電子戰無人機支援干擾的作戰仿真分析

楊立永，景 志

（解放軍91336部隊，秦皇島 066326）

0 引 言

電子戰無人機如今已經成為能夠完成偵察、監視、目標指示、戰損評估的作戰平臺。在近幾年爆發的幾場典型高技術局部戰爭中，電子戰無人機均發揮了重要作用。電子戰無人機在信息化戰爭中具有重要的應用價值，加強復雜電磁環境下電子戰無人機作戰運用問題研究，對于贏得未來作戰勝利無疑具有重要意義［1］。

復雜電磁環境下電子戰無人機在續航時間、作戰距離、隱身能力和機動能力上均具有優勢。應用無人機遂行隨隊支援干擾主要目的是掩護己方飛機突防和實施對地攻擊，其干擾重點對象是敵方警戒雷達、火控雷達。本文主要對電子戰無人機對敵雷達實施支援干擾的作戰效能進行分析評估［2－4］。

1 電子戰無人機支援干擾模型構建

支援干擾是為支援進攻兵力遂行作戰任務，在距攻擊目標一定距離上對敵方電子設備進行的電子干擾。由于電子戰無人機的雷達反射截面積較普通作戰飛機的要小，可以抵近飛行對敵方電子設備施加干擾［5］。

1.1 電子戰無人機掩護模型

如圖1所示，攻擊機群高度為H t，距敵雷達之間的斜距為Rt；電子戰無人機的高度為H j，距敵雷達之間的斜距為Rj；攻擊機群與電子戰無人機到敵雷達之間的水平夾角為θ，仰角分別為

圖1 無人機掩護位置示意圖

1.2 天線方向圖模型

針狀波束的方位維波束和俯仰維波束具有同樣的形狀，一般采用髙斯平方或者辛克函數，髙斯近似的單方向電壓增益函數為［7］：

式中：θ0.5為主瓣的半功率波束寬度。

單方向電壓增益函數與功率增益函數的關系是：

單方向增益函數應用于僅發射或者僅接收的情況。當收發共用一個天線，且同時考慮收發功能時，雙向天線電壓增益為：

在仿真過程中，采用辛克函數作為雷達和干擾機的方位天線方向圖。

1.3 有源壓制干擾模型

雷達接收的目標反射回波隨距離的變化而改變，這種變化關系可以用雷達方程來估算［8］：

式中：Pt為雷達發射功率（W）；Gt為雷達發射天線增益（dB）；Gr為雷達發射天線增益（dB）；λ為雷達發射信號波長（m）；σ為目標有效反射面積（m2）；Lt為雷達系統損耗因子（d B）；同一雷達的接收天線和發射天線共用一個，即Gt＝Gr。

則雷達接收到目標的回波功率為：

雷達接收到干擾機輻射的功率為：

式中：Pj為干擾機發射功率（W）；Gj為雷達發射天線增益（dB）；Lj為干擾機系統損耗因子（dB）；γj為系統損耗因子（dB）；Δf j為干擾機頻譜寬度（Hz）；Δf r為雷達接收機帶寬（Hz）；Rj為干擾機與雷達之間的距離（m）；Gt（）θ為干擾機所對準的雷達天線副瓣增益（dB）。

根據干擾壓制系數的定義：雷達接收到干擾信號的功率和雷達接收到回波信號的功率，在雷達接收機輸入端的比值，即：

雷達的系統損耗、干擾機的衰減和極化損耗不考慮，壓制系數K jt定為當虛警概率為10－6、探測概率為0.1的雷達接收干擾信號功率與回波信號的比值。

1.4 有源欺騙干擾模型

欺騙干擾機用專門的波形產生多個虛假目標或者產生一個角度不在干擾機角度處的目標。在許多情況下，干擾機的波形是放大了的或重復了的雷達入射信號。針對搜索雷達，多個虛假目標的意圖是使雷達輸出端的數據系統飽和。針對跟蹤雷達和引導雷達，虛假目標使獲得的實際目標延時，并阻止對干擾平臺的精確火控或引導［9］。

有源欺騙為使能夠有效地對付雷達，避免在干擾機角度上產生一串可識別的虛假目標，要求能夠在雷達副瓣中產生多個虛假目標。重發干擾機功率輸出必須大得足以在雷達方位方向圖的副瓣中產生可檢測信號。雷達所接收的干擾機脈沖功率為：

式中：Gm為干擾機對準雷達方向天線增益；為干擾的極化因子；F2j為由干擾機進入雷達天線的單程方向圖－傳播因子；Rj為干擾機距離；Lαj為單程大氣衰減因子；Lmj為由于復制所接收雷達波形的不完善性而引起的損耗因子。

為了使在距離R干擾功率和從目標RCS所接收到的回波信號相等，設：

式中：σ為模擬假目標的RCS大小；Lα為模擬目標在距離R到雷達接收機的雙程衰減。

由上式可知干擾機等效輻射功率PRE：

產生假目標的最小距離：

2 仿真實現

2.1 天線方向圖仿真

干擾機天線方向圖主瓣寬度6.5°，第1旁瓣電平－15 d B，第2旁瓣電平－17 dB。雷達天線方向圖主瓣寬度3.5°，第1旁瓣電平－30 dB，第2旁瓣電平－35 d B。

