基于反輻射彈的目標(biāo)與誘餌仿真技術(shù)研究

賴年杉

（北京機(jī)電工程研究所，北京100074）

0 引言

反輻射彈相比電子干擾所造成的軟殺傷而言，可對(duì)防空雷達(dá)裝備和操作人員進(jìn)行硬殺傷，顯著降低防空雷達(dá)戰(zhàn)斗力。雷達(dá)要生存，發(fā)揮其威力，就必須研究對(duì)抗反輻射彈的措施。目前應(yīng)對(duì)反輻射威脅的技術(shù)有很多，有源誘餌是一種常用且十分有效的措施。反輻射彈被動(dòng)導(dǎo)引頭主要采用單脈沖體制的比幅或比相測(cè)向技術(shù)，采用這方式的導(dǎo)引頭能有效跟蹤輻射源，從而引導(dǎo)導(dǎo)彈命中雷達(dá)目標(biāo)。但當(dāng)雷達(dá)陣地存在誘餌時(shí)，誘餌發(fā)射的信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)在時(shí)域和頻域重疊，使得采用比相法所得到的目標(biāo)角度實(shí)際指向各輻射源的相位重心，進(jìn)而導(dǎo)致反輻射彈被誘偏。另外，由于有源誘餌與雷達(dá)之間相距較近，如果反輻射彈導(dǎo)引頭采用比幅測(cè)向，所有輻射源信號(hào)到達(dá)角往往落在同一個(gè)方向單元中而無法分辨，此時(shí)角度估計(jì)的結(jié)果將指向各輻射源的能量重心，最終會(huì)導(dǎo)致反輻射彈被誘偏。對(duì)于反輻射彈而言，其抗誘餌技術(shù)設(shè)計(jì)合理性需要通過大量試驗(yàn)來驗(yàn)證。在試驗(yàn)室建立目標(biāo)與誘餌模型開展對(duì)抗仿真試驗(yàn)，是一種十分經(jīng)濟(jì)而有效的手段。本文基于導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制仿真系統(tǒng)，提出了一種目標(biāo)與誘餌模型仿真方法，為開展反輻射彈抗誘餌仿真試驗(yàn)提供技術(shù)支持。

1 反輻射彈誘餌仿真系統(tǒng)

反輻射與抗反輻射仿真技術(shù)在國(guó)外已有長(zhǎng)足發(fā)展，如美國(guó)的第三代反輻射彈“哈姆”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)研制過程中，微波暗室仿真試驗(yàn)是其整個(gè)試驗(yàn)工作的重要組成部分。反輻射與抗反輻射技術(shù)在理論研究和工程實(shí)踐的過程中，對(duì)仿真技術(shù)需求越來越迫切。

1.1 仿真系統(tǒng)組成

試驗(yàn)室開展反輻射彈目標(biāo)與誘餌仿真模擬，需要依托比較完善的仿真系統(tǒng)。反輻射彈抗誘餌仿真系統(tǒng)一般包括微波暗室、仿真轉(zhuǎn)臺(tái)、仿真計(jì)算機(jī)、射頻信號(hào)生成系統(tǒng)和微波饋電系統(tǒng)等，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

1.2 仿真系統(tǒng)信號(hào)控制方法

在反輻射彈抗誘餌仿真試驗(yàn)中，輻射源信號(hào)參量主要包括：輻射源信號(hào)樣式、功率、空間分布角度、距離等。

圖1 反輻射彈抗誘餌仿真系統(tǒng)框圖

輻射源信號(hào)控制方法是，控制上位機(jī)將仿真機(jī)發(fā)送的輻射源角度、距離、功率參數(shù)信息分發(fā)到下位機(jī)，由下位機(jī)執(zhí)行各功能單元控制。雷達(dá)信號(hào)模擬器產(chǎn)生射頻信號(hào)，信號(hào)發(fā)生器對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；信號(hào)延時(shí)控制機(jī)控制輻射源相對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭距離；信號(hào)能量控制機(jī)程控輻射源信號(hào)能量；陣列天線和微波饋電系統(tǒng)生成輻射源空間角度分布和輻射方式。仿真系統(tǒng)通過上述控制方式可產(chǎn)生滿足仿真需要的射頻信號(hào)。

