水面艦艇抗無源干擾方案優化設計與實現?

王宇楊光

（91404部隊 秦皇島 066000）

水面艦艇抗無源干擾方案優化設計與實現?

王宇楊光

（91404部隊 秦皇島 066000）

水面艦艇在我國領土捍衛方面做出了巨大的貢獻，就水面艦艇無源干擾方式的解決，可以更好地發揮水面艦艇在作戰方面的優勢。在現代戰爭中，掠海飛行的反艦導彈對水面艦艇構成了嚴重的威脅。采用抗無源干擾手段保護艦艇，對敵方飛行導彈及發射平臺進行探測、定位、識別、實施干擾或摧毀，已經引起我國海軍的關注。從無源干擾反導彈作戰實際出發，同時結合我國艦艇編隊的基本性質，使用一些最基本的無源干擾防御反艦導彈。這進一步要求了作戰時機的決策。論文根據電子對抗理論戰術，通過構建模型具體分析，研究了幾種最基本的無源干擾作戰方式：無源沖淡干擾、迷惑干擾和煙幕干擾。這些干擾的作戰使用時機會對艦艇是否安全起關鍵性作用。論文還根據計算機仿真要求，對水面艦艇無源干擾的數據進行分析和研究，得出無源干擾防御反艦導彈的作戰一般使用規律，能有效地提高艦艇自衛能力。

無源干擾；干擾時機；反艦導彈；仿真

1 引言

艦艇雷達主要包括了敵雷達以及制導雷達和末制雷達為主的各類反艦導彈（艦空導彈）和反艦（防空）武器作斗爭、相對抗的各種戰術、采取的一系列技術措施總稱。雷達干擾主要包括干擾敵方警戒雷達和干擾敵方武器系統中的跟蹤雷達兩個部分。干擾敵方警戒雷達主要是破壞它對目標的偵查，使之得不到正確的信息；干擾敵方武器系統主要是破壞其武器系統，使武器命中率降低。

利用各種對無線電波具有反射性和吸收性的材料做出各種干擾物，以此來改變雷達的回波特效，破壞和擾亂雷達的正常工作狀態，這種干擾就是無源干擾［1～3］。無源干擾具有制造簡單、價格低廉、使用方便、干擾效果強等優點。無源干擾有很多方式：例如箔條干擾，就是利用箔條對雷達波的反射，在雷達接收機中產生強的噪聲，形成對雷達的電磁壓制，因而它屬于無源壓制干擾。無源干擾還包括雷達干擾、光電干擾等。本文就對無源干擾方式的幾種典型方式的作戰使用進行了研究分析。

2 電子戰無源干擾方式

目前電子戰無源干擾主要包括：迷惑式干擾、沖淡式干擾、煙幕干擾等方式，本文僅對這三種干擾樣式的使用時機和效能進行分析。

1）迷惑式干擾

迷惑式干擾是通過箔條來單布設出遠程的雷達假目標，以迷惑敵方的導彈發射平臺上的搜索雷達。

2）沖淡式干擾［4］

淡式干擾的對象時來襲導彈的末制導雷達。當發現有反艦導彈來襲，在來襲導彈末制導雷達未開機前，在本艦周圍發射箔條干擾彈，形成多個干擾云團，使來襲導彈末制導雷達開機搜索目標時首先捕捉到的是形成干擾云團，以實現干擾導彈末制導雷達的目的。

3）煙幕干擾

煙幕干擾在我艦周圍形成煙幕，干擾敵方反艦導彈的被動雷達自動導引頭和從而增加敵方雷達選擇目標的難度。

3 作戰使用分析

3.1 迷惑式干擾的使用時機和效能

迷惑式干擾［4］的對象為敵搜索雷達和火控雷達，因此其使用時機發現敵方搜索雷達信號時使用，為了使布設的假目標在敵方雷達搜索范圍之內，需要計算敵方搜索雷達的威力D雷和探測直視距離D直。

