運(yùn)用三機(jī)聯(lián)合干擾壓制組網(wǎng)雷達(dá)

運(yùn)用三機(jī)聯(lián)合干擾壓制組網(wǎng)雷達(dá)

0雷達(dá)組網(wǎng)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)是指根據(jù)不同系統(tǒng)、頻率、工作模式和極化模式的雷達(dá)或無(wú)源觀測(cè)設(shè)備，以及具有適當(dāng)配置的網(wǎng)絡(luò)，將其連接到網(wǎng)絡(luò)，并將其配置到中心網(wǎng)站。它不是雷達(dá)簡(jiǎn)單的拼湊,而是在優(yōu)化組網(wǎng)基礎(chǔ)上,對(duì)組網(wǎng)各雷達(dá)的授時(shí)、空間定位及工作方式進(jìn)行協(xié)調(diào),然后對(duì)各雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、目標(biāo)識(shí)別,才能使雷達(dá)網(wǎng)具有優(yōu)異的抗干擾性能和目標(biāo)檢測(cè)性能。與單部雷達(dá)系統(tǒng)相比,雷達(dá)組網(wǎng)可以帶來(lái)許多特殊效益:擴(kuò)大了空間覆蓋范圍,具有在更大區(qū)域范圍內(nèi)搜索和跟蹤目標(biāo)的能力;減小了雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)的盲區(qū),尤其是低空盲區(qū);擴(kuò)展了時(shí)間覆蓋范圍;增加了電磁頻譜的覆蓋范圍。這些特點(diǎn)決定了組網(wǎng)雷達(dá)比單部雷達(dá)更難干擾,傳統(tǒng)的單機(jī)或雙機(jī)遠(yuǎn)距離支援干擾對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的干擾效果不明顯甚至失效。本文根據(jù)組網(wǎng)雷達(dá)的戰(zhàn)、技術(shù)特點(diǎn),采用三機(jī)聯(lián)合干擾掩護(hù)攻擊機(jī)突防組網(wǎng)雷達(dá),對(duì)影響三機(jī)干擾的主要因素及三機(jī)飛行航跡進(jìn)行了仿真建模。1干擾飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的因素遠(yuǎn)距離支援干擾,是指干擾飛機(jī)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(duì)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(wǎng)雷達(dá)中預(yù)警、探測(cè)雷達(dá),用強(qiáng)烈電子干擾形成一個(gè)電子屏障,使攻擊機(jī)編隊(duì)在此電子屏障掩護(hù)下進(jìn)入目標(biāo)區(qū)上方隱蔽突擊敵方,直至攻擊機(jī)編隊(duì)完成作戰(zhàn)任務(wù)退到敵防空火力的射程之外。影響干擾飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的因素主要有組網(wǎng)雷達(dá)的最大探測(cè)距離、自衛(wèi)距離及干擾機(jī)的飛行航跡。下面分別從三方面對(duì)影響干擾飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的主要因素進(jìn)行定量分析。1.1雷達(dá)信號(hào)敏感性單部雷達(dá)的最大探測(cè)距離:Rtmax=[ΡtGt2σλ2(4π)3Ρrmin]14(1)式中:Pt為雷達(dá)的發(fā)射功率;Gt為雷達(dá)天線主瓣方向上的增益;σ為攻擊機(jī)編隊(duì)的有效反射面積;λ為雷達(dá)的工作波長(zhǎng)。Rtmax為雷達(dá)能探測(cè)到目標(biāo)的最遠(yuǎn)作用距離;Prmin為雷達(dá)接收機(jī)靈敏度。設(shè)有N部雷達(dá)組網(wǎng),每部雷達(dá)最大探測(cè)距離分別是Rtmaxi(i=1,2,…,N),則組網(wǎng)雷達(dá)的最大探測(cè)距離:(Rt)net=maxi{Rtmaxi}(2)式中:(Rt)net為組網(wǎng)雷達(dá)最大探測(cè)距離;Rtmaxi為第i部雷達(dá)的最大探測(cè)距離。1.2檢測(cè)信號(hào)所需最低信干比計(jì)算rz單部雷達(dá)的自衛(wèi)距離:Rz=[ΡtGtΡjGj×σ4πγj×Rj2(S/J)min×GtG′t]14(3)式中:Rz為雷達(dá)自衛(wèi)距離;(S/J)min為雷達(dá)檢測(cè)信號(hào)所需最小信干比。設(shè)有N部雷達(dá)組網(wǎng),每部雷達(dá)自衛(wèi)距離分別是Rzi(i=1,2,…,N),則組網(wǎng)雷達(dá)的自衛(wèi)距離為:(Rz)net=maxi{Rzi}(4)式中:(Rz)net為組網(wǎng)雷達(dá)自衛(wèi)距離;Rzi為第i部雷達(dá)的自衛(wèi)距離。1.3干擾機(jī)干擾防治假設(shè)三機(jī)施行干擾時(shí)其干擾扇面是對(duì)稱的,為對(duì)整個(gè)雷達(dá)區(qū)域進(jìn)行壓制,干擾機(jī)必須在某一特定區(qū)域內(nèi)施行。如圖1所示,EFGH為需壓制的組網(wǎng)雷達(dá)區(qū)域,遠(yuǎn)界EF、近界GH以干擾機(jī)半功率寬度θ0.5作直線,相交于MN以外區(qū)域?yàn)楦蓴_機(jī)施行干擾時(shí)的飛行區(qū)域。圖中,陰影部分是干擾機(jī)能實(shí)施有效干擾的區(qū)域,藍(lán)色圓圈代表雷達(dá)能探測(cè)的攻擊機(jī)區(qū)域,P1P2P3P4為干擾機(jī)其中一條飛行航線,O1O2O3為攻擊機(jī)的攻擊航線。