雷達組網抗干擾性能評估方法研究

徐 超，張 進

（北京跟蹤與通信技術研究所，北京100094）

0 引言

雷達組網通過將不同的雷達合理布站，借助通信手段鏈接成網，由統一的管理融合中心對雷達進行組織管理和數據處理，進而形成一個有機整體。雷達網工作頻段分布廣泛、體制功能相互補充、作用空域互相重疊，從而大大提高了雷達網自身的生存能力和作戰效能，相比傳統的雷達，具備更強的“四抗”能力。但是其優越的“四抗”能力來源于多方面，既有單部雷達自身的因素，又跟組網配置、戰術應用等多種因素相關，因此如何客觀、定量地對雷達組網“四抗”能力進行評估就成為該領域的熱點問題。本文針對雷達組網系統的特點，提出了分別利用靜態指標和動態指標對其抗干擾性能進行評估的方法。

靜態指標主要指雷達網本身具備的抗干擾能力，在受到干擾的情況下不會發生變化，是雷達網自身所具有的抗干擾措施的體現；動態指標主要是雷達網在受干擾前后變化顯著的關鍵戰技指標，是影響雷達網主要性能的指標。動態指標可以直接反映雷達網受到干擾后主要性能的變化情況，靜態指標則可以反映雷達網自身抗干擾措施方面的長處與短板，為提高雷達網抗干擾能力提供參考。

1 雷達網抗干擾性能的靜態評估指標

雷達網抗干擾性能靜態指標主要包括單部雷達抗干擾能力度量模型、組網雷達抗干擾能力附加因子兩部分。

單部雷達的抗干擾能力可以表示為：

式中，P 為雷達發射功率（W），T0為信號持續時間（s），Bs為 信 號 帶 寬（Hz），G 為 雷 達 天 線 增 益；（PT0BsG）為雷達抗干擾的固有能力。其它參數為抗干擾措施的附加因子，分別為：頻率跳變因子SA、天線副瓣因子SS、MTI（或MTD）質量因子SM、天線極化可變因子SP、恒虛警處理因子SC、“寬-限-窄”電路質量因子SN、重復頻率抖動因子SJ。

雷達網的抗干擾能力不僅與網內各雷達有關，還與網內雷達數量、配置布站都存在密切關系，因此，雷達網的抗干擾能力可視為由兩部分組成：一部分是網內雷達本身的抗干擾能力；另一部分是組網技術帶來的附加因子。其中網內雷達本身的抗干擾能力按照各自作用距離遠近，以及各自防御方向的重要性進行加權。因此組網雷達的抗干擾能力靜態指標可以由下式計算，即：

式中，（AJC）Snet為雷達網抗干擾能力靜態指標；N 為雷達數；K 為雷達網平均空域重疊系數；η為雷達網頻域重疊系數；J 為雷達網極化類型數；S 為雷達網信號類型數；（AJC）i為第i部雷達的抗干擾能力；ri為第i部雷達的探測距離（m）；rav為雷達網平均探測距離，定義為網內所有雷達探測距離的代數平均值（m）；ki為各參數對雷達網抗干擾能力貢獻大小的因子（i＝1，2，…，5）。

1.1 平均空域重疊系數

空域重疊系數反映的是多部雷達同時照射某一空域的情況。

設N 部雷達按照一定平面圖形布陣，A 為組網雷達的覆蓋面積，并按照一定高度將雷達探測區域在垂直方向上分為M 層。第i部雷達在第j個高度層上的探測區域為Aij＝｛（x，y，h）；fij（x，y，h）≤rij｝，i＝1，2，…，N；j＝1，2，…，M，其中rij為第i部雷達在第j個高度層上的作用距離，則第i部雷達在第j個高度層上覆蓋的面積為。

平均空域重疊系數K 為：

1.2 頻域重疊系數

設雷達網由N 部雷達組成，每部雷達的帶寬為Δfi，i＝1，2，…，N，N 部雷達中有M 部雷達的頻帶發生重疊，重疊帶寬為Δfj，j＝1，2，…，M，則頻域重疊系數為：

1.3 極化類型數

極化類型系數定義為網內雷達極化類型數與網內雷達數目的比值，可表示為：

式中，m 為雷達網極化類型總數；N 為雷達網的雷達總數。

1.4 信號類型數

信號類型系數定義為網內雷達信號類型數與網內雷達數目的比值，可表示為：

式中，k為雷達網信號類型總數，N 為雷達網內的雷達總數。

2 雷達網抗干擾性能的動態評估指標

動態指標是通過雷達網在受到干擾前后其關鍵指標的變化來對其抗干擾性能進行評價。雷達組網的主要職責是探測責任區域中的空中目標、跟蹤并形成軌跡，為防空武器系統提供情報支援。雷達組網的目的是為了更早地發現目標，從而使防空武器系統獲得更多的準備時間，并且通過對多部雷達的數據進行融合處理，獲得比單部雷達更高的數據率和更好的測量精度，從而為防空部隊提供目標指引。

