艦載舷外雷達有源誘餌布放高度研究

王　雋，許海龍，周水樓

（海軍裝備研究院，北京100161）

艦載舷外雷達有源誘餌布放高度研究

王雋，許海龍，周水樓

（海軍裝備研究院，北京100161）

艦載舷外雷達有源誘餌是對抗現代先進反艦導彈的有效方式，引起各個國家的關注重視。艦載舷外雷達有源誘餌通過有源欺騙干擾方式模擬被掩護艦船的雷達信號特征，引誘或欺騙敵跟蹤和制導雷達。根據艦載舷外雷達有源誘餌的干擾機理，研究舷外雷達有源誘餌的最佳布放高度等布放策略，對部隊作戰使用和部隊訓練具有一定的參考價值。

雷達有源誘餌；布放高度；質心干擾

艦載舷外雷達有源誘餌通過有源欺騙干擾方式模擬被掩護艦艇的雷達信號特征，引誘或欺騙敵跟蹤和制導雷達［1］。本文通過分析艦載舷外雷達有源誘餌的干擾機理和技術特點，利用之前建立的艦載電子戰反導防御仿真系統［2］，重點研究艦載舷外雷達有源誘餌的典型布放高度，為充分發揮艦載舷外雷達有源誘餌的作戰效能提供參考。

1　艦載舷外雷達有源誘餌工作過程分析

艦載舷外雷達有源誘餌工作過程［3］如下。

1）偵察探測。艦載電子對抗偵察設備（ESM設備）或雷達探測到有高速逼近的小目標時，對來襲威脅實施告警。

2）戰術決策。依據艦艇導航設備、風力風向傳感器、羅經儀提供的實時數據，根據作戰準則，自動選擇合適發射方向的誘餌，裝訂必要的參數。

3）誘餌發射。觸發發射管的有源誘餌電池、點火助推火箭發射飛行。

4）開傘工作。誘餌飛行至設定地點開傘，天線按設定方向調整指向，實施對反艦導彈的誘騙干擾。

5）失效落水。誘餌工作時間主要取決于誘餌的留空時間，誘餌下落入水，則誘餌失效。

2　艦載舷外雷達有源誘餌干擾機理研究

2.1干擾原理

本文研究的艦載舷外雷達有源誘餌干擾原理與箔條質心的作用原理基本相同［4-6］。主要通過轉發放大敵方雷達的信號，與水面艦艇的回波信號共同作用來實現導彈誘偏，直至導彈跟蹤攻擊誘餌假目標［7］。在質心效應形成的初始時刻，雷達已經穩定跟蹤艦艇目標，天線波束中心指向艦艇的回波反射中心（設與幾何中心重合）。艦載舷外雷達有源誘餌發射后開始工作，有效實施誘騙干擾的前提條件是誘餌布放的位置需要與目標艦艇處于末制導雷達的同一個波束內，且誘餌假目標的等效雷達截面積通常要大于目標艦的反射面積的1倍以上，這時末制導雷達將跟蹤目標與誘餌回波的能量中心，即質心，從而偏離目標［8-9］。

質心干擾的示意圖如圖1所示，制導雷達的波束角為θ0.5；誘餌與目標對雷達的張角為θ，其中，質心與目標對雷達的張角為θ1，質心與誘餌對雷達的張角為θ2，θ1+θ2=θ；目標的雷達反射面積σ1，反射的雷達波能量為P1；誘餌發射的功率為P2，相當于存在一個截面積為σ2的目標反射的能量。由質心原理和文獻［10］可知：

當壓制系數σ2/σ1≤1時，導彈最終跟蹤艦艇；

當壓制系數σ2/σ1≥1.5時，導彈最終跟蹤誘餌；

當壓制系數1＜σ2/σ1＜1.5時，導彈最終跟蹤哪個目標是等概率隨機的。

圖1　艦載舷外雷達有源誘餌干擾示意圖Fig.1 Jamming sketch map of off-board radar active decoy

2.2動態干擾過程

圖2　艦載舷外雷達有源誘餌干擾過程分析圖Fig.2 Jamming process analysis diagram of off-boardADR

假設末制導雷達的跟蹤波束服從函數f（x）=sin2x/x2分布，跟蹤波束的寬度θ=5°～6°，A、B波束交叉點位于3dB處，發現導彈來襲時導彈離艦艇距離 S=12km，導彈速度 300m/s，艦艇 RCS為1.3×104m2，艦載舷外雷達有源誘餌橫向布放位置250m，艦艇不橫向機動。

