伴飛干擾對反導雷達突防對抗效果仿真分析

黎曉春

(北京跟蹤與通信技術研究所，北京 100094)

0 引言

如何有效實現對導彈防御系統的突防是彈道導彈長期需要面對的重要課題。隨著“宙斯盾”、“愛國者”以及“THAAD”等導彈防御系統的不斷改進和換代，其雷達探測能力和抗干擾水平也得以不斷提升。如何有效壓制導彈防御系統中的反導雷達，使反導雷達的探測、跟蹤、識別和引導等功能無法得到充分發揮，甚至難以正常工作是彈道導彈實現突防的關鍵所在。

彈載干擾機伴隨彈頭飛行，能夠對敵雷達實施主瓣干擾，在要求功率較小的情況下，能起到良好的干擾效果，主瓣干擾已經成為干擾對抗中的難題[1-3]。攜帶伴飛式干擾機是彈道導彈應對反導雷達探測跟蹤制導的重要技術手段。導彈攜帶的干擾機在合適的時機與彈體分離并開始工作，按照慣性與彈頭伴飛，檢測到反導雷達探測信號后即可釋放干擾信號，在保持與彈頭相對位置關系的前提下干擾信號可保持從雷達主瓣進入，通過干擾有效壓縮反導雷達發現距離、探測能力和測量精度。隨著攻擊過程的推進，或者反導雷達實現對伴飛干擾機燒穿，或者距離較近時伴飛干擾信號無法持續實現從雷達主瓣進入從而雷達可再次檢測到彈頭，但是只要此時彈頭距離雷達(或攻擊對象)足夠近，就可認為伴飛干擾實現了有效掩護彈頭突防。

本文針對干擾機釋放后與彈頭伴飛干擾反導雷達這一動態過程，開展導彈電子突防仿真，分析不同干擾態勢和反導雷達參數配置下的干擾效果，以求對伴飛干擾機優化干擾策略、提高突防成功概率提供支持。

1 仿真模型及技術條件

1.1 伴飛干擾機

戰術彈道導彈攜帶的自衛式有源雷達干擾機，在主動段末期與彈頭分離，一般不具備動力和姿態調整能力，按照慣性與彈頭伴飛。干擾類型包括有源噪聲壓制、有源欺騙干擾等。工作頻段根據突防對象可選可變，采用電池供電。為簡化起見，假定干擾機與彈頭伴飛，空域分布、飛行姿態在一定的時間范圍內保持不變(伴飛中干擾機側向分布距離和軸向分布距離均不超過特定數值)，干擾機數量1～4個可選，干擾類型為窄帶瞄準干擾或寬帶阻塞干擾及其組合可選，干擾功率可調。

1.2 突防彈頭目標

通過仿真建立進攻導彈彈頭的飛行彈道，彈頭目標RCS及其起伏模型。以理論彈道飛行的戰術彈道作為仿真對象，假定彈頭在前向一定錐角范圍內RCS較小并具備隱身能力。仿真中彈頭目標尺寸及RCS可選，起伏模型可選，彈頭RCS可根據雷達視角的不同進行變化。

1.3 反導雷達

本文研究的突防對象主要為“愛國者”武器系統的AN/MPQ-65雷達(及其改進型)和“宙斯盾”武器系統的AN/SPY-1D雷達。根據雷達方程建立通用的雷達檢測仿真模型，其頻段、信號帶寬、功率、信號形式、信號處理能力、抗干擾措施等參數可選可變。

建立干擾突防過程中彈頭目標、伴飛干擾機與反導雷達工作過程及相對運動關系，運用雷達方程、干擾方程、干擾/抗干擾關系等建立綜合地面雷達信噪比/信干比模型和檢測模型，進而確定雷達的檢測能力，并在此基礎上進行干擾/抗干擾性能評估和對抗條件下雷達檢測過程的試驗仿真，依據雷達在有無彈載自衛干擾情況下檢測能力以及測量精度的變化給出自衛干擾電子突防效果。

2 仿真系統設計

導彈電子突防對抗試驗仿真軟件基于HLA開發，仿真聯邦由仿真狀態監控成員、仿真結果顯示成員、雷達模擬成員、干擾機模擬成員、導彈模擬成員、仿真總控成員組成。各聯邦成員的信息交互關系如圖1所示。

仿真總控成員完成模型主要參數設置、仿真試驗參數設置，驅動仿真運行。導彈模擬成員完成導彈彈道計算和導彈RCS計算，向雷達模擬成員和干擾機模擬成員發送干擾機模型和雷達模型解算所需的導彈運動及RCS參數信息。雷達模擬成員實現反導雷達模擬，完成在不存在干擾源、存在干擾源、雷達未采用抗干擾措施以及存在干擾源、雷達采用抗干擾措施的情況下，雷達對導彈的探測性能模擬，并向干擾機模擬成員發送雷達參數信息，接收干擾機模擬成員發送的干擾機參數信息，接收導彈模擬成員的RCS信息。干擾機模擬成員完成干擾機彈道(含干擾釋放、開機工作時機)計算和干擾策略計算，實現一個或多個噪聲干擾機模擬，完成干擾機偵察單元對雷達信號的偵察過程計算，并在發現雷達信號時實施干擾。仿真結果顯示成員實時顯示相關仿真曲線，接收干擾機模擬成員、導彈模擬成員、雷達模擬成員發送的仿真結果信息和仿真狀態信息，并顯示仿真結果。仿真狀態監視成員實現仿真狀態監視成員功能，實時顯示仿真各要素工作參數和工作狀態監視。

