針對TR-R型雙基地雷達(dá)效能評估研究

1、針對T/R-R型雙基地雷達(dá)的電子干擾效能評估研究摘 要：針對干擾暴露區(qū)不適于動態(tài)描述雙基地雷達(dá)干擾效果這一客觀事實，選取TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率、電子干擾有效性因子、穩(wěn)定性因子作為效能指標(biāo)對T/R-R雙基地雷達(dá)電子干擾效能進(jìn)行度量；給出了效能指標(biāo)的計算方法，推導(dǎo)了雙基地雷達(dá)電子干擾的數(shù)學(xué)模型；通過設(shè)置典型的突防場景，對不同干擾方式下的雙基地雷達(dá)電子干擾效能進(jìn)行了仿真評估，仿真結(jié)果驗證了評估方法的有效性。關(guān)鍵詞：雙基地雷達(dá)；電子干擾；效能評估。Research on Electronic Jamming Efficiency Evaluation of T/R-R Bistatic RadarAbstr

2、act：As jamming exposed range isnt fit for evaluating jamming efficiency dynamically of bistatic radar, target fusion detection probability of TR, effective gene and steady gene are chosen as index to evaluate electronic jamming efficiency; The algorithm of these efficiency indexes is given; The math

3、ematics models of electronic Jamming are offered; The electronic jamming efficiency of bistatic radar is evaluated in different jamming modes through typical scenes of penetrating process is designed. The simulation results demonstrated that the efficiency evaluation method is resultful.Key words： B

4、istatic Radar; Electronic Jamming; Efficiency Evaluation. 1 引言雙基地雷達(dá)R站不向外輻射電磁波，很難被偵察定位。因此利用傳統(tǒng)的干擾手段，很難對其取得理想的干擾效果1。雙基地雷達(dá)的電子干擾效能評估是指定量估算和評定各種電子干擾手段對抗雙基地雷達(dá)所能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的程度。選擇合理的評估指標(biāo)分析和評價各種電子干擾措施對抗雙基地雷達(dá)的作戰(zhàn)效能，不僅可以定量評價出各種干擾措施對抗雙基地雷達(dá)的優(yōu)劣程度，還可找出制約和影響雙基地雷達(dá)電子干擾效能發(fā)揮的關(guān)鍵因素，是尋求雙基地雷達(dá)電子干擾策略的有效方法和手段。由于雙基地雷達(dá)的工作機理與一般的單基地雷達(dá)有很

5、大的不同1，一些用于評估單基地雷達(dá)電子干擾的效能指標(biāo)及計算模型對于雙基地系統(tǒng)而言并不完全適用。因此本文以T/R-R型雙基地雷達(dá)為例，對雙基地雷達(dá)的電子干擾效能評估問題進(jìn)行研究。2效能評估指標(biāo)目前國內(nèi)對于電子干擾條件下雙基地雷達(dá)作戰(zhàn)效能的描述，大多選取干擾暴露區(qū)（或有效作用距離，其數(shù)學(xué)模型表述上與干擾暴露區(qū)相同）作為效能指標(biāo)1-5。干擾暴露區(qū)是指在遭受電子干擾條件下，雷達(dá)仍能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的區(qū)域。繪制干擾暴露區(qū)需要事先固定干擾機與雙基地T站、R站的相對位置，不便于連續(xù)不間斷地觀察運動平臺干擾機在突防編隊進(jìn)攻過程中的作戰(zhàn)效能。而干擾方更加關(guān)注的是整個突防過程中，在電子干擾掩護(hù)下，目標(biāo)被雷達(dá)探測發(fā)現(xiàn)的情況

6、，進(jìn)而搜索出最優(yōu)的干擾方案。因此干擾暴露區(qū)并不適于動態(tài)刻畫各種電子干擾手段對雙基地雷達(dá)作戰(zhàn)能力的影響。2.1 TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率T/R-R型雙基地雷達(dá)系統(tǒng)探測目標(biāo)的原理，如圖1所示。T站發(fā)射的電磁信號，經(jīng)目標(biāo)散射后，分別被T站與R站接收。圖1 雙基地雷達(dá)探測目標(biāo)原理示意圖 由于T/R-R型雙基地雷達(dá)系統(tǒng)對目標(biāo)的探測發(fā)現(xiàn)分別來自T站、R站的貢獻(xiàn)，因此T/R-R型雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)探測能力可用TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率進(jìn)行描述，它反映了雙基地雷達(dá)系統(tǒng)對目標(biāo)的實時發(fā)現(xiàn)情況，同時也能刻畫出各種電子干擾手段對抗雙基地雷達(dá)的動態(tài)效果，其數(shù)學(xué)模型可表示為： （1）式中，pl為T站雷達(dá)波束與目標(biāo)接觸的概率，pdT為T站