2 反輻射彈目標(biāo)與誘餌基本參數(shù)

開展反輻射彈抗誘餌仿真，需要設(shè)計(jì)和生成特定的目標(biāo)（雷達(dá)）和誘餌模型。目標(biāo)、誘餌布陣是影響誘偏效果的重要因素。當(dāng)雷達(dá)周圍配置3部誘餌并且按四邊形布陣形式時(shí)，可以有效誘偏不同方向來襲的反輻射彈。目標(biāo)和誘餌典型布陣圖如圖2所示。

圖2 雷達(dá)和誘餌布陣圖

計(jì)算分析表明，目標(biāo)和誘餌之間的布陣距離既不能太小，也不能太大，間距在350m 左右是一個(gè)最佳值。目標(biāo)和誘餌模型基本參數(shù)如下：

1）誘餌信號(hào)形式：與被保護(hù)雷達(dá)（目標(biāo)）相似；

2）誘餌重復(fù)頻率：與被保護(hù)雷達(dá)相同；

3）誘餌信號(hào)脈寬：誘餌脈寬超出被掩護(hù)雷達(dá)脈寬Δw；

4）誘餌前后沿閃爍周期：保持誘餌脈沖在時(shí)域上覆蓋雷達(dá)脈沖，誘餌前后沿以固定時(shí)間T1做延時(shí)跳變；

5）誘餌信號(hào)功率：誘餌功率高于目標(biāo)平均副瓣P(guān)1，誘餌功率低于雷達(dá)主瓣P(guān)2，3部誘餌輸出功率起伏不大于P3；

6）誘餌信號(hào)覆蓋空間：保證誘餌在空域上覆蓋雷達(dá)掃描方向；

7）雷達(dá)角閃爍角：a；

8）雷達(dá)天線掃描周期：雷達(dá)天線以T2為周期周掃。

可選擇3誘餌中任意1套工作、任意2套工作或3套一起工作。

3 反輻射彈目標(biāo)與誘餌仿真方法

目標(biāo)與誘餌信號(hào)模擬需要借助控制上位機(jī)、4 臺(tái)信號(hào)發(fā)生器、雷達(dá)信號(hào)模擬器、距離機(jī)、能量程控機(jī)、微波饋電系統(tǒng)等協(xié)同控制來實(shí)現(xiàn)。

3.1 誘餌空間布陣仿真方法

圖2中，3個(gè)誘餌與1臺(tái)雷達(dá)在平面上呈菱形分布，相鄰輻射源間隔300～400m。仿真機(jī)以導(dǎo)彈與目標(biāo)距離為基準(zhǔn)，實(shí)時(shí)解算導(dǎo)彈與誘餌相對(duì)距離和角度，由角度、距離控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)與誘餌輻射源空間布陣。

3.2 無線電參數(shù)控制方法

在雷達(dá)信號(hào)模擬器上進(jìn)行射頻信號(hào)參數(shù)設(shè)置，保證模擬器四通道信號(hào)相參。信號(hào)能量控制機(jī)根據(jù)雷達(dá)（目標(biāo)）及誘餌空間距離控制能量幅度。信號(hào)發(fā)生器設(shè)置觸發(fā)信號(hào)脈寬，保證誘餌脈沖能覆蓋雷達(dá)脈沖。

3.3 誘餌前后沿閃爍仿真方法

3個(gè)誘餌信號(hào)的前后沿是閃爍的，閃爍周期為T。

誘餌前后沿有兩種閃爍工作方式：一種是連續(xù)閃爍方式，另一種是間隙閃爍方式。

連續(xù)閃爍工作方式：誘餌的信號(hào)形式和重復(fù)周期與雷達(dá)一致。保證誘餌信號(hào)脈沖完全覆蓋雷達(dá)（目標(biāo)）信號(hào)脈沖，誘餌信號(hào)脈沖前沿分別超前雷達(dá)信號(hào)t1、t2、t3（t1＞t2＞t3）。當(dāng)設(shè)置連續(xù)閃爍間隔為T 時(shí)，誘餌依次按時(shí)序1至?xí)r序6持續(xù)工作T1，時(shí)序6結(jié)束后再重復(fù)進(jìn)行。連續(xù)閃爍誘餌時(shí)序如表1所示。

