电子战无人机支援干扰的作战仿真分析

杨立永，景 志

（解放军91336部队，秦皇岛 066326）

0 引 言

电子战无人机如今已经成为能够完成侦察、监视、目标指示、战损评估的作战平台。在近几年爆发的几场典型高技术局部战争中，电子战无人机均发挥了重要作用。电子战无人机在信息化战争中具有重要的应用价值，加强复杂电磁环境下电子战无人机作战运用问题研究，对于赢得未来作战胜利无疑具有重要意义［1］。

复杂电磁环境下电子战无人机在续航时间、作战距离、隐身能力和机动能力上均具有优势。应用无人机遂行随队支援干扰主要目的是掩护己方飞机突防和实施对地攻击，其干扰重点对象是敌方警戒雷达、火控雷达。本文主要对电子战无人机对敌雷达实施支援干扰的作战效能进行分析评估［2－4］。

1 电子战无人机支援干扰模型构建

支援干扰是为支援进攻兵力遂行作战任务，在距攻击目标一定距离上对敌方电子设备进行的电子干扰。由于电子战无人机的雷达反射截面积较普通作战飞机的要小，可以抵近飞行对敌方电子设备施加干扰［5］。

1.1 电子战无人机掩护模型

如图1所示，攻击机群高度为H t，距敌雷达之间的斜距为Rt；电子战无人机的高度为H j，距敌雷达之间的斜距为Rj；攻击机群与电子战无人机到敌雷达之间的水平夹角为θ，仰角分别为

图1 无人机掩护位置示意图

1.2 天线方向图模型

针状波束的方位维波束和俯仰维波束具有同样的形状，一般采用髙斯平方或者辛克函数，髙斯近似的单方向电压增益函数为［7］：

式中：θ0.5为主瓣的半功率波束宽度。

单方向电压增益函数与功率增益函数的关系是：

单方向增益函数应用于仅发射或者仅接收的情况。当收发共用一个天线，且同时考虑收发功能时，双向天线电压增益为：

在仿真过程中，采用辛克函数作为雷达和干扰机的方位天线方向图。

1.3 有源压制干扰模型

雷达接收的目标反射回波随距离的变化而改变，这种变化关系可以用雷达方程来估算［8］：

式中：Pt为雷达发射功率（W）；Gt为雷达发射天线增益（dB）；Gr为雷达发射天线增益（dB）；λ为雷达发射信号波长（m）；σ为目标有效反射面积（m2）；Lt为雷达系统损耗因子（d B）；同一雷达的接收天线和发射天线共用一个，即Gt＝Gr。

则雷达接收到目标的回波功率为：

雷达接收到干扰机辐射的功率为：

式中：Pj为干扰机发射功率（W）；Gj为雷达发射天线增益（dB）；Lj为干扰机系统损耗因子（dB）；γj为系统损耗因子（dB）；Δf j为干扰机频谱宽度（Hz）；Δf r为雷达接收机带宽（Hz）；Rj为干扰机与雷达之间的距离（m）；Gt（）θ为干扰机所对准的雷达天线副瓣增益（dB）。

根据干扰压制系数的定义：雷达接收到干扰信号的功率和雷达接收到回波信号的功率，在雷达接收机输入端的比值，即：

雷达的系统损耗、干扰机的衰减和极化损耗不考虑，压制系数K jt定为当虚警概率为10－6、探测概率为0.1的雷达接收干扰信号功率与回波信号的比值。

1.4 有源欺骗干扰模型

欺骗干扰机用专门的波形产生多个虚假目标或者产生一个角度不在干扰机角度处的目标。在许多情况下，干扰机的波形是放大了的或重复了的雷达入射信号。针对搜索雷达，多个虚假目标的意图是使雷达输出端的数据系统饱和。针对跟踪雷达和引导雷达，虚假目标使获得的实际目标延时，并阻止对干扰平台的精确火控或引导［9］。

有源欺骗为使能够有效地对付雷达，避免在干扰机角度上产生一串可识别的虚假目标，要求能够在雷达副瓣中产生多个虚假目标。重发干扰机功率输出必须大得足以在雷达方位方向图的副瓣中产生可检测信号。雷达所接收的干扰机脉冲功率为：

式中：Gm为干扰机对准雷达方向天线增益；为干扰的极化因子；F2j为由干扰机进入雷达天线的单程方向图－传播因子；Rj为干扰机距离；Lαj为单程大气衰减因子；Lmj为由于复制所接收雷达波形的不完善性而引起的损耗因子。

为了使在距离R干扰功率和从目标RCS所接收到的回波信号相等，设：

式中：σ为模拟假目标的RCS大小；Lα为模拟目标在距离R到雷达接收机的双程衰减。

由上式可知干扰机等效辐射功率PRE：

产生假目标的最小距离：

2 仿真实现

2.1 天线方向图仿真

干扰机天线方向图主瓣宽度6.5°，第1旁瓣电平－15 d B，第2旁瓣电平－17 dB。雷达天线方向图主瓣宽度3.5°，第1旁瓣电平－30 dB，第2旁瓣电平－35 d B。

图2 干扰机天线方向图

图3 雷达天线方向图

2.2 有源压制干扰

仿真参数如表1，不考虑雷达和干扰机的系统损耗、极化损耗、雷达接收机内部噪声。雷达对无人机的最大探测距离为150 km，对攻击机群的最大探测距离为260 km。仿真结果如图4所示。

