多無人機(jī)對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的協(xié)同干擾策略

劉長文 文桂龍 左攀攀

摘要：為了能夠有效準(zhǔn)確地避免對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)實(shí)施的干擾，文章提出一種能夠利用假目標(biāo)欺騙組網(wǎng)雷達(dá)從而有效保護(hù)實(shí)際目標(biāo)無人機(jī)安全的航跡規(guī)劃方法，建立了多個(gè)模型完成多無人機(jī)對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的協(xié)同干擾，建立并完善了定高飛行模式條件下的假目標(biāo)與目標(biāo)無人機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系模型，并采用枚舉法進(jìn)行無人機(jī)橫截面的切割．

關(guān)鍵詞：組網(wǎng)雷達(dá)：目標(biāo)欺騙：協(xié)同干擾：運(yùn)動(dòng)模型

中圖分類號(hào)：TP391；TN955

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)是利用多部空間位置分布不同而覆蓋范圍相互重疊的雷達(dá)的觀測或判斷來實(shí)施搜索、跟蹤和識(shí)別目標(biāo)的系統(tǒng)，具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)搜索、識(shí)別目標(biāo)等能力[1-3]。如何突破組網(wǎng)雷達(dá)監(jiān)控區(qū)域成為各作戰(zhàn)單位急需解決的問題[4]。

目前，國內(nèi)很多雷達(dá)學(xué)者們一直都致力于對(duì)雷達(dá)網(wǎng)中虛假航跡規(guī)劃及欺騙干擾等技術(shù)及關(guān)鍵的共性技術(shù)體系進(jìn)行探索及研究，例如楊忠等[5]首先系統(tǒng)地提出一種可以基于集中虛假航跡規(guī)劃研究和分布虛假航跡規(guī)劃的雷達(dá)網(wǎng)航跡欺騙干擾技術(shù)，通過CJPS模塊對(duì)啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)一，對(duì)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行了插值，可以形成單一的虛假軌跡。李小波等[6]對(duì)多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的飛行器的飛行航跡條件進(jìn)行了優(yōu)化，首先在幾何關(guān)系圖上優(yōu)化了欺詐干擾飛機(jī)的飛行運(yùn)動(dòng)控制條件，該數(shù)學(xué)模型可以在一定條件下提高干擾成功率。本文將利用假目標(biāo)對(duì)無人機(jī)模型實(shí)施航跡欺騙干擾，實(shí)踐證明該模型可靠。

1 干擾策略建模

1.1 假目標(biāo)和無人機(jī)運(yùn)動(dòng)模型

飛行器編隊(duì)系統(tǒng)通常要由五十多架小型的飛行器編隊(duì)共同組成，在具體分析飛行器編隊(duì)模型問題之前，首先設(shè)3個(gè)雷達(dá)坐標(biāo)點(diǎn)分別取值為（xr．yr，zr），i =p時(shí)則表示編隊(duì)第一個(gè)雷達(dá)假定目標(biāo)，i=ui，時(shí)則表示編隊(duì)中第j架無人機(jī)，r．表示i坐標(biāo)點(diǎn)到第一個(gè)雷達(dá)目標(biāo)間的最大平均垂直徑向距離，p．則表示最大平均雷達(dá)俯仰角，φ。表示為平均方位角，β。表示為無人機(jī)平均航向角，hi，則表示為平均飛行高度。直角坐標(biāo)系條件下的無人機(jī)目標(biāo)和地面假目標(biāo)飛行器之間在做定向高拋飛行動(dòng)作后形成的空間運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)關(guān)系如圖1所示。

解得無人機(jī)目標(biāo)和假無人機(jī)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：

1.2無人機(jī)軌跡優(yōu)化模型

定義假目標(biāo)干擾區(qū)域是指假目標(biāo)在雷達(dá)有效探測目標(biāo)區(qū)域內(nèi)分布的空域，假目標(biāo)雷達(dá)干擾目標(biāo)區(qū)域的幾何形狀是一個(gè)截尾扇形區(qū)域．J，為假目標(biāo)無人機(jī)，R為實(shí)際中的真實(shí)雷達(dá)，a…為假目標(biāo)最小方位角，a為目標(biāo)最大方位角，其余參數(shù)與上文相同，兩虛線弧線段被包圍的區(qū)域即為假目標(biāo)的干擾區(qū)域，如圖2所示。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)仿真設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)主要驗(yàn)證算法的合理性。給定的一條信道可以包含在連續(xù)至少20個(gè)時(shí)刻周期內(nèi)傳輸?shù)挠性春吞摷儆性茨繕?biāo)航跡位置坐標(biāo)信息，時(shí)間間隔10 s。欺騙雷達(dá)軌跡是一個(gè)由至少9架無人機(jī)所組成的編隊(duì)，最大的雷達(dá)作用點(diǎn)距離一般均為150 km。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與評(píng)估