敵方搜索雷達的探測距離計算公式如式（1）所示：

式中：σ目為敵方雷達探測到的我方雷達的RCS；ν為敵方雷達的信號消耗系數 ν=e-0.23σD雷；σ為信號能量的消耗系數，dB/km。

探測直視距離D直計算公式如式（2）所示：

式中：h雷為搜索雷達的發射天線的高度（m）；h目為艦艇的散射面積的中心高度（m）。

迷惑式干擾方式的開始距離，加入敵方雷達發現我方裝備能力，其迷惑示干擾計算公式如式（3）所示：

進行迷惑式干擾方式時，敵方雷達探測到的我方編隊中的數目是不準確的。要從所有發現的目標中分辨出假目標的數目N假：

式中：NK為編隊組成數目；Pn(t)為第n個假目標的發現概率；Pn(σ)為第n個假目標與真目標的相似概率。

分辨第n個假目標所耗損的時間可以認為這個耗損時間滿足正態數學分布。因此發現概率可以如式（5）所示：

式中：t告為發現敵方搜索雷達的告警時間；t假為布設假目標時間的數學期望的平均值；σ假為布設假目標時間的均方差值。

雷達工作在大波門時的發現概率Pn(σ)計算公式如式（6）所示：

式中：σ假為設置假目標的雷達反射面積。

雷達工作在小波門方式時，對布設的假目標的判斷比較準確，此時干擾效果不明顯。

3.2 沖淡式干擾的設置和使用時機

3.2.1 沖淡干擾使用時機

沖淡干擾原理［5］要求沖淡箔條云，在導彈末制導雷達開機前形成，并分布在雷達搜索區域內，箔條云的反射能量滿足導彈的能量捕捉條件。在干擾彈發射距離一定情況下，末制導雷達開機距離不同，干擾效果差異很大，由于末制導雷達開機距離是無法確定的；箔條云隨風飄移的位置也是隨機的。因此，沖淡干擾發射機難以操作。反艦導彈平臺不同，導彈種類不同，引導導彈發射的雷達也不同，因此，以發現什么信號為發射干擾彈的時間基準也不是一個簡單的問題?？紤]到上述因素，在一定條件下，經過計算機模擬，導彈末制導雷達開機距離10km左右，效果較好；在偵察到導彈雷達信號之后的60s左右，發射干擾彈，效果巨佳。

由于沖淡干擾使用是在敵來襲導彈末制導雷達開機前使用的，因此考慮到系統自身存在的一個反應時間T沖，因此開始距離D沖起為

式中：D導為導彈導引頭開機的距離；T沖為系統反應時間；V導為來襲導彈相對于本艦的移動速度。

沖淡式干擾假目標布設的高度H沖，應當滿足布設的云團能夠在來襲導彈末制導雷達的搜索波門之內：

式中：d發為發射假目標的水平距離；α為雷達天線的主方向與水平面的夾角；h為來襲導彈高度。

布設高度與距離的幾何關系如圖1所示。

圖1 假目標布設的高度與距離示意圖

3.2.2 沖淡式干擾優點

由沖淡干擾原理［6-8］知道，假目標越多，對真目標的捕獲概率越小，因此，沖淡干擾不僅有自衛作用，而且具有伴隨支援干擾作用，可以是有意的支援，也可以是無意的支援。理論上分析，艦艇的兩邊都有假目標，且假目標靠艦艇越近，雷達對艦艇的捕獲概率越低。這一結果不僅可以指導假目標的最佳布放位置，而且說明真假目標適當的減小距離是允許的。支援干擾效果不僅與真假目標分布有關，而且與導彈末制導雷達方位及距離搜索規律有關。

3.3 煙幕彈的作戰使用

1）煙幕彈使用動機

煙幕干擾彈［9］主要針對裝備了光電制導的反艦導彈，其發射的方向、使用的時間，以及發射后本艦如何機動，應由指揮員根據實際情況來決定。

煙幕彈形成的煙幕必須布放在導彈來向和艦艇之間，以遮蔽半主動激光制導導彈的照射或者遮斷激光反射光束，使導彈失去目標艦位置變化的信息，破壞其對艦艇的跟蹤。從而降低導彈對艦艇的命中概率［10］。左舷來襲左舷發射，反之，右舷發射。各艦艇在發射煙幕同時，在干擾時間內作回轉機動最為有利。艦速取常速即可，左舷來襲右回轉機動，右舷來襲左回轉機動。

