多無人機對組網雷達的協同干擾建模研究

朱軍偉，顧麗娜，李 蕊

(楊凌職業技術學院，陜西 楊凌 712100)

概述

由組網雷達所形成的監測系統已應用于各行各業，諸如跟蹤識別、實時搜索等皆已成為其具體表現[1-4]。該系統經完善其干擾防護措施之后，兼具極強的抗干擾應用能力，故而在軍事演習及實戰中得到廣泛應用[5-8]。

當前，對于多種欺騙干擾方式重點關注的是距離欺騙。為簡化系統，文章旨在考慮距離前提下的目標欺騙，見圖1。眾所周知，一旦探測到對方雷達所發出的電磁波噪聲（或信號）時，待命的干擾機立即對該噪聲（或信號）進行精準處理，在可控時間段內將其導出發射，迫使雷達短時間內能夠迅速接收到有效的反饋信號。

圖1 欺騙干擾圖

應對干擾是該系統的具體表現，故目前情況下最多且能夠有效應用的即為多架無人機經過協助同步干擾雷達系統，見圖2。接收到的信號經反復傳輸后，最終會將無人機上的干擾設備信號落在自身所對應的雷達之上，而目標航跡點的詳細信息，最終有效傳輸至組網雷達的信息融合中心之上[9-12]。正因為多無人機的協助飛行與同步跟蹤，故而即時的目標噪聲信號在所建立的前提（統一的坐標系下）實時呈現，目標航跡的信息點據此形成，而諸多的航跡點若是連續的，則1 條虛假航跡的信息路徑自然形成。依據本質，若能將飛行航跡進行實施控制，且為協同控制，這樣督促對方必須形成飛行航跡（欺騙干擾所形成），為此促使對方在一定時間段內緊急處置突發情況，從而實現欺騙目的。

圖2 協同干擾組網雷達示意圖

實際情況中，因為技術手段的不斷進步，無人機可達到隱身狀態，導致遠距離無法及時監測到，而只有當其達到一定距離事，才可檢測到有限信號。大多干擾設備所產生欺騙干擾的信號經逐步擴大及增強環節，能夠被雷達有效檢測。綜上，文章據此通過尋求最小數量的無人機從而實現實際要求的航跡信息，具體的運動規律和其對應的處理策略。

1 模型建立

針對雷達網的虛假航跡, 首先應對組網雷達進行全面偵查，以獲取地理位置、工作參數等信息[13]；其次是需要對無人機的飛行路線進行精密的規劃[14-16]；最后要求無人機之間密切協同，對飛機的飛行狀態、干擾機的工作狀態進行精確的控制。無人機和假目標做定向飛行的運動關系見圖3。

圖3 無人機及假目標做定向飛行運動關系圖

2 模型求解

將無人機和假目標做定向飛行的運動模型轉換到球坐標下可得

結合球坐標的運動模型，有如下參數

由上式可知，假目標及其無人機的實際運動狀態 θ, φ,,耦合在一起。接下來研究假目標的速度值與無人機的實際情況:令具體關系經仔細計算為

通過幾何關系計算得

令式(4)中的i=p，即可根據目標的航向求出θ, φ,四個耦合量。故以此類推可設計出無人機架數為M 時的模型。具體如下:

（2） 依據題中所給虛假航跡數據；

（3） 設置i=1 求解第一架無人機的運動狀態；

（4） 解算式(1)得出運動模型；

（5） 解算式(2)得出球坐標系下的運動參數；

（7） 令i=i+ 1返回到步驟（4）直到i>n時干擾結束。

經仿真分析，得出欺騙干擾形成的假目標航跡見圖4 和圖5。

圖4 虛假目標航跡

圖5 欺騙干擾引發的實時航跡

若5 臺無人機能夠分別對其實施航跡的欺騙干擾，可得

虛假目標航跡和無人機飛行高度一旦確定，即可確定無人機的運動軌跡，繼而得出無人機的運行速度和航向角見圖6 和圖7。

圖6 因欺騙干擾引發的假目標航跡

圖7 欺騙干擾形成的虛擬航跡

3 結論

采用仿真實驗分析理論，獲得新的航跡點、無人機運動參數、運行速度、航向角等相關參數，根據這些參數判斷虛擬航跡存在的運動規律和合理性。這對仿真模擬虛假目標航跡及分析預判無人機的運動規律及其合理性、時效性具有一定的理論指導意義。