3 仿真結果

3.1 C波段仿真結果

C波段突防對象為AN/MPQ-65雷達，其載頻約5.25～5.75GHz，發射機峰值功率約600kW，平均功率約10kW，對1m2目標探測距離大于160km，主瓣波束寬區約1.7°(法線方向)，發射天線增益40dB，接收天線增益39dB，具有脈壓、副瓣對消等多種抗干擾措施。

假設彈頭RCS為0.05m2、導彈在上升段末端釋放干擾機，干擾機釋放后彈上干擾機偵察引導單元即開始工作，地面雷達在距離約124km處發現目標并對其進行跟蹤，這時彈載干擾機偵察引導單元開始穩定偵收地面雷達信號并開始實施干擾。

圖2(a)為導彈沒有攜帶干擾機時，雷達探測信噪比變化情況及測量精度仿真結果。圖2(b)為導彈攜帶1臺C波段瞄準式干擾機，對AN/MPQ-65雷達進行突防，雷達抗干擾改善因子為30dB時，雷達檢測信干比/信噪比變化情況及測量精度。

圖3(a)為導彈攜帶2臺C波段瞄準式干擾機，雷達抗干擾改善因子為45dB時仿真結果。圖3(b)為導彈攜帶4臺瞄準式干擾機，雷達抗干擾改善因子為45dB時仿真結果。當彈頭RCS更小或更大時仿真結果顯示趨勢基本一致。

從仿真結果可知，當干擾機數量為1臺，干擾機與雷達距離大于15km時，雷達難以正常檢測目標，此后由于伴飛干擾機與彈頭空間分布關系，干擾機將不再處于地面雷達波束主瓣，干擾信號將從雷達波束旁瓣進入雷達接收機，這導致雷達檢測信干比突變，雷達可實現高精度目標測量，但此時發現距離過小，可認為干擾掩護突防成功。可見，當雷達抗干擾改善因子小于30dB時，1臺干擾機即可取得良好的干擾效果。若雷達抗干擾改善因子為45dB，當干擾機數量為2臺時，地面雷達對彈頭的發現距離約為26km；而如果干擾機數量為4臺，地面雷達對彈頭的發現距離則降為約18km。可見當雷達抗干擾改善因子為45dB時需要多臺干擾機才可取得較好的干擾效果。

3.2 S波段仿真結果

S波段突防對象為AN/SPY-1D雷達，其工作頻為3.1～3.5GHz，發射機峰值功率約4～6MW，平均功率不小于60kW，對1m2目標作用距離460～630km，天線主瓣波束寬水平垂直均約為1.6°(法線方向)，發射天線增益約42dB，接收天線增益約41dB，具有脈壓、低副瓣等多種抗干擾措施。

圖4(a)為導彈攜帶1臺S波段阻塞式干擾機，對AN/SPY-1雷達進行突防，雷達抗干擾改善因子為30dB時仿真結果。圖4(b)為導彈攜帶4臺S波段阻塞式干擾機，對AN/SPY-1雷達進行突防，雷達抗干擾改善因子為30dB時仿真結果。

由仿真結果可知，當雷達抗干擾改善因子為19.5dB時，1臺干擾機即可取得良好的干擾效果。若雷達抗干擾改善因子為30dB，干擾機數量為2臺，則雷達對彈頭的發現距離約為26km；而如果干擾機數量為4臺，雷達對彈頭的發現距離則降為約21km。

4 仿真結論

1) 干擾要持續從雷達天線主瓣進入方可取得較好的干擾效果，隨著彈頭與雷達距離接近，到干擾機無法保持從雷達天線主瓣進入時，雷達檢測信干比將實現突變，伴飛干擾機將這個突變距離壓縮到足夠小是突防成功的關鍵，所以實飛中伴飛干擾機與彈頭間幾何關系的保持對突防結果至關重要。

2) 隨著彈頭與雷達距離接近，雷達將實現對干擾機燒穿，干擾方應盡可能壓制燒穿距離，縮短反導武器系統反應時間；由于彈頭迎頭方向RCS相對較小，所以彈載干擾機對迎頭方向雷達壓制作用較強，雷達配置位置不同會對仿真結果產生一定影響。

3) 雷達的抗干擾處理增益對仿真結果影響很大，雷達可提高相參處理增益以對抗噪聲干擾，同時雷達提高角度分辨力也可提前從角度上分辨目標和干擾。

4) 對于干擾來說，采用相參干擾可提升干擾效果，寬帶阻塞干擾則可能成為信標，導致過早暴露突防意圖；多臺干擾機可取得更好的壓制效果，但隨著干擾機數目的增多，干擾效果增加并不明顯。

5 結束語

本文仿真中的彈道為理論彈道，伴飛過程中干擾機與彈頭間的幾何關系均按理論設計值保持相對固定，條件允許時應盡可能采用彈頭與干擾機的實測彈道數據；仿真中彈頭的RCS是在理論值基礎上通過模型設計增加起伏模型實現的，有條件時應采用實測RCS模型；此外，反導雷達的抗干擾處理增益對仿真結果影響很大，尤其是其信號處理能力、抗干擾策略及參數，下一步的研究應盡可能增強反導雷達模型的準確性。■

[1] 羅波，畢義明，李馬戍.彈載電子干擾機作戰效能仿真評估[J].兵工自動化，2010，32(1)：69-74.

[2] 王峰.轉發式彈載干擾機對抗技術研究[J].中國電子科學研究院學報，2012，7(4).

[3] 常磊，王煥強，王憲鵬，等.彈載干擾機突防效能評估[J].電子信息對抗技術，2011，26(5)：69-71.