表1 誘餌模型連續(xù)閃爍時(shí)序

誘餌信號(hào)脈寬要超過雷達(dá)信號(hào)脈寬（Δw＞t3），以保證誘餌脈沖能完全覆蓋雷達(dá)脈沖。連續(xù)閃爍誘餌仿真方法是：當(dāng)仿真機(jī)發(fā)送誘餌距離時(shí)，以雷達(dá)距離為基準(zhǔn)實(shí)時(shí)疊加跳變距離，產(chǎn)生誘餌脈沖相對(duì)雷達(dá)脈沖的前后沿閃爍效果。例如，仿真機(jī)發(fā)送雷達(dá)信號(hào)距離為s，則以距離s為基準(zhǔn)，發(fā)送誘餌距離s1＝s-ct1時(shí)，誘餌脈沖前沿超前雷達(dá)脈沖前沿t1；發(fā)送誘餌距離s2＝s-ct2時(shí)，前沿超前雷達(dá)t2；發(fā)送誘餌距離s3＝s-ct3時(shí)，前沿超前雷達(dá)t3。以T1為周期，依時(shí)序發(fā)送誘餌1距離s1、s2、s3、s1、s2、s3…，誘餌2距離s2、s3、s1、s3、s1、s2…，誘餌3距離s3、s1、s2、s2、s3、s1…，則產(chǎn)生如表1要求的連續(xù)閃爍誘餌（c為射頻信號(hào)空間傳播速度）。以誘餌1為例，連續(xù)閃爍距離-時(shí)間圖像如圖3所示。

圖3 連續(xù)閃爍誘餌1距離-時(shí)間圖像

間隙閃爍工作方式：誘餌的信號(hào)形式和重復(fù)周期與雷達(dá)一致，誘餌信號(hào)脈沖前沿分別超前雷達(dá)信號(hào)t1、t2、t3，當(dāng)設(shè)置間隙閃爍時(shí)間間隔為T1，誘餌先按時(shí)序1靜默T1后轉(zhuǎn)為時(shí)序2工作T1，靜默期間誘餌不發(fā)射信號(hào)。各誘餌從時(shí)序1至?xí)r序12依次工作，時(shí)序12后再到時(shí)序1，重復(fù)進(jìn)行。間隙閃爍時(shí)序如表2所示。

表2 誘餌模型間隙閃爍時(shí)序

以雷達(dá)距離s為基準(zhǔn)，以2T1為周期依時(shí)序重復(fù)發(fā)送誘餌1距離s1、s2、s3、s1、s2、s3…，誘餌2距離s2、s3、s1、s3、s1、s2…，誘餌3距離s3、s1、s2、s2、s3、s1…，同步以2T1為周期同時(shí)向3個(gè)誘餌發(fā)送大于面陣范圍角度值（將誘餌置于面陣角范圍以外），每周期持續(xù)發(fā)送時(shí)間T1，可實(shí)現(xiàn)誘餌表2要求的間隙閃爍誘餌。以誘餌1為例，間隙閃爍距離-時(shí)間圖像如圖4所示。

圖4 間隙閃爍誘餌1距離-時(shí)間圖像

4 結(jié)束語

本文根據(jù)反輻射與抗反輻射系統(tǒng)研制過程中效能評(píng)估的需求，提出開展內(nèi)場(chǎng)仿真的技術(shù)途徑和實(shí)施方法，該方法具有較好的實(shí)效性。較之外場(chǎng)試驗(yàn)，室內(nèi)仿真試驗(yàn)?zāi)芄?jié)省人力物力，節(jié)約研制成本，且信號(hào)模型設(shè)置靈活。在試驗(yàn)室通過模擬特定的目標(biāo)和誘餌模型進(jìn)行靶試試驗(yàn)，一方面可考核雷達(dá)導(dǎo)引頭對(duì)特定誘餌的對(duì)抗性能，便于充分研究反輻射對(duì)抗有源誘餌的性能；另一方面可驗(yàn)證誘餌模型布陣、特性參數(shù)選取的合理性和有效性。■

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