大型艦艇編隊遠程迷惑式干擾效能分析

萬　福，王曉敏，林新黨，劉曉然(.海軍指揮學(xué)院信息戰(zhàn)研究系，南京800;.海軍駐南京地區(qū)雷達系統(tǒng)軍事代表室，南京0003)

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大型艦艇編隊遠程迷惑式干擾效能分析

萬福1，王曉敏1，林新黨2，劉曉然1
(1.海軍指揮學(xué)院信息戰(zhàn)研究系，南京211800;
2.海軍駐南京地區(qū)雷達系統(tǒng)軍事代表室，南京210003)

摘要:在分析遠程迷惑式干擾機理的基礎(chǔ)上，結(jié)合大型艦艇編隊典型隊形，建立了編隊遠程迷惑式干擾效能模型，并對干擾效能進行了仿真分析，得出了相應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射舷角和發(fā)射距離。

關(guān)鍵詞:大型艦艇編隊;遠程迷惑式干擾;雷達;效能分析

0　引言

大型艦艇編隊遠程迷惑式干擾［1］是指利用編隊內(nèi)艦艇向遠距離發(fā)射箔條干擾彈，在敵搜索警戒雷達屏幕上顯示大型艦艇、編隊各型艦艇、箔條云等多個干擾目標，降低敵方雷達對我真實目標的發(fā)現(xiàn)概率，提高我方艦艇的生存能力。

目前，對于質(zhì)心干擾和沖淡干擾的研究比較成熟，而對于遠程迷惑式干擾方面的研究相對較少，但遠程迷惑干擾在艦艇進行無源干擾反導(dǎo)作戰(zhàn)中具有重要作用。因此，本文在基于迷惑式干擾機理分析的基礎(chǔ)上建立遠程迷惑式干擾的相關(guān)模型，對其效能進行了定量分析，并通過假設(shè)大型艦艇編隊的基本隊形和典型參數(shù)進行了仿真，得出了對應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射舷角和發(fā)射距離的仿真結(jié)果。

1　遠程迷惑式干擾機理分析

遠程迷惑式干擾常采用遠程干擾火箭進行布設(shè)，最大射程可達12 km以上［2］。干擾機理與沖淡干擾相同，都是通過形成的箔條云反射雷達回波形成假目標。其作戰(zhàn)對象為敵搜索和目標指示雷達，施放時間較早，布設(shè)樣式與沖淡干擾有所不同。

遠程迷惑式干擾一般采用隨機布設(shè)方式和虛假隊形布設(shè)［3］兩種方式布設(shè)。隨機布設(shè)多為箔條云，使艦艇目標淹沒在大量的假目標之中，降低對真實目標的捕捉概率;虛假隊形布設(shè)，即將箔條彈以編隊隊形的方式進行布設(shè)，迷惑敵搜索雷達，使其難以確定真實編隊目標，增加目標識別的時間［4］，延長我方火力反導(dǎo)兵器戰(zhàn)術(shù)準備時間。文章主要基于虛假隊形布設(shè)方式來討論。

2　遠程迷惑式干擾模型

2.1假目標數(shù)量模型

箔條云假目標與艦艇的相似程度、編隊隊形相似程度、假目標布設(shè)時間等因素直接影響著遠程迷惑式干擾的效果。為了討論方便，將這些能力影響因子進行量化，構(gòu)建一個假目標數(shù)量模型。

箔條云假目標與艦艇的相似程度可以用箔條云相似因子λb表示［5］，主要包含4組特征，分別是目標雷達截面積相似特征(ηRCS)、目標運動特征(ηmove)、目標回波帶寬特征(ηbw)和目標回波極化特征(ηpola)，四者存在如下關(guān)系:

對于大型艦艇編隊來說，遠程迷惑式干擾必須布設(shè)與之相似的虛擬編隊隊形，才能增加雷達對假目標鎖定的概率。為此引入虛擬編隊逼真度因子λbd，其對應(yīng)的計算公式可用下式表示:

其中，dz表示真實編隊隊形形狀的關(guān)鍵因素，dj表示假目標虛擬隊形與之相對應(yīng)的因素值。

為了表征假目標在時間上的有效性，引入時間有效性因子λt，假設(shè)箔條云有效持續(xù)時間段位［tj1，tj2］，而雷達的搜索時間段位［ts1，ts2］，則時間有效性因子［6］λt可表示為

為了徹底消除基層區(qū)隊微腐敗的不良現(xiàn)象，需要做好第一步工作，打造一支好劍。注重紀檢監(jiān)察人員的選用管控。嚴格遵循公平公正、清廉高尚以及嚴于律己的用人原則，選用對紀檢監(jiān)察工作一絲不茍且極為熱愛的人員，可以認真完成組織交代的任務(wù)，使整體的紀檢隊伍人員的素質(zhì)和能力得以提高。同時，樹立明確的監(jiān)督管理標準，根據(jù)工作的表現(xiàn)，考核每一位紀檢隊伍人員，使其能夠認真履行自身的職能，真正發(fā)揮出紀檢監(jiān)察工作的作用[2]。

