運用三機聯合干擾壓制組網雷達

運用三機聯合干擾壓制組網雷達

0雷達組網的特點網絡雷達是指根據不同系統(tǒng)、頻率、工作模式和極化模式的雷達或無源觀測設備，以及具有適當配置的網絡，將其連接到網絡，并將其配置到中心網站。它不是雷達簡單的拼湊,而是在優(yōu)化組網基礎上,對組網各雷達的授時、空間定位及工作方式進行協(xié)調,然后對各雷達的數據進行融合、目標識別,才能使雷達網具有優(yōu)異的抗干擾性能和目標檢測性能。與單部雷達系統(tǒng)相比,雷達組網可以帶來許多特殊效益:擴大了空間覆蓋范圍,具有在更大區(qū)域范圍內搜索和跟蹤目標的能力;減小了雷達覆蓋范圍內的盲區(qū),尤其是低空盲區(qū);擴展了時間覆蓋范圍;增加了電磁頻譜的覆蓋范圍。這些特點決定了組網雷達比單部雷達更難干擾,傳統(tǒng)的單機或雙機遠距離支援干擾對組網雷達的干擾效果不明顯甚至失效。本文根據組網雷達的戰(zhàn)、技術特點,采用三機聯合干擾掩護攻擊機突防組網雷達,對影響三機干擾的主要因素及三機飛行航跡進行了仿真建模。1干擾飛機戰(zhàn)術應用的因素遠距離支援干擾,是指干擾飛機從敵方武器控制系統(tǒng)的殺傷區(qū)域以外,為處于敵方火力中的己方部隊提供電子干擾支援。它一般都采用大功率的噪聲干擾,主要干擾敵方組網雷達中預警、探測雷達,用強烈電子干擾形成一個電子屏障,使攻擊機編隊在此電子屏障掩護下進入目標區(qū)上方隱蔽突擊敵方,直至攻擊機編隊完成作戰(zhàn)任務退到敵防空火力的射程之外。影響干擾飛機戰(zhàn)術應用的因素主要有組網雷達的最大探測距離、自衛(wèi)距離及干擾機的飛行航跡。下面分別從三方面對影響干擾飛機戰(zhàn)術應用的主要因素進行定量分析。1.1雷達信號敏感性單部雷達的最大探測距離:Rtmax=[ΡtGt2σλ2(4π)3Ρrmin]14(1)式中:Pt為雷達的發(fā)射功率;Gt為雷達天線主瓣方向上的增益;σ為攻擊機編隊的有效反射面積;λ為雷達的工作波長。Rtmax為雷達能探測到目標的最遠作用距離;Prmin為雷達接收機靈敏度。設有N部雷達組網,每部雷達最大探測距離分別是Rtmaxi(i=1,2,…,N),則組網雷達的最大探測距離:(Rt)net=maxi{Rtmaxi}(2)式中:(Rt)net為組網雷達最大探測距離;Rtmaxi為第i部雷達的最大探測距離。1.2檢測信號所需最低信干比計算rz單部雷達的自衛(wèi)距離:Rz=[ΡtGtΡjGj×σ4πγj×Rj2(S/J)min×GtG′t]14(3)式中:Rz為雷達自衛(wèi)距離;(S/J)min為雷達檢測信號所需最小信干比。設有N部雷達組網,每部雷達自衛(wèi)距離分別是Rzi(i=1,2,…,N),則組網雷達的自衛(wèi)距離為:(Rz)net=maxi{Rzi}(4)式中:(Rz)net為組網雷達自衛(wèi)距離;Rzi為第i部雷達的自衛(wèi)距離。1.3干擾機干擾防治假設三機施行干擾時其干擾扇面是對稱的,為對整個雷達區(qū)域進行壓制,干擾機必須在某一特定區(qū)域內施行。如圖1所示,EFGH為需壓制的組網雷達區(qū)域,遠界EF、近界GH以干擾機半功率寬度θ0.5作直線,相交于MN以外區(qū)域為干擾機施行干擾時的飛行區(qū)域。圖中,陰影部分是干擾機能實施有效干擾的區(qū)域,藍色圓圈代表雷達能探測的攻擊機區(qū)域,P1P2P3P4為干擾機其中一條飛行航線,O1O2O3為攻擊機的攻擊航線。2三大雷達連續(xù)壓制的最佳飛行軌跡建模和模擬2.1干擾機干擾效果本文采用投影法來研究三機連續(xù)壓制的最優(yōu)航跡。