導彈末制導雷達的跟蹤過程如下：A波束接收到的信號強度為EA，B波束接收到的信號強度為EB，EA＞EB時，跟蹤軸將向A波束方向偏轉，直至EA=EB穩定跟蹤；EA＜EB時，跟蹤軸將向B波束方向偏轉，直至EA=EB穩定跟蹤。從末制導雷達鎖定跟蹤艦艇到誘餌成功干擾后末制導雷達偏離艦艇轉而跟蹤誘餌假目標的過程分為以下5個階段。

a1階段：來襲導彈鎖定艦艇。

a2階段：艦艇發現來襲導彈后，誘餌發射，11 s到達預定位置，開始釋放假目標信號，此時導彈離艦艇距離S=8.7km，誘餌與艦艇在雷達天線處的張角約為1.7°，在該距離上誘餌的RCS=4×105m2，艦船的RCS=1.3×104m2，EA=4×105×0.9+1.3×104×1/2，EB=4×105×Δ+1.3×104×1/2，Δ 為 小 量 ，顯然EA＞EB，RCS誘餌/RCS船=30，雷達天線跟蹤軸將直指誘餌。

a3階段：當導彈飛行至離艦艇距離S=4.776km，誘餌的RCS=1.87×105m2，誘餌與艦艇在雷達天線處的張角約為3°，由EA≈EB的穩定跟蹤條件計算得此時誘餌偏離跟蹤軸約-0.06°，艦艇位于B波束頂點。

a4階段：當導彈飛行至離艦艇距離S=2.4km時，誘餌的RCS=4×105m2，誘餌與艦艇在雷達天線處的張角約為6°，根據EA≈EB的穩定跟蹤條件計算得此時誘餌彈偏離跟蹤軸約-0.5°，艦艇位于B波束半波束位置。

a5階段：當導彈飛行至離艦艇距離S=1.6km時，誘餌的RCS=1.3×104m2，誘餌與艦艇在雷達天線處的張角約為90°，根據EA≈EB的穩定跟蹤條件計算得知：此時導彈跟蹤軸穩定指向誘餌方向，導彈與艦艇的橫向距離約為250m。故在S=1.6km時，可以認為艦艇已擺脫導彈跟蹤，干擾獲得成功。

若艦艇橫向機動，則將在大于1.6km距離時擺脫導彈跟蹤波束。

3　艦載舷外雷達有源誘餌布放高度研究

通過艦載舷外雷達有源誘餌使用過程和干擾機理分析可知，為保證艦載舷外雷達有源誘餌的干擾效能，艦載舷外雷達有源誘餌在下落和導彈由遠逐漸逼近艦艇的過程中，應始終保證在導彈俯仰波束寬度內，并保證能夠可靠接收導引頭雷達信號并有效復制轉發欺騙干擾信號，如圖3所示。這就須要恰當選擇誘餌布放高度。誘餌的布放高度主要與誘餌下降速度、導引頭俯仰波束寬度（θ）、導彈速度、系統反應時間和發現導彈時的彈目距離等有關［12-13］。

圖3　導彈視場與誘餌位置示意圖Fig.3 Sketch map of missile field view and decoy position

目前，艦載舷外雷達有源誘餌主要由艦載ESM設備引導布放，而ESM設備無法提供導彈目標的距離和速度信息。因此，須要研究一個典型布放高度來適應不同開機距離和不同速度的導彈。筆者在前期工作中計算得出典型布放高度為150m，下面就重點分析這個典型布放高度對不同類型導彈的有效干擾時間。

仿真計算的假設條件如下：

1）反艦導彈末制導雷達導引頭的俯仰波束寬度為5°；

2）反艦導彈的速度：亞音速為300m/s；超音速為800m/s；

3）反艦導彈飛行高度為10m；

4）誘餌開傘后的下降速度為3m/s；

5）從艦載電子對抗偵察設備（ESM）發現反艦導彈到誘餌布放到位開始工作所需時間為11 s；

6）誘餌布放到位時反艦導彈末制導雷達導引頭已跟蹤鎖定艦船；

7）誘餌干擾方式為質心干擾。

分析情況1：艦載ESM設備在8km發現亞音速反艦導彈，艦載舷外雷達有源誘餌布放到位開傘工作時距離反艦導彈4.7km，開傘工作高度150m。從圖4可以看出，反艦導彈飛行至距離誘餌800m左右時，誘餌脫離導引頭3dB波束俯仰視場，此時反艦導彈基本失去再次搜索捕獲目標的能力。艦載舷外雷達有源誘餌有效誘偏工作時間約為13 s。