7、對目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率，pdR為R站對目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率。Neyman-Pearson檢測準(zhǔn)則下，虛警概率取10-6時，雷達(dá)對運動目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率pd可近似用下式表示1： （2）式中，n為脈沖積累數(shù)，SN為無干擾條件下雷達(dá)接收機的信噪比。干擾條件下，SN可用信干比SJ替換表示。T站、R站的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率均可用該式表示。2.2 電子干擾有效性度量因子電子干擾有效性因子Seff主要表征各種電子干擾手段對抗雙基地雷達(dá)的有效程度，它是與電子干擾效果統(tǒng)計均值相關(guān)聯(lián)的量。計算時可采用如下方法：確定雙基地雷達(dá)的搜索區(qū)域。假定雙基地雷達(dá)對威力區(qū)（其繪制方法見文獻(xiàn)3）內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行搜索；計算干擾條件下，突防目標(biāo)經(jīng)過雙基地雷達(dá)搜索

8、區(qū)域的TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率；對各個時刻的雙基地雷達(dá)TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率進(jìn)行統(tǒng)計平均。為便于研究，求解該指標(biāo)時，本文做如下約定：目標(biāo)落入搜索區(qū)域的概率為1；在搜索區(qū)域內(nèi)，T站、R站可對目標(biāo)保持通視；T站雷達(dá)天線采用圓周掃描方式工作，在搜索區(qū)域內(nèi)T站雷達(dá)波束與突防目標(biāo)接觸次數(shù)為n。根據(jù)以上分析和假設(shè)，雙基地雷達(dá)電子干擾有效性度量因子可用下式表示： （3）式中，pdTRi為T站雷達(dá)波束與突防目標(biāo)發(fā)生第i次接觸時，雙基地系統(tǒng)對目標(biāo)的TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率?？梢钥闯?，Seff的取值為01間的小數(shù)，其值越大說明電子干擾效果越好。2.3 電子干擾穩(wěn)定性度量因子在電子干擾效果呈現(xiàn)隨機特性情形下，各種電子干擾手段對抗雙基地雷

9、達(dá)的干擾效果穩(wěn)定程度是衡量電子干擾效能高低的重要參量。本文在定義電子干擾有效性因子基礎(chǔ)上，進(jìn)一步定義電子干擾穩(wěn)定性因子Ssta。它通過統(tǒng)計電子干擾條件下各個時刻TR聯(lián)合概率與區(qū)域搜索概率的偏差對電子干擾穩(wěn)定程度進(jìn)行表征，可用下式表示： （4）可以看出，Ssta值越小說明該電子干擾手段對雙基地雷達(dá)干擾效果的穩(wěn)定度越高。3不同干擾方式下的信干比計算以上指標(biāo)值均與雷達(dá)系統(tǒng)接收的信干比密切相關(guān)。下面計算遠(yuǎn)距離支援干擾、自衛(wèi)式干擾、隨隊掩護(hù)干擾和分布式干擾四種常見干擾方式1-5下的雙基地雷達(dá)接收信干比。3.1遠(yuǎn)距離支援干擾遠(yuǎn)距離支援干擾（SOJ）是指專用電子戰(zhàn)飛機遠(yuǎn)離被干擾雷達(dá)和目標(biāo)，在敵防空武器和攔截

10、飛機防區(qū)外施放電子干擾，支援己方突防目標(biāo)的一種干擾方式。對抗雙基地雷達(dá)時，由于R站未知，干擾天線主瓣只能對準(zhǔn)T站，如圖2所示。圖2遠(yuǎn)距離支援干擾條件下雙基地雷達(dá)布局圖 經(jīng)過推導(dǎo)，遠(yuǎn)距離支援干擾條件下雙基地雷達(dá)T站、R站的信干比SSOJ-T、SSOJ-R可分別表示為 （5） （6）式中，Pt為T站的發(fā)射機輸出功率；Pj為干擾機功率；Gt為T站發(fā)射天線主瓣的功率增益，F(xiàn)()、F()分別為T站、R站雷達(dá)天線電壓方向函數(shù)，其表達(dá)式由具體的天線類型而定7；s、sB(b)分別為目標(biāo)單、雙基地雷達(dá)截面積；DfrT、DfrR、Dfj分別為T站、R站接收機帶寬及干擾信號帶寬；gjT、gjR分別為干擾天線對T站、