給定20個(gè)時(shí)刻的虛假目標(biāo)位置坐標(biāo)信息與雷達(dá)的坐標(biāo)位置，采用分割法將海拔2 000 m-2 500 m的垂直高度范圍內(nèi)每500 m-立體平面區(qū)域內(nèi)按與Im等高距離進(jìn)行橫截面垂直切割，共形成500個(gè)立體橫截面．100條切割直線將分別平行與每500個(gè)立體橫截面相交，可得H{在橫截面上擁有等距離最多的點(diǎn)的個(gè)數(shù)為最優(yōu)立體區(qū)域，得到5個(gè)局部最優(yōu)三維坐標(biāo)連線圖，將得到的5個(gè)立體區(qū)域以固定2 500 m的高度進(jìn)行橫向切割，形成連線散點(diǎn)圖，虛假目標(biāo)位置坐標(biāo)信息在雷達(dá)的坐標(biāo)位置如圖3所示。

用最少數(shù)量的無人機(jī)來滿足虛假目標(biāo)航跡，現(xiàn)有20個(gè)時(shí)刻的虛假目標(biāo)信息位坐標(biāo)置、5部雷達(dá)，則共形成100個(gè)坐標(biāo)位置，因?yàn)橹辽傩枰?部雷達(dá)同一時(shí)刻識(shí)別信息，才能產(chǎn)生虛假航跡，讓無人機(jī)平均速度控制在120 km/h - 180 km/h即可，得到合理的虛假點(diǎn)如表1所示。

根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，文章已對(duì)5個(gè)雷達(dá)區(qū)上的無人機(jī)的數(shù)量進(jìn)行了隨機(jī)分配，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

針對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)和干擾能力極強(qiáng)的技術(shù)特點(diǎn)，分析人員得出通過該系統(tǒng)多目標(biāo)無人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)同干擾手段對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行航跡欺騙可行。

3 結(jié)語

本文系統(tǒng)分析研究了如何實(shí)現(xiàn)利用假目標(biāo)欺騙技術(shù)對(duì)多旋翼無人機(jī)雷達(dá)實(shí)施航跡欺騙的協(xié)同干擾，建立了多個(gè)模型并初步實(shí)現(xiàn)了利用多旋翼無人機(jī)雷達(dá)對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)施欺騙的協(xié)同干擾，符合實(shí)際運(yùn)動(dòng)規(guī)律，模型具有很好的通用性和可推廣性。

參考文獻(xiàn)

[1]郭淑芬，余國文，熊鑫，等．基于無人機(jī)協(xié)同的航跡欺騙干擾方法研究[J]．空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（1）：44-54．

[2]宋濟(jì)慈．組網(wǎng)雷達(dá)仿真與對(duì)抗技術(shù)研究[D]．長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)．2013．

[3]趙艷麗，王雪松，王國王，等．多假目標(biāo)欺騙干擾下組網(wǎng)雷達(dá)跟蹤技術(shù)[J]．電子學(xué)報(bào)，2007（3）：455-458.

[4]張帥．分布式雷達(dá)抗干擾與目標(biāo)檢測方法研究[D]．成都：電子科技大學(xué)，2017．

[5]楊忠，王國宏，孫殿星．雷達(dá)網(wǎng)航跡欺騙干擾協(xié)同規(guī)劃技術(shù)[J]．指揮控制與仿真，2015（ 6）：45-59.

[6]李小波，孫琳，周青松，等．多機(jī)協(xié)同的組網(wǎng)雷達(dá)欺騙干擾航跡優(yōu)化[J]．現(xiàn)代防御技術(shù)，2016（6）：44-49．

（編輯 王雪芬）