分布式干擾下雷達探測區(qū)三維建模與仿真

劉正堂，程彥杰，馬　輝

（中國洛陽電子裝備試驗中心，河南　洛陽　471000）

分布式干擾下雷達探測區(qū)三維建模與仿真

劉正堂，程彥杰，馬輝

（中國洛陽電子裝備試驗中心，河南洛陽471000）

建立了分布式干擾條件下雷達探測區(qū)平面模型，并根據(jù)雷達、探測目標以及干擾機的空間位置關系，對平面模型進行拓展，建立了分布式干擾條件下雷達探測區(qū)三維模型，并對模型進行了仿真計算，直觀地顯示了分布式干擾條件下雷達在空間各個方向的探測范圍，為雷達網(wǎng)部署提供決策依據(jù)。

分布式干擾，雷達探測區(qū)，三維模型

0　引言

分布式干擾即用一定數(shù)量功率低、體積小、重量輕、價格低廉的投擲式干擾機或以小型無人機為載體的電子干擾機飛近敵方陣地，自動或受控地對選定的敵方軍事電子設備進行針對性干擾，能夠有效對抗超低旁瓣、旁瓣對消、波瓣自適應零點控制等雷達新技術以及組網(wǎng)雷達、被動雷達、雙（多）基地雷達等新體制雷達。本文針對分布式干擾條件下雷達受到壓制干擾的情況，進行三維建模與仿真計算，分析計算了干擾機處于不同位置時雷達探測區(qū)變化情況，全方位展示了雷達在分布式干擾情況下的探測區(qū)域。仿真結果表明，所建立的模型能夠真實展現(xiàn)分布式干擾情況下雷達的探測區(qū)域的空間分布情況，可對雷達的部署決策提供技術支撐。

1　分布式干擾條件下雷達探測區(qū)平面模型

圖1　分布式干擾下干擾機與雷達平面位置關系模型

考慮多部干擾機和雷達處于同一平面時的情形，如圖1所示，以雷達為原點建立直角坐標系，設雷達發(fā)射機功率為Pt，發(fā)射天線的增益為Gt，接收天線增益為Gr，目標的散射截面積為σ，目標到雷達的距離為R，雷達波長為，雷達波損耗因子為L，則雷達接收機處接收回波功率Pr為：

考慮干擾機的頻率、干擾時機和干擾樣式都能和雷達匹配的情況，假定有n部干擾機以分布式干擾的方式對雷達同時實施干擾，雷達主瓣指向目標飛機時（角度為β），第i（i=1，2，…，n）部干擾機（以下簡稱干擾機i）的干擾信號進入雷達的功率為：

其中，θ0.5為雷達主瓣寬度，K為常數(shù)。則n部干擾機進入雷達的總功率為：

此時的雷達方程為：

可求得此時的最大探測距離Rmax為：

分布式干擾條件下，單個干擾機時，雷達探測區(qū)二維仿真示意圖如圖2所示；有兩個干擾機時，雷達探測區(qū)二維仿真示意圖如圖3所示。

圖2　單個干擾機時，雷達探測區(qū)二維仿真示意圖

圖3　兩個干擾機時，雷達探測區(qū)二維仿真示意圖

從圖中可以看出當單個干擾機對雷達進行干擾時，雷達探測區(qū)邊界是以雷達和干擾機水平連線為軸，上下對稱的一個心形曲線。曲線之外是干擾壓制區(qū)，曲線之內是雷達探測區(qū)。當有兩個干擾機進行干擾時，雷達探測區(qū)形成了兩個缺口，干擾壓制區(qū)變大，但兩個干擾機之間有一個探測主瓣。

2　分布式干擾條件下雷達探測區(qū)三維模型

隨著雷達對抗技術的發(fā)展，其在現(xiàn)代作戰(zhàn)中的作用越來越突出，二維雷達探測區(qū)已經不能滿足作戰(zhàn)指揮的需要，戰(zhàn)場指揮員迫切需要知道在干擾條件下，雷達在空間不同位置的探測區(qū)域。因此，本文利用天線方向圖的簡化模型，將雷達探測區(qū)模型從二維平面拓展到三維空間，并在三維空間中準確描繪出來，實時顯示受干擾下雷達在空間不同位置的探測區(qū)域，為戰(zhàn)場指揮員實施干擾決策提供依據(jù)。