分析情況2：艦載ESM設備在12km發現亞音速反艦導彈，艦載舷外雷達有源誘餌布放到位開傘工作時距離反艦導彈8.7km，艦載舷外雷達有源誘餌開傘高度150m。從圖5可以看出，導彈飛行至距離誘餌在300m左右時，誘餌脫離導引頭3dB波束俯仰視場，此時反艦導彈基本失去再次搜索捕獲目標的能力。艦載舷外雷達有源誘餌有效誘偏工作時間約為28 s。

圖5　艦載舷外雷達有源誘餌高度與導引頭視場分析圖（12km）Fig.5 Analysis diagram of off-boardADR height and seeker field view（12km）

分析情況3：艦載ESM設備在20km發現超音速反艦導彈，艦載舷外雷達有源誘餌布放到位開傘工作時距離反艦導彈11.2km，艦載舷外雷達有源誘餌開傘高度150m。從圖6可以看出，導彈飛行至距離誘餌在800m左右時，誘餌脫離導引頭3dB波束俯仰視場，此時反艦導彈基本失去再次搜索捕獲目標的能力。艦載舷外雷達有源誘餌有效誘偏工作時間約為13 s。

圖6　艦載舷外雷達有源誘餌高度與導引頭視場分析圖（20km）Fig.6 Analysis diagram of off-boardADR height and seeker field view（20km）

分析情況4：艦載ESM設備在25km發現超音速反艦導彈，艦載舷外雷達有源誘餌布放到位開傘工作時距離反艦導彈16.2km，艦載舷外雷達有源誘餌開傘高度150m。從圖7可以看出，導彈飛行至距離誘餌在600m左右時，誘餌脫離導引頭3dB波束俯仰視場，此時反艦導彈基本失去再次搜索捕獲目標的能力。艦載舷外雷達有源誘餌有效誘偏工作時間約為20 s。

圖7　艦載舷外雷達有源誘餌高度與導引頭視場分析圖（25km）Fig.7 Analysis diagram of off-boardADR height and seeker field view（25km）

通過上述分析計算可以看出，在只有艦載ESM設備信息引導的前提下，下降速度為3m/s的艦載舷外雷達有源誘餌，在典型布放高度150m時，基本可以滿足作戰使用要求，但誘餌有效工作時間較短。如果可以借助艦艇上的其他有效探測信息（比如雷達主動探測信息）進行引導，由于可以提供導彈目標距離和速度等參數，就可以在導彈開機距離較遠時，誘餌布放高度高一些，開機距離較近時，布放高度低一些，通過更為精確的控制誘餌發射時機和布放高度，干擾效果會更好。

4　結束語

艦載舷外雷達有源誘餌的布放策略（布放時機、布放高度和布放距離）受風、導彈來襲方向和艦船機動等很多因素的制約，具體的布放策略應該由當時的具體作戰環境決定。只有綜合利用艦載ESM設備信息和雷達探測目標航跡等信息，掌握整個戰場態勢并充分考慮艦載舷外雷達有源誘餌布放位置和發射時機的原則，才能最大限度發揮艦載舷外雷達有源誘餌的作戰能力。

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Research on the Deploy Altitude of Off-Board Radar Active Decoy

WANG Jun，XU Hailong，ZHOU Shuilou
（Naval Academy of Armament，Beijing 100161，China）

The Off-board Radar Active Decoy（ADR）is an effective measure to counter the modern advanced anti-ship missiles，and attracts the attention of each country.The ADR uses unique technology to produce a powerful jamming sig?nal，seducing the missile away from the ship towards the decoy.According to the jamming theory and technical characteris?tic of ADR，in this paper，the best deploy altitude to deploy ADR was studied，which had some reference value to force training.

radar active decoy；deploy altitude；centroid jamming

TN97

A

1673-1522（2015）06-0516-05DOI：10.7682/j.issn.1673-1522.2015.06.004

2015-07-18；

2015-09-24

王雋（1977-），女，工程師，碩士。