考慮各種影響因子，對假目標數(shù)量進行標準化整合。假設(shè)大型艦艇編隊共布設(shè)m(i =1、2、…、m)個假目標編隊，每個假目標編隊布設(shè)n(i =1、2、…、n)個假目標，則標準化假目標總數(shù)NJ為

2.2發(fā)射舷角與發(fā)射距離計算模型

假設(shè)某大型艦艇編隊采用如圖1所示隊形，本文僅討論單艦布設(shè)假目標情況。

圖1　某大型艦艇編隊隊形

依照圖1所示隊形構(gòu)建虛擬編隊需要發(fā)射5發(fā)遠程迷惑干擾彈。如前所述，要提高虛擬編隊逼真度因子，必須使虛擬隊形的關(guān)鍵因素盡量接近實際的編隊隊形形狀關(guān)鍵因素，但往往受遠程迷惑干擾彈的射程影響。另外，虛擬隊形是真實編隊隊形成比例的縮小，因此虛擬隊形與真實目標之間的角度關(guān)系是一定的，即圖1中的∠132恒為一定值。在遠程迷惑式干擾發(fā)射舷角與發(fā)射距離計算時需基于上述兩個限制條件。

以遠程迷惑式干擾彈最大射程處為基準點，結(jié)合以上兩個限制條件來確定虛擬編隊的隊形大小。為了使遠程迷惑式干擾效果最大化，需要在上述兩個限制條件的基礎(chǔ)上使虛擬編隊隊形最大，同時保證發(fā)射艦艇在虛擬隊形之外。如圖2所示，半徑小的圓表示干擾彈的最小射程，半徑大的圓表示箔條彈的最大射程。確定虛擬隊形就是在兩個同心圓內(nèi)找到矩形圖樣最大的發(fā)射情況。

圖2　第一象限虛擬編隊示意圖

以第一象限為例，將1號干擾彈發(fā)射至最大射程處，以此為基準點，對應(yīng)的發(fā)射舷角α為基準發(fā)射舷角。要使虛擬隊形最大，以基準點所在位置做斜率為tanθ(等于實際編隊隊形寬與長的比值)的直線，求直線與內(nèi)層同心圓的交點，以此交點為又一基點，則可以確定矩形圖樣大小。

圖2中的另一基準點為4號干擾彈，其發(fā)射舷角α4可以用下式求出:

如圖2實線矩形所示，利用式(5)求解α4一般會有兩個交點，但有可能會導(dǎo)致發(fā)射艦艇落在虛擬隊形之內(nèi)，需要排除篩選交點，由此可以得出各個干擾彈的發(fā)射舷角和發(fā)射距離的計算公式:

針對圖2虛線矩形，利用式(5)求解α4可能出現(xiàn)無解的情況，則上面的計算方法就不再適用。此時，以3號干擾彈代替4號干擾彈，其發(fā)射距離為Rmax，利用幾何關(guān)系可以求出各個干擾彈的發(fā)射舷角和發(fā)射距離:

上述計算模型是在基準發(fā)射舷角α在第一象限時的情況，基準發(fā)射舷角在其他情況時計算情況類似。需要注意的是，有時會出現(xiàn)5號干擾彈落在同心圓內(nèi)的情況，此時需要令其發(fā)射距離為Rmin進行修正。

2.3干擾成功概率

要使遠程迷惑式干擾成功，即使敵機載搜索雷達探測搜索不到我編隊內(nèi)艦艇，而是錯將假目標當成我艦艇來進行戰(zhàn)術(shù)選擇攻擊。因此，遠程迷惑式干擾成功概率相當于假目標被搜索捕捉的概率。

結(jié)合上述假目標模型和發(fā)射舷角發(fā)射距離計算模型，第i個假目標編隊第j個目標被敵雷達搜索捕捉到的概率為

式中，PFH表示敵搜索雷達對大型艦船的發(fā)現(xiàn)概率，PFJij表示敵搜索雷達對假目標的發(fā)現(xiàn)概率，PFQ表示敵搜索雷達對編隊內(nèi)其他驅(qū)護艦艇的發(fā)現(xiàn)概率，發(fā)現(xiàn)概率利用Marcum函數(shù)計算［7］。則干擾成功概率為