圖4　分布式干擾下干擾機與雷達空間位置關系模型

如圖4所示，雷達所處位置為原點O，干擾機i和目標飛機在空間的位置分別為A、B，干擾機相對雷達的仰角∠AOC為a，目標飛機相對于雷達的仰角∠BOD為Ψ，干擾機i和目標飛機相對于雷達的張角為θi'，干擾機i和目標飛機在xy的投影C，D相對于雷達的張角∠COD為θi。

根據(jù)圖中的位置關系，可知：

根據(jù)余弦定理，可得：

將式（11）代入式（15），經過計算可得：

即：

由式（17）可知，對于伴隨干擾，干擾機在空中對地面預警雷達進行干擾，此時需要考慮干擾機相對于雷達的仰角a的影響，將θi'代替式（8）中的θi并根據(jù)式（3）可得此時的預警雷達探測區(qū)域為：

如果是地面干擾機對地面雷達進行干擾，干擾機相對于雷達的仰角a一般非常小，經常忽略不計，即a=0，此時：。如果是空中干擾機對地面雷達進行干擾，則需要考慮干擾機仰角a的影響，此時'由投影張角θi、干擾機仰角a以及目標飛機仰角Ψ共同決定。

3　仿真試驗及分析

由于雷達體制、天線類型等諸多方面的原因，雷達探測區(qū)都存在一定的盲區(qū)，即處于雷達有效作用距離范圍內而又探測不到目標的區(qū)域，如低空盲區(qū)、頂空盲區(qū)等。本文不考慮雷達盲區(qū)的影響，對雷達三維探測區(qū)進行仿真分析。

圖5　干擾機仰角為0°時雷達探測區(qū)正視圖

圖6　干擾機仰角為0°時雷達探測區(qū)仰視圖

圖7　干擾機仰角為30°時雷達探測區(qū)正視圖

圖8　干擾機仰角為30°時雷達探測區(qū)仰視圖

圖9　干擾機仰角為60°時雷達探測區(qū)正視圖

圖10　干擾機仰角為60°時雷達探測區(qū)仰視圖

圖11干擾機仰角為90°時雷達探測區(qū)正視圖

天線正對雷達天線主瓣時，雷達探測距離最小，為固定值，隨著干擾機天線和雷達主瓣方向夾角變大，雷達探測距離逐步變大，當夾角大于90°時，探測距離不再變化同樣為固定值。當采用分布式干擾時，每個干擾機天線方向都會形成一個圓錐狀的凹陷。當干擾機相對于雷達仰角為90°時，在雷達探測區(qū)頂部只會形成一個圓錐形凹陷，此時改變干擾機數(shù)量和方位角不會對探測區(qū)形狀有影響。

圖12　干擾機仰角為90°時雷達探測區(qū)仰視圖

4　結論

本文建立了分布式干擾條件下雷達探測區(qū)三維模型，并對模型進行了仿真計算，根據(jù)仿真結果可知，采用分布式干擾時可以有效壓縮雷達探測區(qū)范圍，此外，在不同位置，采用不同干擾機數(shù)量進行干擾時，雷達探測區(qū)范圍也會有相應的變化。仿真結果可以為戰(zhàn)場指揮員實施雷達干擾提供決策支持。本文只是基于一種簡化的雷達天線方向圖進行了建模仿真，對于復雜的雷達空間干擾模型，還需要結合具體的天線方向圖，并考慮雷達盲區(qū)、大氣衰減以及地形等因素的影響，才能較為準確地給出受干擾時的空間探測區(qū)，而這也是本文下一步的研究重點。

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Three-dimensional Modeland Simulation for Radar Detecting Area under Distributed Jamming

LIU Zheng-tang，CHENG Yan-jie，MA Hui
（Luoyang Electronic Equipment Test Center，Luoyang 471000，China）

Firstly，plane model of radar detecting area is built under the condition of distributed jamming.Besides，it is expanded according to the space ubiety of radar，detected aim and jammer.Then the three-dimensional model of radar detecting area under distributed jamming is built.And it is simulated and calculated，thereby displaying radar detection range in all directions under the condition of distributed jamming，which can express decision-making basic for radar networking deployment.

distributed jamming，radar detecting area，three-dimensionalmodel

TN95

A

1002-0640（2016）07-0118-03

2015-06-18

2015-07-16

劉正堂（1985-），男，河南周口人，碩士。研究方向：電子對抗。