11、R站接收天線的極化損失；Rt、Rr分別為目標(biāo)至T站、R站的距離，Rjt、Rjr分別為干擾機至T站、R站的距離；Gj為干擾機主瓣天線增益，Gj(f)為干擾機天線在R站方向上的增益，其值與張角f有關(guān)1。3.2自衛(wèi)式干擾自衛(wèi)式干擾（SSJ）是指目標(biāo)自身攜帶干擾設(shè)備和干擾器材，釋放干擾掩護(hù)自己的一種干擾方式。對抗雙基地雷達(dá)時，同SOJ模式一樣，干擾天線主瓣只能對準(zhǔn)T站，如圖3所示。 圖3自衛(wèi)干擾條件下雙基地雷達(dá)布局圖經(jīng)過推導(dǎo)，自衛(wèi)干擾條件下雙基地雷達(dá)T站、R站的信干比SSSJ-T、SSSJ-R可分別表示為 （7） （8）式中，各參數(shù)意義同上不變。3.3隨隊掩護(hù)干擾隨隊掩護(hù)干擾（ESJ）根據(jù)編組方式不同

12、，可分為編隊內(nèi)隨行干擾掩護(hù)和編隊外隨行干擾掩護(hù)。編隊內(nèi)隨行干擾編隊內(nèi)隨行干擾掩護(hù)是指將電子干擾飛機與作戰(zhàn)飛機編為一組，共同向目標(biāo)實施突防。當(dāng)編隊進(jìn)入敵雷達(dá)探測范圍時，電子干擾飛機開始釋放干擾。由于電子干擾飛機在編隊內(nèi)飛行，因此其釋放的干擾信號可從天線主瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機。對抗雙基地雷達(dá)時，其干擾情形與效果同SSJ模式相類似，被保護(hù)目標(biāo)、干擾機、雙基地雷達(dá)位置關(guān)系可用圖2表示，T站、R站的信干比可分別用式（Error! Reference source not found.）、（Error! Reference source not found.）表示。編隊外隨行干擾編隊外隨行干擾是指將電子干擾飛

13、機單獨編組，在突防編隊外隨行（一般配置于突防編隊前方）。到達(dá)敵防空火力區(qū)域時，電子干擾飛機一般不進(jìn)入，而是在其外沿建立巡邏空域，實施近距離支援干擾，其情形類似3.1情形。對抗雙基地雷達(dá)時，干擾機領(lǐng)先突防編隊飛行。由于R站未知，干擾天線主瓣始終對準(zhǔn)T站，如圖4所示。當(dāng)突防編隊突入敵防空火力區(qū)時，電子干擾飛機在防空火力范圍外沿做近距離支援干擾，被保護(hù)目標(biāo)、干擾機、雙基地雷達(dá)位置關(guān)系可用圖2表示。編隊外隨行干擾對突防編隊實施干擾掩護(hù)時，T站、R站信干比的計算方法同3.1節(jié)。圖4編隊外隨行干擾條件下雙基地雷達(dá)布局圖3.4分布式干擾分布式干擾是將眾多體積小、重量輕、價格便宜的小型電子干擾機散布在被干擾雷

14、達(dá)附近空域內(nèi)，自動或受控對選定雷達(dá)進(jìn)行干擾。文獻(xiàn)6研究了分布式干擾對抗雙基地雷達(dá)的配置部署問題，指出在R站未知情形下，分布式干擾可能的布站方法為：在AON區(qū)域內(nèi)，對應(yīng)T站，在方位向上做均勻配置，如圖5所示。如果干擾機數(shù)量充足，還可考慮在方位向做延伸配置，以增大干擾機方位向保護(hù)區(qū)域。圖5分布式干擾條件下雙基地雷達(dá)布局圖經(jīng)過推導(dǎo)，分布式干擾條件下雙基地雷達(dá)T站、R站的信干比SDJ-T、SDJ-R可分別表示為 （9） （10）式中，Pji為第i個干擾機的發(fā)射功率；gjiT、gjiR分別為第i個干擾機天線對T站、R站天線的極化損失；Dfji為第i個干擾機的干擾帶寬，N為分布式干擾機的投放數(shù)量；Rjti

15、、Rjri分別為第i個干擾機至T站、R站的距離，、分別為T站、R站天線對第i個干擾機干擾能量的天線接收增益；Gji為第i個干擾機天線的主瓣增益，為第i個干擾機天線在R站方向上的增益；其他參數(shù)意義同上不變。4 計算機仿真4.1 仿真條件基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置取雙基地雷達(dá)的典型技術(shù)參數(shù)為：Pt =300kw，l=0.1m，Gt =Gr =30dB，Dfr =5MHz，基線長度L=200km，T站、R站方位向主瓣波束寬度q=3o，T站雷達(dá)方位向轉(zhuǎn)速為5轉(zhuǎn)/分；遠(yuǎn)距離支援干擾的技術(shù)參數(shù)為：干擾功率Pj=100kw，干擾天線增益Gj=14dB，干擾機天線的波瓣寬度f0.5=5o，干擾帶寬Dfj =40MHz，gj