2三大雷達(dá)連續(xù)壓制的最佳飛行軌跡建模和模擬2.1干擾機(jī)干擾效果本文采用投影法來(lái)研究三機(jī)連續(xù)壓制的最優(yōu)航跡。假設(shè)A、B、C三架干擾機(jī)連續(xù)壓制組網(wǎng)雷達(dá)平面投影如圖2所示,假定初始時(shí)刻A、B、C分別位于位置節(jié)點(diǎn)1、5、9,隨著時(shí)間的推進(jìn),A、B、C三架干擾機(jī)以相同的狀態(tài)經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)1～12,各節(jié)點(diǎn)之間的距離如圖2所示。由幾何關(guān)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(jī)轉(zhuǎn)彎半徑;L為各干擾機(jī)之間的間距;x,y為各節(jié)點(diǎn)的距離。其中,干擾飛機(jī)的最大過(guò)載不能太大,一般為2～3g,所以干擾機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑不能太小,有:rmin=V2nmax(7)式中:rmin為干擾機(jī)的最小轉(zhuǎn)彎半徑;nmax為干擾機(jī)的最大過(guò)載;V為干擾機(jī)飛行速度。又y≥0,即(L-2πr)/2≥0,所以L≥2πr?rmax=L2π?rmax為干擾機(jī)的最大轉(zhuǎn)彎半徑。又各架飛機(jī)的間距不能太大,太大將不能對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)施行連續(xù)干擾,即要求間距L≤2Dtanθ0.52(其中D為干擾飛機(jī)飛行航線內(nèi)側(cè)距干擾縱面的距離,θ0.5為干擾飛機(jī)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(jī)A繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)到節(jié)點(diǎn)2,此時(shí)干擾機(jī)B、C分別運(yùn)動(dòng)到節(jié)點(diǎn)6、10,干擾機(jī)B將不對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)產(chǎn)生干擾作用(干擾機(jī)在轉(zhuǎn)彎時(shí)不施行干擾),所以xj2為三機(jī)進(jìn)行連續(xù)干擾組網(wǎng)雷達(dá)的右邊界,假定以干擾機(jī)在節(jié)點(diǎn)2能有效施行干擾的最左端為坐標(biāo)0點(diǎn),xj2計(jì)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(jī)在節(jié)點(diǎn)2干擾的右邊界;x3為干擾機(jī)在節(jié)點(diǎn)10干擾的右邊界。同理,三機(jī)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(jī)在節(jié)點(diǎn)4干擾的左邊界;x1為干擾機(jī)在節(jié)點(diǎn)8干擾的左邊界。故3架干擾機(jī)能施行有效干擾的區(qū)域長(zhǎng)度為:Lj=xj2-xj1=2Dtanθ0.52-x-y+2rtanθ0.52(13)又x+y=L/2,所以上式可化簡(jiǎn)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(wǎng)雷達(dá)的性能參數(shù)如表1所示,設(shè)每部雷達(dá)相距2km,且每部雷達(dá)都在干擾機(jī)的有效干擾范圍之內(nèi),其具體仿真計(jì)算步驟如下:(1)由公式(1)～(4)計(jì)算組網(wǎng)雷達(dá)的最大探測(cè)距離和自衛(wèi)距離;(2)擬定攻擊機(jī)編隊(duì)突防航線;(3)由1.3確定須干擾的雷達(dá)區(qū)域;(4)由2.1計(jì)算確定干擾機(jī)的最優(yōu)飛行航跡。2.2.2干擾機(jī)間距仿真結(jié)果如圖3、圖4所示。(1)當(dāng)干擾機(jī)到組網(wǎng)雷達(dá)距離D和干擾機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑r一定時(shí),從圖3可以看出:干擾機(jī)間距L一定時(shí),干擾機(jī)半功率寬度θ0.5越大,其連續(xù)干擾的區(qū)域越大,時(shí)間越長(zhǎng);干擾機(jī)半功率寬度θ0.5一定時(shí),干擾機(jī)間距L越小,其連續(xù)干擾的區(qū)域越大,時(shí)間越長(zhǎng)。(2)當(dāng)干擾機(jī)到組網(wǎng)雷達(dá)距離D和半功率寬度θ0.5一定時(shí),從圖4可以看出:干擾機(jī)間距L一定時(shí),干擾機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑越r大,能干擾的組網(wǎng)雷達(dá)區(qū)域越大,但是必須滿足連續(xù)干擾的要求,因此干擾機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑不能無(wú)限增大;干擾機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑r一定時(shí),干擾機(jī)間距L越小,其連續(xù)干擾的區(qū)域越大,時(shí)間越長(zhǎng)。因此,當(dāng)需干擾的組網(wǎng)雷達(dá)區(qū)域確定后,我們可以根據(jù)圖3、圖4仿真結(jié)果選擇干擾機(jī)的最優(yōu)間距L、最小轉(zhuǎn)彎半徑r和最佳干擾機(jī)的半功率寬度θ0.5,從而得出三機(jī)聯(lián)合壓制組網(wǎng)雷達(dá)的最優(yōu)航跡。3機(jī)