對雷達干擾主要有壓制式干擾和欺騙式干擾，壓制式干擾主要是通過連續波信號或者大量雜亂信號、噪聲信號壓制雷達目標信號；欺騙式干擾則是釋放與目標回波信號相同或相近的干擾信號，在雷達上形成假目標，使敵方獲取錯誤情報。由于組網雷達內雷達數量眾多，一方面，對其進行信號偵察的難度增大，難以形成有效干擾；另一方面，通過對多部雷達數據的融合處理可以較容易地識別出欺騙性假目標，因此目前對雷達組網的干擾技術仍以有源壓制式干擾為主。

雷達組網抗有源壓制干擾的動態評估指標主要通過雷達探測距離的變化情況進行衡量：

式中，（ACJ）Dnet為雷達網抗干擾能力動態指標；Ri為未受干擾時對典型目標的探測距離；RJi為受到干擾后對同一目標的探測距離；ki為各雷達在雷達網中的重要程度或各雷達防御方向的重要程度，i＝1，2，…，N。

3 實例分析

3.1 雷達網基本配置

假設雷達網由3部雷達組成，按正三角形部署，各雷達間距為75km，布站時，將抗干擾性能較好的雷達布置于重點防御方向，各單部雷達均負責一定范圍的區域。雷達組網及對抗態勢如圖1所示，以兩種方案組網，組網方案1、2的雷達主要性能參數見表1。圖1中a雷達的防御方向為重點防御方向。敵軍飛機以5000m 高度飛行，其有效雷達截面積為2m2，其干擾機對雷達網實施遠距離支援干擾。

表1 雷達網各雷達基本參數

圖1 雷達組網及對抗態勢示意圖

3.2 靜態指標評估

兩種組網方案中，雷達數目相同，但是方案2中雷達作用距離平均值高于方案1，因此其空域覆蓋系數不同。方案1中兩部雷達的工作頻段相同，而方案2中3部雷達工作頻段均不同，因此方案2的頻域覆蓋系數大于方案1。兩種方案的極化系數和信號類型系數均相同。

根據式（2）可計算出兩種組網方式的雷達網的靜態抗干擾能力。

組網方案1：

組網方案2：

通過計算兩種組網方案的抗干擾能力靜態指標，可以看出，方案1的抗干擾能力比方案2強，雖然方案2中3部雷達頻段各自都不一樣，而方案1中有兩部雷達是同一頻段，但方案1中單部雷達抗干擾能力更強。由此可知，通過靜態指標衡量雷達組網的抗干擾能力，單部雷達的抗干擾能力在整個系統中起著非常重要的作用。

3.3 動態指標評估

為檢驗上述靜態指標評估的雷達組網抗干擾能力，通過本文第2節的雷達組網預警距離的計算公式，對受到遠距離壓制干擾的雷達網的預警距離進行計算。設干擾機參數如表2所示。

表2 干擾機主要參數

為便于計算，現只考慮干擾機對雷達網進行遠距離支援干擾的情況，對兩種方案而言其干擾機距攻擊目標距離應相同，設干擾機距目標O 距離為160km。

雷達在受到干擾機有源壓制干擾時，由于干擾機與雷達之間的角度不同，干擾信號可能會從雷達主瓣或者雷達副瓣進入，敵方為獲得最佳干擾效果，一般情況下會將干擾機布置在空襲飛機與己方雷達連線方向，從而保證干擾信號盡可能從雷達主瓣進入，因此，在計算雷達網內各雷達探測距離變化率時，以雷達受到主瓣有源壓制干擾為例進行計算。

通過式（7）計算可得兩種組網方案在受到有源壓制干擾的情況下，雷達探測距離的變化率。兩種組網方案中，雷達a的防御方向為重點防御方向，雷達b和c 方向為次重要方向，因此在計算時，雷達a 探測距離變化所占權重取5，雷達b和c 均取2.5。

組網方案1：

組網方案2：

通過計算可知，組網方案1的探測距離在受到干擾情況下，其變化程度小于組網方案2，說明組網方案1的抗有源壓制干擾能力強于組網方案2。雖然方案2的雷達平均探測距離高于方案1，但是由于方案1中的雷達抗干擾能力更強，因此在受到干擾的情況下，方案1的整體性能更好。

4 結束語

本文分別研究了以雷達網內各雷達具備的抗干擾措施和雷達的配置部署為指標的雷達網靜態抗干擾能力評估，以及以雷達網探測距離變化率為指標的動態抗干擾能力評估。在雷達網實際應用中，其抗干擾能力不僅與各雷達自身的作戰性能相關，還與戰術運用、敵方的干擾樣式等等有著密切的聯系。雷達網的抗干擾能力評估是一項非常復雜的工作，本文所給出的兩種評估方法還需進一步完善，如何確定靜態評估指標中各項指標的權重、面對不同干擾樣式時雷達網探測距離的變化情況以及如何評估雷達網整體效能將是下一步的研究重點?！?/p>

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