16、 = -3dB，機載平臺飛行高度H=8000m，配置于突防航線反向延長線上，距突防起點20km處；自衛(wèi)干擾的技術(shù)參數(shù)為：干擾功率Pj=100w，其它干擾參數(shù)同上；隨隊掩護(hù)干擾的技術(shù)參數(shù)為：干擾功率Pj=500w，機載平臺飛行高度H=10000m，始終保持在突防編隊前10km處飛行，其它干擾參數(shù)同上；分布式干擾的技術(shù)參數(shù)為：干擾功率Pj=50w，干擾天線增益Gj=5dB，干擾機天線的波瓣寬度f0.5=45o，干擾帶寬Dfj =40MHz，gj = -3dB；分布式干擾機以T站為中心，弧形配置于距T站20km處；突防飛機單基地雷達(dá)截面積s=8m2，飛行高度H=8000m，航速v=300m/s。 場

17、景設(shè)置設(shè)置三種典型情形，如圖6所示。設(shè)飛機從A1、A2、A3點開始突防的時刻為0；T站雷達(dá)做順時針圓周掃描。圖6 飛機突防航線與雙基地雷達(dá)位置關(guān)系示意圖情形一：突防航線與TR基線平行。突防始點、終點坐標(biāo)分別為A1（-250km， 20 km）、N1（80 km，20 km）。情形二：突防航線與TR基線成45o夾角。突防始點、終點坐標(biāo)分別為A2（-200 km， 100 km）、N2（0 km，-100km）。情形三：突防航線與TR基線垂直。突防始點、終點坐標(biāo)分別為A3（-100 km， 150 km）、N3（-100 km，-150 km）。4.2 結(jié)果分析圖7圖9為四種干擾方式在不同突防場景

18、下，目標(biāo)通過雙基地雷達(dá)威力區(qū)時，TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率曲線；表1為不同突防場景下，各種電子干擾方式對抗雙基地雷達(dá)的有效性因子和穩(wěn)定性因子。三種情形下，飛機進(jìn)入和飛出雙基地雷達(dá)威力區(qū)的時刻分別為：（118，1074）、（334，866）、（373，629）。表1 不同條件下的有效性因子和穩(wěn)定性因子計算干擾方式情形一情形二情形三SeffSstaSeffSstaSeffSsta遠(yuǎn)距離支援干擾091180.24670.94350.19800.73390.3402自衛(wèi)式干擾0.44230.42330.39160.30110.08050.0902隨隊干擾0.42100.40840.34260. 17860.08

19、050.1049分布式干擾0.31160.30100.20400.28640.02680.0622圖7 TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率隨飛機運動變化情況（情形一）圖8 TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率隨飛機運動變化情況（情形二）圖9 TR聯(lián)合發(fā)現(xiàn)概率隨飛機運動變化情況（情形三）根據(jù)以上仿真結(jié)果，可以得到以下結(jié)論：（1）在T站遭受強電子干擾情形下，T/R-R型雙基地系統(tǒng)由于可融合T站、R站信息，對目標(biāo)仍保持了較好的探測能力，表現(xiàn)出較強的抗干擾性能；（2）突防航線、T站、R站、干擾機四者位置關(guān)系不同時，同種干擾方式對抗雙基地雷達(dá)的電子干擾效果表現(xiàn)出極大差異；（3）當(dāng)雷達(dá)使用低副瓣天線時，干擾效果更多取決于干擾信號從天線主瓣或若干強副瓣的進(jìn)入情況。自衛(wèi)式干擾和隨隊掩護(hù)干擾情形下，干擾機與突防編隊配置較近（自衛(wèi)干擾時配置在一起）。飛機突防時，干擾信號始終不能從R站主瓣或強副瓣進(jìn)入，最終導(dǎo)致了自衛(wèi)式干擾和隨隊掩護(hù)干擾對抗雙基地雷達(dá)的低效能； （4）突防飛機穿越TR基線飛行時，分布式干擾機針對T站配置后，干擾主瓣與R站方向夾角過大，致使干擾效能較低；（5）對抗雙基地系統(tǒng)時遠(yuǎn)距離支援干擾更易發(fā)揮干擾效能，但干擾效果不夠穩(wěn)定；綜上所述，本