表1 仿真参数设置

图4 单架无人机对敌雷达干扰效果

图5 5架无人机对敌雷达干扰效果

由图4可以看出单架无人机压制后探测距离小于120 km的区域角度4°，如果需要压制区域无缝隙扩大，需要多架无人机同时施加干扰。

式中：θ为单架无人机压制角度（弧度）；Rθ为2架无人机间距；Rj为无人机与雷达距离。

若形成大角度压制区域无人机之间的最佳间距为10 km，仿真结果如图5所示。

从图5可以看出，5架无人机间隔10 km，均距雷达1 5 0 km，5架无人机压制后探测距离小于120 km的角度为20°，大大增加了压制区域。

2.3 假目标欺骗干扰

为分析等效辐射功率和干扰距离对假目标干扰效果的影响，不考虑大气衰减、干扰极化因子和由于复制所接收雷达波形的不完善性而引起的损耗，即对假目标显示最近距离进行仿真分析。

2.3.1 低等效辐射功率欺骗干扰效能分析

干扰机的等效辐射功率（ERP）为10 W，雷达发射机峰值功率200 k W，雷达天线增益Gt＝40 dB，干扰机分别对准主瓣、第1旁瓣实施欺骗干扰，即干扰机在雷达主瓣和第1旁瓣产生的假目标显示在雷达画面最近距离与干扰距离的关系。

从图6可以看出，随着干扰距离的增大，产生假目标的最近距离越大，假目标的RCS越大，产生假目标的最近距离越大。图6显示，当干扰机对准雷达主瓣时产生假目标的距离小于干扰距离，也就是说对准主瓣实施距离欺骗干扰时，假目标可以在无人机前产生。图7显示，在干扰机对准雷达第1旁瓣实施方位欺骗时，产生的假目标在雷达显示器上只能比无人机更远。雷达对无人机的最大探测距离为150 km，当干扰距离为150 km时，对准主瓣和第1旁瓣能够产生假目标的最近距离，见表2。

表2 干扰机ERP为10 W时产生假目标最近距离

当干扰机的等效辐射功率较小，电子战无人机在实施欺骗干扰时，无人机不被雷达发现的情况下，与掩护战斗机群保持方向一致，使欺骗干扰更加有效，掩护效果更佳。

图6 干扰机对准主瓣实施欺骗干扰

图7 干扰机对准第1旁瓣实施欺骗干扰

2.3.2 高等效辐射功率欺骗干扰效能分析

干扰机的等效辐射功率（ERP）为200 W，雷达发射机峰值功率200 k W，雷达天线增益Gt＝40 dB，干扰机分别对准主瓣、第一旁瓣实施欺骗干扰，即干扰机在雷达主瓣和第一旁瓣产生的假目标显示在雷达画面最近距离与干扰距离的关系。

从图8可以看出，随干扰距离的增大产生假目标的最近距离越大，假目标的RCS越大，产生假目标的最近距离越大。图8显示，当干扰机对准雷达主瓣时产生假目标的距离远小于干扰距离，也就是说对准主瓣实施距离欺骗干扰时，假目标可以在无人机前较大距离产生。图9显示，在干扰机对准雷达第1旁瓣实施方位欺骗时，产生的假目标可以在无人机前产生。雷达对无人机的最大探测距离为150 km，当干扰距离为150 km时，对准主瓣和第1旁瓣能够产生假目标的最近距离，如表2所示。

图8 干扰机对准主瓣实施欺骗干扰

图9 干扰机对准第1旁瓣实施欺骗干扰

表2 干扰机ERP为200 W时产生假目标最近距离

当干扰机的等效辐射功率较大时，无人机可以与掩护攻击机群不在同一方向，只要保持一定角度，可以使敌方雷达发现攻击机群的时间更长。

3 结束语

通过对电子战无人机实施压制干扰和欺骗干扰进行建模分析，得出在电子战无人机实施压制干扰时，在方位上根据敌方雷达的情报参数间隔布放，以增加压制干扰时的干扰扇面，分布式辐射信号可从雷达天线主瓣进入，信号不会受到低副瓣天线、副瓣匿影或副瓣对消的抑制，因而其干扰效率可比副瓣干扰机高。实施欺骗干扰时增大干扰机的等效辐射功率，能够使无人机支援干扰战术更加灵活。

［1］李建增，田庆民，陈自力.无人机在电子战中的作用［J］.现代防御技术，2003，31（6）：6－9.

［2］陈文奎，陶建义.美国机载电子攻击技术进展［J］.外军信息战，2009，16（3）：35－36.

［3］罗守贵.电子战无人机的发展现状及趋势［J］.舰船电子对抗，2009，32（2）：26－28.

［4］邓有训.电子战无人机作战使用及防御对策分析［J］.空军雷达学院学报，2010，24（3）：196－199.

［5］袁仕继，孙明峰，陈合峰.复杂电磁环境下电子战无人机作战应用研究［J］.舰船电子工程，2011，31（8）：21－24.

［6］刘跃峰，张安.电子对抗环境下飞机编队突防能力模型［J］.火力指挥与控制，2009，34（9）：53－56.

［7］丁鹭飞，耿富录.雷达原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2005.

［8］张锡祥，肖开奇，顾杰.新体制雷达对抗导论［M］.北京：北京理工大学出版社，2010.

［9］Barton David K.雷达系统分析与建模［M］.南京电子技术研究所译.北京：电子工业出版社，2012.