CN107300691B - 一种针对反舰导弹末制导雷达的分布式无源协同干扰方法 - Google Patents

Abstract

本发明所要解决的技术问题是，在多平台编队受到反舰导弹威胁时，多平台编队中的平台之间怎样使用箔条弹协同干扰反舰导弹末制导雷达。在不能确定末制导雷达开机时间的情况下，采取怎样的无源干扰方式避免干扰真空期。当某个平台被末制导雷达跟踪时，根据其他平台的分布情况，划分出其他平台可协同被跟踪平台干扰的区域并最终依据反舰导弹所在区域确定具体可协同干扰的平台和应采取的干扰方式；本发明的方法尤其适用于舰载平台使用。

Description

一种针对反舰导弹末制导雷达的分布式无源协同干扰方法

技术领域

本发明属于雷达无源协同干扰技术领域，涉及一种针对反舰导弹末制导雷达的分布式无源协同干扰方法。

背景技术

反舰导弹因其射程远、飞行速度快、命中精度高、隐形效果好、威力大和不易拦截等特点，一直成为现代海战中水面舰艇所面临的最大威胁。在对反舰导弹末制导雷达干扰中，目前应用广泛的箔条无源干扰仍是一种最为有效的反导手段之一，因为箔条弹形成的箔条干扰云，不仅具有反射面积大、干扰频带宽等特征，而且其空中的漂移速度与舰艇运动速度相近，不易被反舰导弹区分和识别。所以，进一步分析和研究箔条干扰在分布式编队协同反导中的应用，仍具有十分重要的现实意义。

按传统的箔条无源干扰，可分为迷惑式干扰、冲淡式干扰、质心式干扰三种干扰样式。但是现代海战条件下，敌我双方为了达到隐蔽攻击的目的，都采用超视距攻击，对目标的攻击使用空中预警机或侦察飞机对反舰导弹进行引导。这样超视距范围内舰载侦察机就不能探测到敌攻击雷达信号，也就不能确定冲淡干扰的发射时机，在不能确定末制导雷达开机时间的情况下，冲淡干扰可能是无效的，这样就会出现干扰真空期。因此需要对编队协同对抗反舰导弹下的箔条干扰设计新的干扰样式，且需根据反舰导弹所处不同状态采取相应的协同方案措施。

目前基于编队箔条无源协同干扰相关的研究成果较少，大部分只是单舰的干扰策略，并且较少涉及多平台之间的协同。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，在多平台编队受到反舰导弹威胁时，多平台编队中的平台之间怎样使用箔条弹协同干扰反舰导弹末制导雷达。在不能确定末制导雷达开机时间的情况下，采取怎样的无源干扰方式避免干扰真空期。当某个平台被末制导雷达跟踪时，根据其他平台的分布情况，划分出其他平台可协同被跟踪平台干扰的区域并最终依据反舰导弹所在区域确定具体可协同干扰的平台和应采取的干扰方式；本发明的方法尤其适用于舰载平台使用。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案包括以下步骤：

一种基于分布式平台的箔条弹无源协同干扰方法，该方法用于在不能确定末制导雷达开机时间的情况下，实施冲淡干扰效果差，而某个平台被末制导雷达跟踪，根据所有平台的分布情况，采取实施冲淡质心相结合干扰的方式脱离导弹跟踪，其特征在于，包括以下步骤：

S1、导弹末制导雷达开机搜索时，确定无源干扰协同平台与被跟踪平台间距：

S11、大于实施质心式干扰的最小距离：

保证协同平台在反舰导弹穿过箔条云继续搜索的情况下，也留有时间实施质心式干扰。如附图2所示，质心式干扰的一个基本条件是：假目标在方位上必须布放在末制导雷达的跟踪波束之内，体现在距离上即要求横向距离R_max<R_θ/2。

平台间距要满足：

其中，θ为末制导雷达的波束宽度，R_θ/2为末制导雷达角度分辨单元的宽度的一半，R_max为箔条云与平台最大横向距离，L为两个平台的间距。

S12、大于实施冲淡式干扰的最小距离：

为了满足冲淡式干扰的要求，平台与平台的间距应保证编队各平台的冲淡式干扰互不影响，各平台与反舰导弹的位置关系如附图3所示。

协同平台实施形成的箔条云与被跟踪平台的间距r_l满足：

r_l>R_m (2)