煙幕干擾彈應在應急方式下使用，當本艦接收到雷達的告警信號后，作戰指揮員下達命令，讓雷達進行小范圍的周期掃描，對特定的方位進行探測和監視。一般來說，來襲導彈只要是在本艦7km之外，本艦實施煙幕干擾，并進行有效機動后，都能夠達到干擾效果。

2）煙幕彈干擾優點

若編隊中一條艦有煙幕彈，其它艦沒有時，煙幕對友鄰艦艇有一定的伴隨支援干擾作用。有一定遮蔽效果的方位約占180度的六分之一。煙幕不可能進行遠距離支援干擾，但可以進行近距離支援干擾，以暫時破壞導彈對編隊的跟蹤，但當導彈穿過煙幕后，煙幕干擾失去遮蔽作用，導彈對編隊目標可重新跟蹤。

4 無源干擾仿真研究

4.1 仿真思路

艦艇作戰過程就是艦艇作戰系統在艦艇平臺保障下的實際使用武器過程［10～12］。因此，艦艇作戰模擬主要是對艦載作戰系統實際使用武器過程的模擬。而艦載作戰系統在實際使用武器過程中受許多隨機因素的影響，比如發現目標的距離、方位，使用武器的時機，發射干擾彈的距離、方位，艦艇的機動等等。本文以編隊隊形及航向航速、風向風速、導彈來襲方向及速度、發現導彈的初始位置為條件，以各艦在什么時機實施何種干擾為對抗措施，得出導彈被誘偏且不再對編隊構成威脅的概率為結果。在VC++環境下進行仿真，采用蒙特卡羅法求解。

4.2 數據庫的設定

電子對抗仿真訓練系統在開發和試驗過程中存在大量的數據，需要設計并建立相應的數據庫，合理的數據庫設計可以提高訓練效率。在此仿真系統數據庫中，建立了用戶信息表、理論試題表、兵力表、武器參數表、環境數據表、訓練檔案數據表。用戶信息表是針對每個受訓學員建立的基本信息表；訓練檔案數據表是用來保存每個受訓學員每次模擬訓練的有關信息，包括訓練日期、訓練內容、訓練對象、訓練時間、訓練成績和虛擬演練錄像等，達到提高訓練的系統性和訓練效率的目的。

水面戰斗艦艇按其排水量大小分為大、中、小型：大型水面戰斗艦有航空母艦、戰列艦、巡洋艦；中型水面戰斗艦艇有驅逐艦、護衛艦等；小型水面戰斗艦有護衛艇、魚雷艇、導彈艇、獵潛艇等。在水面戰斗艦艇中標準排水量在500噸以上的，通常稱為艦；500噸以下的，通常稱為艇。

4.3 水面艦艇模型建立

水面艦艇模型主要是基于GL Studio［13］。GL Studio是由分布式交互仿真技術公司開發的，主要用于建立實時三維儀表開發軟件，基于GL Studio，我們結合了艦艇儀表的各個方面內容，模擬開發出一個水面艦艇儀表模型。GL Studio可以直接生成C++和OpenGL源代碼［14］，并且這些源代碼可以單獨運行，也可嵌入其他應用程序中。本文采用將GL Studio編寫好的儀表模型生成dll文件，確立好與VP的接口變量，完成儀表模塊的封裝。下面討論了采用GL Studio建立虛擬儀表模型的方法以及在VP中的調用和數據交互技術。

運用GL Studio建立主要有以下三個步驟：幾何外觀設計、紋理貼圖的實現和交互響應的實現。我們提供一張我們所需要建立模型的照片，然后運用GL Studio對照片進行紋理處理，然后就能進行模型外觀上的設計；然后通過人機交互設備編寫回調函數進行儀表中的按鍵、開關等功能性按鍵的確定。在回調函數中，用戶編寫相應的鍵盤、鼠標操作響應函數，就實現了對真實儀表的操作仿真。

