速度欺騙干擾對(duì)空空導(dǎo)彈制導(dǎo)精度影響分析與仿真

張放 李棟 岳麗敏

摘?要：在雷達(dá)主動(dòng)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈面臨的干擾環(huán)境中，速度欺騙干擾技術(shù)比較成熟，是目前需要著力對(duì)付的一種干擾樣式，因此需要對(duì)干擾的實(shí)際影響進(jìn)行仿真分析，并以仿真結(jié)果為基礎(chǔ)指導(dǎo)后續(xù)抗干擾算法的發(fā)展。本文分析了速度欺騙干擾對(duì)空空導(dǎo)彈制導(dǎo)精度的影響，并通過仿真驗(yàn)證了分析的有效性。最后，給出不同干擾樣式對(duì)空空導(dǎo)彈制導(dǎo)精度影響程度的定量分析結(jié)果，并提出后續(xù)技術(shù)發(fā)展的相關(guān)建議及該問題的可能解決思路。

關(guān)鍵詞：空空導(dǎo)彈;制導(dǎo)精度;速度欺騙干擾;仿真與分析

中圖分類號(hào)：TJ765文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-5048（2020）01-0052-06

0?引言

隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)雷達(dá)的干擾及抗干擾技術(shù)也在不斷發(fā)展。其中包括對(duì)不同體制雷達(dá)的新型干擾技術(shù)[1-2]，也涌現(xiàn)了各種對(duì)干擾進(jìn)行識(shí)別及對(duì)抗的相關(guān)技術(shù)[3]，但干擾對(duì)目標(biāo)測(cè)量信息的影響分析主要集中在雷達(dá)系統(tǒng)方面[4]，在干擾對(duì)空空導(dǎo)彈制導(dǎo)精度的影響分析方面的工作尚未全面開展。

對(duì)空空導(dǎo)彈裝備并使用的脈沖多普勒體制雷達(dá)導(dǎo)引頭而言，如何通過對(duì)導(dǎo)引頭施加干擾使空空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能盡可能降低已經(jīng)成為一個(gè)主要研究方向。目前的主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈多采用雷達(dá)單脈沖測(cè)角和脈沖多普勒末制導(dǎo)體制。在戰(zhàn)斗中，空空導(dǎo)彈的單脈沖多普勒雷達(dá)偵測(cè)敵方雷達(dá)回波信號(hào)，并通過比較發(fā)射信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào)之間的多普勒頻譜的振幅或相位以實(shí)現(xiàn)對(duì)敵方飛機(jī)的跟蹤[5]。為避免受到雷達(dá)型空空導(dǎo)彈的攻擊，現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)均大規(guī)模裝備雷達(dá)告警接收機(jī)，當(dāng)雷達(dá)告警接收機(jī)檢測(cè)到空空導(dǎo)彈的雷達(dá)信號(hào)時(shí)，即會(huì)提示飛行員對(duì)威脅做出干擾，降低雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈制導(dǎo)精度，達(dá)到保護(hù)自身安全的目的。

在雷達(dá)主動(dòng)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈面臨的干擾環(huán)境中，速度欺騙干擾技術(shù)比較成熟，是目前需要著力應(yīng)對(duì)的一種干擾樣式。速度欺騙干擾的主要方式有：速度波門拖引干擾、假多普勒頻率干擾、多普勒頻率閃爍干擾和多普勒頻率噪聲干擾[6]。其中，速度波門拖引干擾、假多普勒頻率干擾及多普勒頻率閃爍干擾是最常見的欺騙干擾技術(shù)。但隨著技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了速度-距離聯(lián)合干擾等多維干擾技術(shù)，這將給今后的干擾對(duì)抗帶來新的影響[7]。另外，為了應(yīng)對(duì)相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)，針對(duì)相控陣?yán)走_(dá)的新型干擾手段也在逐步形成[8-10]。面對(duì)新型干擾手段，雷達(dá)實(shí)施抗干擾的一個(gè)重要方式就是采用多重信息比對(duì)、目標(biāo)特征分析等智能化算法剔除干擾信號(hào)。從未來的發(fā)展趨勢(shì)可以看出，智能化將是未來雷達(dá)實(shí)施抗干擾的主要發(fā)展方向[11-13]。

針對(duì)上述干擾的研究主要集中在空空導(dǎo)彈抗速度欺騙干擾方法方面，在該方面已經(jīng)開展了較多的研究并取得一些成果[14]。但是，考慮到目前空空導(dǎo)彈所大量采用的修正比例導(dǎo)引律中，彈目接近速度作為其中的一項(xiàng)重要修正量被引入了導(dǎo)引律算法，因此導(dǎo)引頭對(duì)彈目接近速度的測(cè)量誤差必將被引入導(dǎo)彈過載控制指令的形成過程中，并最終對(duì)導(dǎo)彈的制導(dǎo)精度產(chǎn)生影響。對(duì)于這一過程的理論及仿真研究目前均未充分開展。

