目標方向導引頭發射天線增益Gt=36 dB，目標方向導引頭接收天線增益Gr=36 dB，導引頭工作波長λ=0.03 m，目標雷達截面積σ=3 m2，采用不起伏模型，雷達發射機和接收機綜合損耗分別為γT=1 dB，γR=1 dB，導引頭半功率波束寬度為3°，比例導航系數取3，彈目初始距離R=7 000 m，中放增益G=60 dB，導彈跟蹤下限cT/2=150 m，導彈殺傷半徑70 m。載機無機動，飛行速度800 m/s，沿水平方向勻速飛行，飛行方位角為39°。誘餌發射功率Pj=200 W，誘餌天線增益Gj=0 dB，發射損耗γj=1 dB，拖曳線長度L=150 m，誘餌下墜角5°。采用速度高分辨時多普勒分辨力Δfd=976.562 5 Hz，多普勒帶通濾波器的通帶帶寬Bf=Δfd，制導時間間隔0.020 0 s。

仿真結束條件:

(1)導彈距離載機或誘餌的最小距離小于導彈的殺傷半徑。

(2)導彈與目標或誘餌的空間距離連續n個周期均為漸遠。

仿真目的:

通過比較普通單脈沖雷達和速度高分辨單脈沖PD雷達的仿真結果，驗證速度高分辨單脈沖PD雷達抗拖曳式誘餌轉發式干擾的能力。

仿真結果:

(1)普通單脈沖雷達，近炸引信引爆導彈時的彈目距離133.816 3 m，近炸引信引爆導彈時的彈誘距離為66.290 4 m。仿真導彈、載機和誘餌的軌跡和角度跟蹤曲線如圖4所示。

圖4 普通單脈沖雷達仿真結果

(2)速度高分辨PD雷達，近炸引信引爆導彈時的彈目距離66.228 9 m，近炸引信引爆導彈時的彈誘距離189.483 0 m。仿真導彈、載機和誘餌的軌跡和角度跟蹤曲線如圖5所示。

圖4和圖5中的“×”均表示載機或誘餌逃逸出雷達和波束寬度的時刻即分離點。通過仿真結果的比較，可以看出在普通單脈沖雷達和速度高分辨PD雷達的仿真參數相同的情況下，普通單脈沖雷達導引頭完全被誘餌誘偏，導引頭上的近炸引信引爆炸彈時，載機逃逸誘餌被炸毀，誘餌起到了保護載機的作用;但采用有速度高分辨和多普勒濾波體制時，導彈在分離點前就已經跟蹤上了載機，導引頭上的近炸引信引爆炸彈時，載機被炸毀，誘餌沒有起到保護載機的作用。

圖5 速度高分辨PD雷達仿真結果

3 結束語

拖曳式雷達有源誘餌可以對單脈沖雷達進行有效的角度干擾，受到國內外軍事領域的廣泛關注。盡管單脈沖雷達目前還不能從角度上分辨出載機和誘餌，但根據拖曳式誘餌的特點，采取一些其他技術方法，還可以有效地抑制其對單脈沖雷達角度測量系統的干擾。

［1］ 方有培．拖曳式有源射頻誘餌干擾防空導彈研究［J］．航天電子對抗，2001(4):16－19．

［2］ 周棟．拖曳式誘餌對抗方法探討［J］．制導與引信，2010，31(2):10－11．

［3］ 韓晉平，冉小鳳．拖曳式雷達誘鉺的噪聲干擾分析與仿真［J］．電子科技，2011，24(3):62－65．

［4］ 張瑜，張德賢．基于類別比例因子和類內均分度的χ2統計改進［J］．電子科技，2010，23(12):74－76．