完成GL Studio的三個步驟以后，我們就基本完成了模型的設計，最后需要我們在代碼對話框中對GL Studio設置生成代碼。代碼包括頭文件名、代碼輸出路徑、源文件名、派生類名和實例名等。這些代碼生成以后我們就添加到應用程序當中，然后運用VC++工程進行編譯，最后通過LiveCompo?nent Debug生成dll文件，這樣才算完成虛擬儀表模塊的封裝。

通過使用 GLS for VP 插件［15］，可以在 VP 的LynX面板中添加GL Studio生成好的dll文件，將虛擬儀表加入到場景中，并可對儀表進行定位和縮放。

在GL Studio開發多功能顯示器電子對抗告警畫面中，畫面中需要實時計算威脅源與飛機間的位置關系還有威脅源所處狀態，來決定威脅源標識的顯示位置和顯示方式，為此在虛擬多功能顯示器開發中定義了三個Property變量，分別用來與VP傳遞我機指針（getFlight）、威脅源指針（getThreaten）和威脅源狀態（getThreatenState）信息，VP中以我機指針為例，傳遞函數如下：

vpObject*m_flight；

m_flight=vpObject：：find（“plane”）；//得到艦艇指針vpGLStudioComponent*GLS_HSD；

GLS_HSD = vpGLStudioComponent：：find （“my?GLS_HSD”）；//得到虛擬儀表指針

unsigned long flight=（unsigned long）m_flight；

GLS_HSD-＞ setAttrib（“getFlight”，str_flight）；//將 VP中我艦艇的指針數據傳遞給系統

類似方法，可以將GL Studio開發儀表的按鍵等操作信息傳遞給VP場景中，例如多功能顯示器電抗畫面中，通過顯示器周邊鍵的選擇，確定無源干擾方式和無源干擾投放數量。艦艇儀表模型仿真圖如圖2所示。

圖2 艦艇儀表模型仿真圖

5 結語

目前，我新型驅護艦均裝備有大型電子戰系統，艦載有源、無源干擾裝備日趨增多，這些裝備的作戰使用時機是作戰時的最重要的要素之一。本文所研究的幾種干擾樣式的使用時機問題僅在理論建模計算層面分析，仍需要在實際作戰中驗證，對今后的作戰使用有一定的借鑒意義。

在具體的戰術使用中要充分利用多路徑效應增大壓制系數這一有利因素，結合考慮航向航速、導彈來襲方向以及風向風速等多種因素決定發射箔條彈的方向、時間以及引爆高度，盡量減小多路徑效應降低質心這一不利因素的影響，使箔條云對雷達的質心干擾達到最佳效果

［1］周剛，王基祖.艦載煙幕彈的最佳使用時機［J］.火力與指揮控制，2001（2）：52-54.ZHOU Gang，WANG Jizu.Carrier the best use of time to smoke bombs［J］.Journal of fire and command control，2001（2）：52-54.

［2］周剛，姜寧，戎華.艦艇電子戰系統作戰使用［M］.北京：海潮出版社，2007：20-21.ZHOU Gang，JIANG Ning，RONG Hua.Warship electron?ic warfare system operation using［M］.Beijing：ocean press，2007：20-21.

［3］劉隆和.多模復合尋的制導技術［M］.北京：國防工業出版社，2001：35-36.LIU Longhe.Of multi-mode composite homing guidance technology［M］.Beijing：national defence industry press，2001：35-36.

［4］王紅軍.迷惑式干擾是一種可實現的新的無源干擾手段［J］.海軍大連艦艇學院學報，2001，24（12）：28-29.WANG Hongjun.Confused interference is a new passive jamming method can realize［J］.Journal of naval journal of dalian naval academy，2001，24（12）：28-29.

［5］姜寧.艦艇編隊無源干擾作戰使用問題的探討［J］.航天電子對抗，2001，16（1）：16-18.JIANG Ning.Fleet operations using passive interference question discussion［J］.Aerospace electronic countermea?sures，2001，16（1）：16-18.

［6］朱禧.無源干擾對抗反艦導彈編隊隊形研究［J］.指揮控制與仿真，2007，29（12）：54-56.ZHU Xi.Passive jamming against anti-ship missiles fell study［J］.Journal of command and control and simulation，2007，29（12）：54-56.