1?速度欺騙干擾簡(jiǎn)介

1.1?導(dǎo)引頭速度測(cè)量原理

導(dǎo)引頭速度跟蹤的基本原理是跟蹤接收信號(hào)的多普勒頻率[15]。由于導(dǎo)彈與目標(biāo)之間存在接近速度，因此，導(dǎo)引頭的發(fā)射信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射回來時(shí)與導(dǎo)引頭的發(fā)射信號(hào)相比，將產(chǎn)生一個(gè)多普勒頻移，頻移大小與彈目接近速度成正比。導(dǎo)引頭速度跟蹤回路通過測(cè)量該多普勒頻移的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)彈目接近速度的測(cè)量與跟蹤。

通常，導(dǎo)引頭彈載計(jì)算機(jī)能根據(jù)接收到的回波信號(hào)的多普勒頻移，對(duì)彈目接近速度進(jìn)行濾波估計(jì)，并根據(jù)濾波結(jié)果調(diào)整接收機(jī)的速度波門位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的速度跟蹤。

1.2?速度欺騙干擾原理

根據(jù)導(dǎo)引頭速度跟蹤原理，干擾機(jī)實(shí)施速度拖引時(shí)，首先向?qū)б^轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)能量遠(yuǎn)大于目標(biāo)回波能量且與目標(biāo)回波具有相同多普勒頻率的干擾信號(hào)。由于干擾信號(hào)大于目標(biāo)回波信號(hào)，因此導(dǎo)引頭速度跟蹤電路將捕獲并跟蹤干擾信號(hào)，干擾機(jī)之后將增大或減小干擾信號(hào)的多普勒頻率，使之與目標(biāo)回波多普勒頻率逐漸分離開來，使速度波門跟蹤在干擾信號(hào)的多普勒頻率上[16]。干擾機(jī)組成及干擾示意如圖1所示。

假多普勒頻率干擾的基本原理是：根據(jù)接收到的雷達(dá)信號(hào)，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)與目標(biāo)回波多普勒頻率不同的若干個(gè)干擾信號(hào)，使雷達(dá)的速度跟蹤電路可同時(shí)檢測(cè)到多個(gè)多普勒頻率（若干擾信號(hào)遠(yuǎn)大于目標(biāo)回波，由于速度跟蹤電路響應(yīng)的是大信號(hào)，將使雷達(dá)難以檢測(cè)目標(biāo)信號(hào)），造成其檢測(cè)跟蹤的錯(cuò)誤[17]。假多普勒頻率干擾機(jī)原理框圖如圖2所示。

在干擾機(jī)實(shí)施多普勒頻率閃爍干擾時(shí)，干擾機(jī)將在真實(shí)目標(biāo)回波頻率附近，以預(yù)設(shè)的時(shí)間為周期，產(chǎn)生多個(gè)頻率相近的回波信號(hào)，造成雷達(dá)導(dǎo)引頭的速度波門始終在不同的回波信號(hào)之間跳轉(zhuǎn)，而始終無法正確、穩(wěn)定地截獲目標(biāo)速度[17]。其干擾機(jī)組成與假多普勒頻率干擾機(jī)相同。

2?速度欺騙干擾對(duì)制導(dǎo)精度影響分析

比例導(dǎo)引法是指導(dǎo)彈在攻擊目標(biāo)的過程中，導(dǎo)彈速度矢量的旋轉(zhuǎn)角速度與目標(biāo)線的旋轉(zhuǎn)角速度成比例的一種導(dǎo)引方法，其基本數(shù)學(xué)形式為

其優(yōu)點(diǎn)是：在比例系數(shù)K選擇適當(dāng)?shù)那疤嵯?，?dǎo)彈彈道前段較為彎曲，能夠充分利用導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)能力;彈道后段較為平直，使導(dǎo)彈具有較為充裕的機(jī)動(dòng)能力。只要參數(shù)選擇適當(dāng)，就可以使全彈道上需用法向過載均小于可用法向過載，因而其彈道較為平滑，有利于發(fā)揮導(dǎo)彈的動(dòng)力性能。在技術(shù)實(shí)施上實(shí)現(xiàn)比例導(dǎo)引法也較為容易，因此空空、地空等自動(dòng)瞄準(zhǔn)制導(dǎo)的導(dǎo)彈都采用比例導(dǎo)引法。其缺點(diǎn)是：命中目標(biāo)時(shí)的需用法向過載與命中點(diǎn)的導(dǎo)彈速度和導(dǎo)彈的攻擊方向有直接關(guān)系[18]。

為消除比例導(dǎo)引法的上述缺點(diǎn)，改善其導(dǎo)引特性，多年來，研究人員對(duì)比例導(dǎo)引法進(jìn)行了大量改進(jìn)，并提出許多不同的改進(jìn)比例導(dǎo)引形式。包括：為了在目標(biāo)信息測(cè)量延遲環(huán)境下提高制導(dǎo)精度而考慮目標(biāo)機(jī)動(dòng)預(yù)測(cè)的復(fù)合導(dǎo)引律[19]、考慮彈體動(dòng)態(tài)特性以提高制導(dǎo)精度的三維有限時(shí)間收斂導(dǎo)引律[20]和在攻擊特殊目標(biāo)時(shí)使用的帶初始前置角和末端攻擊角約束的偏置比例導(dǎo)引律[21]。就目前的工程實(shí)用化水平而言，被大量應(yīng)用的一種擴(kuò)展比例導(dǎo)引法為

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