假設A、B、C三架干擾機連續(xù)壓制組網雷達平面投影如圖2所示,假定初始時刻A、B、C分別位于位置節(jié)點1、5、9,隨著時間的推進,A、B、C三架干擾機以相同的狀態(tài)經過節(jié)點1～12,各節(jié)點之間的距離如圖2所示。由幾何關系可得:{x+2y+πr=LL-x+πr=L2(x+y)=L(5)則:x=πr;y=(L-2πr)/2;x+y=L/2(6)式中:r為干擾機轉彎半徑;L為各干擾機之間的間距;x,y為各節(jié)點的距離。其中,干擾飛機的最大過載不能太大,一般為2～3g,所以干擾機的轉彎半徑不能太小,有:rmin=V2nmax(7)式中:rmin為干擾機的最小轉彎半徑;nmax為干擾機的最大過載;V為干擾機飛行速度。又y≥0,即(L-2πr)/2≥0,所以L≥2πr?rmax=L2π?rmax為干擾機的最大轉彎半徑。又各架飛機的間距不能太大,太大將不能對組網雷達施行連續(xù)干擾,即要求間距L≤2Dtanθ0.52(其中D為干擾飛機飛行航線內側距干擾縱面的距離,θ0.5為干擾飛機的半功率寬度)。綜上分析可得:{V2nmax≤r≤L2π2πr≤L≤2Dtanθ0.52(8)如圖2所示,干擾機A繼續(xù)向前運動到節(jié)點2,此時干擾機B、C分別運動到節(jié)點6、10,干擾機B將不對組網雷達產生干擾作用(干擾機在轉彎時不施行干擾),所以xj2為三機進行連續(xù)干擾組網雷達的右邊界,假定以干擾機在節(jié)點2能有效施行干擾的最左端為坐標0點,xj2計算方法為:x2=2Dtanθ0.52(9)x3=x+2Dtanθ0.52+2rtanθ0.52(10)xj2=x2+x32=x+4Dtanθ0.52+2rtanθ0.522(11)式中:x2為干擾機在節(jié)點2干擾的右邊界;x3為干擾機在節(jié)點10干擾的右邊界。同理,三機能有效施行干擾的左邊界為:xj1=x0+x12=3x+2y-2rtanθ0.522(12)式中:x0為干擾機在節(jié)點4干擾的左邊界;x1為干擾機在節(jié)點8干擾的左邊界。故3架干擾機能施行有效干擾的區(qū)域長度為:Lj=xj2-xj1=2Dtanθ0.52-x-y+2rtanθ0.52(13)又x+y=L/2,所以上式可化簡為:Lj=2Dtanθ0.52-L/2+2rtanθ0.52(14)2.2模擬分析2.2.1干擾范圍的確定組網雷達的性能參數如表1所示,設每部雷達相距2km,且每部雷達都在干擾機的有效干擾范圍之內,其具體仿真計算步驟如下:(1)由公式(1)～(4)計算組網雷達的最大探測距離和自衛(wèi)距離;(2)擬定攻擊機編隊突防航線;(3)由1.3確定須干擾的雷達區(qū)域;(4)由2.1計算確定干擾機的最優(yōu)飛行航跡。2.2.2干擾機間距仿真結果如圖3、圖4所示。(1)當干擾機到組網雷達距離D和干擾機轉彎半徑r一定時,從圖3可以看出:干擾機間距L一定時,干擾機半功率寬度θ0.5越大,其連續(xù)干擾的區(qū)域越大,時間越長;干擾機半功率寬度θ0.5一定時,干擾機間距L越小,其連續(xù)干擾的區(qū)域越大,時間越長。(2)當干擾機到組網雷達距離D和半功率寬度θ0.5一定時,從圖4可以看出:干擾機間距L一定時,干擾機轉彎半徑越r大,能干擾的組網雷達區(qū)域越大,但是必須滿足連續(xù)干擾的要求,因此干擾機轉彎半徑不能無限增大;干擾機轉彎半徑r一定時,干擾機間距L越小,其連續(xù)干擾的區(qū)域越大,時間越長。因此,當需干擾的組網雷達區(qū)域確定后,我們可以根據圖3、圖4仿真結果選擇干擾機的最優(yōu)間距L、最小轉彎半徑r和最佳干擾機的半功率寬度θ0.5,從而得出三機聯合壓制組網雷達的最優(yōu)航跡。3機