［7］劉清合.艦艇編隊無源干擾防御反艦導彈的仿真研究［J］.艦船電子工程，2006（3）：151-153.LIU Qinghe.Fleet of passive jamming against anti-ship missile simulation［J］.Journal of electrical engineering，2006（3）：151-153.

［8］夏雄志.艦艇編隊箔條沖淡干擾效果研究建模與仿真［J］.艦船電子工程，2007（4）：42-44.XIA Xiongzhi.Tf chaff dilution jamming effectiveness re?search the modeling and simulation［J］.Journal of elec?tronic engineering，2007（4）：42-44.

［9］張祥林.國外遠程無源干擾裝備研究［J］.光電技術應用，2004，19（4）：44-46.ZHANG Xianglin.Remote passive jamming equipment abroad study［J］.Journal of photoelectric technology，2004，19（4）：44-46.

［10］佟玉華，朱文憑，崔樹雙，等.多徑效應對低空箔條云RCS影響分析［J］.光電對抗與無源干擾，2008（6）：151-153.TONG Yuhua，ZHU Wenping，CUI Shushuang，et al.Multipath effect of low altitude chaff cloud RCS impact analysis［J］.Journal of confrontation and passive elec?tro-optical jamming，2008（6）：151-153.

［11］郭勇，朱曉川，董金海.影響海上箔條云RCS的因素分析［J］.電子對抗技術，2004（3）：41-46.GUO Yong，ZHU Xiaochuan，DONG Jinhai.Factors af?fecting sea chaff cloud RCS analysis［J］.Journal of elec?tronic countermeasure technology，2004（3）：41-46.

［12］林象平，趙國慶，章潛五.雷達對抗原理［M］.西安：西北電訊工程學院出版社，1985.67-68.LIN Xiangping，ZHAO Guoqing，ZHANG Qianwu.Radar jamming principle［M］.Xi'an：Northwest telecommunica?tion engineering college press，1985.67-68.

［13］徐敬，于小娟.艦船箔條質心干擾仿真研究［J］.艦船電子對抗，2001（2）：10-17.XU Jing，YU Xiaojuan.Ship chaff centroid jamming sim?ulation［J］.ship electronic countermeasures，2001（2）：10-17.

［14］沈允春，謝俊好，劉慶普.箔條的雷達截面積［J］.系統工程與電子技術，1995（1）：36-39.SHEN Yunchun，XIE Junhao，LIU Qingpu.Radar cross section area of chaff［J］.Journal of radar cross-section of systems engineering and electronics，1995（1）：36-39.

［15］譚顯裕.箔條和箔片的性能特性及其應用和趨勢［J］.雷達與對抗，1999（3）：10-16.TAN Xianyu.Performance characteristics and the appli?cations of the chaff and foil and trends［J］.Journal of ra?dar and confrontation，1999（3）：10-16.

Surface Ships with Several Methods of Passive Jamming and Research

WANG YuYANG Guang
（No.91404 Troops of PLA，Qinhuangdao 066000）

A great contribution is made to surface ships in our territory to defend，solve the warship passive jamming modes，can better play the advantages of surface ships in combat.In modern warfare，sea skimming anti-ship missiles pose a serious threat to the ship.Using the anti passive jamming method for ship detection，protection and the enemy missile launch platform positioning，identification，jamming or destroy，have caused our attention.The Navy passive jamming anti missile combat from the reality，com?bined with the basic nature of our fleet，the use of some of the most basic passivedry Disturbing anti-ship missile defense.This fur?ther requires combat decision-making.Based on the theory of electronic warfare tactics，through the construction of concrete analy?sis model，studied several basic ways of passive jamming：passive dilution jamming，confusion jamming and smoke interference.The use of these opportunities to ship combat interference is a key role in safety.According to the requirements of computer simula?tion，analysis and research of surface warship passive jamming data，the passive jamming anti-ship missile defense combat general use law，can effectively improve the ship self defense capabilities.

passive jamming，interference time，anti-ship missile，simulation

Class Number TN972

TN972

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.12.046

2017年6月6日，

2017年7月25日

王宇，男，助理工程師，研究方向：作戰系統。楊光，男，工程師，研究方向：作戰系統。