式中：R_m为反舰导弹末制导雷达的搜索区域半径。

由余弦定理可得：

r_l ²＝L²+l_c ²-2Ll_ccos(θ_B-θ_j) (3)

代入上式可得：

其中，L为两个平台的间距，l_c为实施冲淡式干扰时箔条弹的发射距离，θ_j为箔条弹发射线相对反舰导弹方位线发射夹角，θ_B为导弹方位线与编队队列线的夹角。

S13、小于箔条弹射程：

两个平台发射箔条弹进行无源干扰协同的前提条件满足：

R_{B max}>L (5)

其中R_{B max}箔条弹最大射程。

S2、编队平台无源干扰协同时，确定箔条干扰弹布放位置：

S21、反舰导弹位于平台正横来向：

如附图4所示。当平台通过利用侦察手段或判断导弹方位与距离，在平台上方和航路上形成箔条干扰走廊，由于箔条云遮挡效应，使平台回波淹没在箔条云回波中。由于平台回波始终处于干扰走廊的遮盖之下，使得反舰导弹很大可能跟踪假目标。

另外，箔条干扰走廊的雷达回波遮盖了整个平台回波，由于箔条干扰走廊与平台位于末制导雷达波束内，因此在方位上不可分。依据反舰导弹的目标选择特点：当两目标在同一波束内，目标不可分辨，在方位上跟踪两目标形心。这样使得导弹跟踪箔条走廊的形心，偏离平台，达到了质心干扰的效果。

S22、反舰导弹位于平台首尾来向

如附图5所示。由于导弹在选择目标时，对于在同一距离门内但不在同一距离箱内的两个目标，捕获较近的。因此，导弹会对干扰云团的近端进行跟踪，而平台应利用干扰时间远离此区域。当然这种选择具有一定的随机性，但是会降低导弹的捕获概率。

S3、确定箔条弹的发射方式：

在发射方式上强调箔条云形成的雷达反射面积和位置。

箔条云的雷达反射面积应当足以遮盖平台的宽度。一种根据电磁波吸收理论得出的估算效应屏蔽的模型为：

σ/A_c＝1-exp(-Nσ₀) (6)

式中：A_c为箔条云对雷达的投影面积；N为箔条云投影面积内单位面积的箔条数量；σ₀为一根箔条在考虑屏蔽效应时的平均有效雷达截面积(σ₀＝0.153λ²)。

此外，如附图6所示。箔条云干扰走廊的位置应当在导弹与平台之间和平台的上方，箔条干扰走廊距离平台越近，使用箔条弹的数目越少，干扰效果也越好。由于第三代反舰导弹具有航迹预测能力，箔条干扰走廊需要与平台的航路方向平行，增强箔条云假目标的欺骗性。但是由于武器系统的限制，在平台首尾及上方无法布设箔条云，所以利用协同平台发射箔条弹布设箔条云。

S4、在平台实施箔条无源干扰后，调整平台航行方向：

在箔条干扰走廊形成后，需要重新调整平台的航行方向。一方面，箔条干扰走廊的运动方向与速度与风的运动状况一致，因此平台的运动速度和方向尽量调整与风一致，从而减少平台回波与箔条云回波的差异性。另一方面，平台同时需要迅速机动拉开舰艇与箔条云的横向距离，脱离导弹的搜索区域，由于平台的回旋速度比较慢，转向90°所需时间较长，同时会增加平台的雷达截面积，因此将来袭目标置于左右侧30°～75°之间最佳。

2、一种基于分布式平台编队队形的多层次、多阶段无源协同干扰方法，该方法用于反舰导弹从平台编队的多个方向来袭，根据导弹末制导的状态，在不同阶段实施不同的无源干扰措施，根据所有平台的分布情况和受威胁程度将平台划分为多个层次，不同层次的平台实施不同的干扰措施，其特征在于，包括以下步骤：

S1、划分反舰导弹末制导雷达状态阶段及确定相应的干扰方式：

S11、在反舰导弹发射前阶段：

反舰导弹发射前阶段，是指在敌平台雷达对己方平台进行搜索阶段，属于远程对抗。采用迷惑式干扰，利用平台远程干扰设备向平台周围一定距离上发射若干箔条假目标，用以迷惑敌平台搜索雷达，达到降低敌方导弹发射平台对己方平台正确捕获的概率或推迟平台发射导弹的一种无源干扰技术。

箔条云的位置应当满足：

R_c>R_m (7)