圖2 干擾機天線方向圖

圖3 雷達天線方向圖

2.2 有源壓制干擾

仿真參數如表1，不考慮雷達和干擾機的系統損耗、極化損耗、雷達接收機內部噪聲。雷達對無人機的最大探測距離為150 km，對攻擊機群的最大探測距離為260 km。仿真結果如圖4所示。

表1 仿真參數設置

圖4 單架無人機對敵雷達干擾效果

圖5 5架無人機對敵雷達干擾效果

由圖4可以看出單架無人機壓制后探測距離小于120 km的區域角度4°，如果需要壓制區域無縫隙擴大，需要多架無人機同時施加干擾。

式中：θ為單架無人機壓制角度（弧度）；Rθ為2架無人機間距；Rj為無人機與雷達距離。

若形成大角度壓制區域無人機之間的最佳間距為10 km，仿真結果如圖5所示。

從圖5可以看出，5架無人機間隔10 km，均距雷達1 5 0 km，5架無人機壓制后探測距離小于120 km的角度為20°，大大增加了壓制區域。

2.3 假目標欺騙干擾

為分析等效輻射功率和干擾距離對假目標干擾效果的影響，不考慮大氣衰減、干擾極化因子和由于復制所接收雷達波形的不完善性而引起的損耗，即對假目標顯示最近距離進行仿真分析。

2.3.1 低等效輻射功率欺騙干擾效能分析

干擾機的等效輻射功率（ERP）為10 W，雷達發射機峰值功率200 k W，雷達天線增益Gt＝40 dB，干擾機分別對準主瓣、第1旁瓣實施欺騙干擾，即干擾機在雷達主瓣和第1旁瓣產生的假目標顯示在雷達畫面最近距離與干擾距離的關系。

從圖6可以看出，隨著干擾距離的增大，產生假目標的最近距離越大，假目標的RCS越大，產生假目標的最近距離越大。圖6顯示，當干擾機對準雷達主瓣時產生假目標的距離小于干擾距離，也就是說對準主瓣實施距離欺騙干擾時，假目標可以在無人機前產生。圖7顯示，在干擾機對準雷達第1旁瓣實施方位欺騙時，產生的假目標在雷達顯示器上只能比無人機更遠。雷達對無人機的最大探測距離為150 km，當干擾距離為150 km時，對準主瓣和第1旁瓣能夠產生假目標的最近距離，見表2。

表2 干擾機ERP為10 W時產生假目標最近距離

當干擾機的等效輻射功率較小，電子戰無人機在實施欺騙干擾時，無人機不被雷達發現的情況下，與掩護戰斗機群保持方向一致，使欺騙干擾更加有效，掩護效果更佳。

圖6 干擾機對準主瓣實施欺騙干擾

圖7 干擾機對準第1旁瓣實施欺騙干擾

2.3.2 高等效輻射功率欺騙干擾效能分析

干擾機的等效輻射功率（ERP）為200 W，雷達發射機峰值功率200 k W，雷達天線增益Gt＝40 dB，干擾機分別對準主瓣、第一旁瓣實施欺騙干擾，即干擾機在雷達主瓣和第一旁瓣產生的假目標顯示在雷達畫面最近距離與干擾距離的關系。

從圖8可以看出，隨干擾距離的增大產生假目標的最近距離越大，假目標的RCS越大，產生假目標的最近距離越大。圖8顯示，當干擾機對準雷達主瓣時產生假目標的距離遠小于干擾距離，也就是說對準主瓣實施距離欺騙干擾時，假目標可以在無人機前較大距離產生。圖9顯示，在干擾機對準雷達第1旁瓣實施方位欺騙時，產生的假目標可以在無人機前產生。雷達對無人機的最大探測距離為150 km，當干擾距離為150 km時，對準主瓣和第1旁瓣能夠產生假目標的最近距離，如表2所示。

圖8 干擾機對準主瓣實施欺騙干擾

圖9 干擾機對準第1旁瓣實施欺騙干擾

表2 干擾機ERP為200 W時產生假目標最近距離

當干擾機的等效輻射功率較大時，無人機可以與掩護攻擊機群不在同一方向，只要保持一定角度，可以使敵方雷達發現攻擊機群的時間更長。

3 結束語

通過對電子戰無人機實施壓制干擾和欺騙干擾進行建模分析，得出在電子戰無人機實施壓制干擾時，在方位上根據敵方雷達的情報參數間隔布放，以增加壓制干擾時的干擾扇面，分布式輻射信號可從雷達天線主瓣進入，信號不會受到低副瓣天線、副瓣匿影或副瓣對消的抑制，因而其干擾效率可比副瓣干擾機高。實施欺騙干擾時增大干擾機的等效輻射功率，能夠使無人機支援干擾戰術更加靈活。

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［5］袁仕繼，孫明峰，陳合峰.復雜電磁環境下電子戰無人機作戰應用研究［J］.艦船電子工程，2011，31（8）：21－24.

［6］劉躍峰，張安.電子對抗環境下飛機編隊突防能力模型［J］.火力指揮與控制，2009，34（9）：53－56.

［7］丁鷺飛，耿富錄.雷達原理［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2005.

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