3　仿真分析

3.1仿真研究參數(shù)設(shè)置

假設(shè)敵機單方向來襲，相對5號大型艦艇攻擊舷角為30°，機載搜索雷達發(fā)射功率為4 kW，增益為40 dB，波長5 cm，脈沖重復(fù)頻率1 kHz，脈沖帶寬2 MHz，雷達損耗為2，噪聲系數(shù)為9，空艦導(dǎo)彈最大射程140 km，有效噪聲溫度取290 K;大型艦艇RCS為70000 m2，航速20 kn，回波極化特征區(qū)間［0.4，0.8］，帶寬特征區(qū)間［10，50］;箔條假目標持續(xù)時間覆蓋敵機載雷達搜索時間段，箔條云RCS為7000 m2，回波極化特征區(qū)間［0.4，0.9］，帶寬特征區(qū)間［15，50］，干擾彈最大射程12 km，最小射程2 km;大型艦艇編隊隊形采用圖1所示隊形，編隊內(nèi)其他驅(qū)護艦艇雷達截面積為9000 m2，航速與大型艦艇相同，1、2號艦艇與大型艦艇橫向距離為20 km，縱向距離10 km，3、4號艦艇與大型艦艇橫向距離為0，縱向距離10 km。仿真場景中風(fēng)速為9 m/s。

3.2單艦布設(shè)單虛擬編隊仿真及結(jié)果分析

仿真思路如下:艦艇編隊內(nèi)每艘艦艇在0°～360°范圍內(nèi)以1°為間隔變化基準發(fā)射舷角布設(shè)一個虛擬編隊，得出每艘艦艇使遠程迷惑式干擾成功概率最高的布設(shè)方案(即最優(yōu)發(fā)射舷角和發(fā)射距離)。

圖3　1號艦遠程迷惑式干擾成功概率

仿真結(jié)果如圖3所示，采用1號艦布設(shè)虛擬編隊時，在基準發(fā)射舷角為63°、117°、243°、287°時具有最高的干擾成功概率0.3531;當基準發(fā)射舷角為0°、90°、180°、270°時，所確定的矩形為直線或點，編隊模

擬逼真度為零，干擾成功概率為零。同時，單艦布設(shè)單虛擬編隊，最高干擾概率僅為0.3531，干擾效果有限。

當采用其他單艦艇布設(shè)單虛擬編隊時仿真結(jié)果類似，干擾效果都有限，其隨著距離的增加，敵機載搜索雷達對假目標的發(fā)現(xiàn)概率有一定程度的下降，使得最大干擾成功概率相對1號艦都有所降低。

3.3多艦協(xié)同布設(shè)多虛擬編隊仿真及結(jié)果分析

參照單艦布設(shè)單虛擬編隊思路，采用1、2、3、4艦協(xié)同布設(shè)虛擬編隊，其最高干擾成功概率提高到了0.7318，如圖4所示?？梢姡嗯瀰f(xié)同布設(shè)多虛擬編隊優(yōu)于單艦布設(shè)單虛擬編隊，而且0.7318這一數(shù)值也是比較滿意的干擾效果，如果配合有源遮蓋性干擾，有助于整個編隊電子防空能力的提升［8］。

圖4　1、2、3、4艦協(xié)同遠程迷惑式干擾成功概率

4　結(jié)束語

本文在分析遠程迷惑式干擾機理的基礎(chǔ)上建立了大型艦艇編隊遠程迷惑式干擾效能分析模型。結(jié)合具體環(huán)境，對單艦布設(shè)單虛擬編隊和多艦協(xié)同布設(shè)多虛擬編隊的效能進行了仿真和分析，可以對遠程迷惑式干擾作用效果進行評估和預(yù)測，能為大型艦艇編隊防空反導(dǎo)作戰(zhàn)提供相應(yīng)決策參考。

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Efficiency analysis of long-range confusion jamming for largewarship formation

WAN Fu1，WANG Xiao-min1，LIN Xin-dang2，LIU Xiao-ran1
(1.Department of Information Warfare of Navy Command College，Nanjing 211800; 2.Military Representatives Office of Radar System of the PLA Navy in Nanjing，Nanjing 210003)

Abstract:Based on the analysis of the long-range confusion jamming mechanism and the characteristic formation pattern，the efficiency model of the long-range confusion jamming for the large warship formation is established，and the jamming efficiency is simulated and analyzed to get the best launching relative bearing and range.

Keywords:large warship formation; long-range confusion jamming; radar; efficiency analysis

作者簡介:萬福(1974-)，男，副教授，研究方向:軍事通信和信息對抗;王曉敏(1988-)，男，助理工程師，碩士，研究方向:軍事通信和信息對抗;林新黨(1970-)，男，工程師，碩士，研究方向:雷達總體技術(shù);劉曉然(1964-)，男，教授，博士，研究方向:軍事通信和信息對抗。

收稿日期:2014-12-20

文章編號:1009－0401(2015)01－0011－03

文獻標志碼:A

中圖分類號:TN97