式中：R_c为箔条云离保护平台的距离；R_m为反舰导弹末制导雷达的搜索区域半径。

S12、末制导雷达开机前阶段：

末制导雷达开机前阶段，是指末制导雷达未对己方平台进行搜索的惯性制导阶段，属于中程对抗。采用冲淡式干扰，由平台向周围发射若干箔条干扰弹，形成多个假目标，使敌反舰导弹末制导雷达开机搜索时可能受骗而跟踪箔条弹形成的假目标，以“冲淡”其对平台的搜索并降低其捕捉概率，从而达到保护本平台的目的的一种无源干扰技术。

在时机上要求箔条云假目标必须在导弹末制导雷达开机之前形成，否则由反舰导弹的单目标跟踪特性，平台可能在箔条云形成之前已经被跟踪上。假目标布放位置要求如附图7所示，假目标位置必须满足与平台同处于末制导雷达搜索范围之内而在同一个跟踪单元之外，也就是要求假目标既能看的见又能分的开。

S13、末制导雷达搜索阶段：

末制导雷达搜索阶段，是指末制导雷达已开机对己方平台进行搜索，但是己方平台未能及时发现导弹，属于中近程对抗。此时采用冲淡式干扰效果不佳，所以选择采用冲淡质心结合干扰方式进行对抗。

S14、末制导雷达跟踪阶段：

末制导雷达跟踪阶段，是指在前几个阶段干扰实施未取得效果的情况下，指末制导雷达跟踪锁定本平台，属于近程对抗。采用质心式干扰，当导弹对平台进行跟踪时，在末制导雷达的跟踪波门内形成假目标，使导弹跟踪平台与假目标回波的能量中心，从而使导弹瞄准方向偏离。

如附图8所示。假目标必须布放在与平台同一个末制导雷达的跟踪单元内，根据末制导雷达的目标选择特点：两个目标在同一个分辨单元内目标不可分辨，在方位上跟踪两个目标的形心。同时平台在机动过程中补射箔条弹，保持在雷达跟踪单元内布放一个由箔条形成的、有效雷达反射面积是平台数倍的假目标。

S2、划分平台编队队形层次体系：

S21、反舰导弹“切入攻击区”和层次的划分：

末制导导弹在正常的搜索方式下，一般在超视距攻击中采用大搜索图形。如附图9所示，以最外层平台为中心，导弹搜索区域直径为半径的区域则是本平台的受威胁区，根据编队的威胁情况将导弹来袭方向划分“切入攻击区”。在攻击区内，根据反舰导弹的目标选择特点：优先捕选近距离目标，因此，平台按照威胁程度分为接敌平台和非接敌平台，接敌平台受到威胁程度大，彼此间协同实施干扰，非接敌平台威胁程度小，不易被捕获，主要根据接敌平台获得的反舰导弹信息来机动，不参与干扰协同，其中最外层平台受威胁程度最大为诱导平台；处于编队中心的核心平台未中心平台，受保护优先最高；其他满足可协同距离方位要求平台为辅助平台。

S22、诱导平台采取无源干扰方式：

诱导平台受威胁程度最大，在末制导雷达开机后很容易被捕获，主要干扰方式是在末制导雷达搜索阶段采取中程冲淡质心结合干扰，以及在末制导雷达跟踪阶段质心干扰。

S23、中心平台和辅助采取无源干扰方式：

中心平台处于编队队形中间位置，受威胁程度低于诱导平台，为主要被保护平台，主要在末制导雷达搜索阶段协助诱导平台或本平台实施冲淡质心结合干扰方式。辅助平台受威胁程度低，也不易被捕获，主要根据诱导平台的侦察告警信息实施冲淡干扰，同时协助诱导平台和中心平台实施冲淡质心结合干扰的方式。

在诱导平台处于末制导雷达搜索阶段时，中心平台和辅助平台不在雷达的搜索范围内。而辅助平台和中心平台可以获取诱导平台的侦察告警信息，即辅助平台和中心平台是在末制导雷达搜索前发现导弹，末制导雷达开机前阶段，此时在区域内实施冲淡干扰可以取得最佳的效果，冲淡式干扰主要是针对诱导平台干扰实施成功后，反舰导弹穿过箔条走廊重新进入搜索状态的情况。

本发明的有益效果是，在受到多枚反舰导弹末制导雷达威胁时，给出了多平台编队中的平台之间采取无源协同方式干扰雷达的方法。

附图说明

图1本发明方法流程图

图2实施质心式干扰的最小距离说明图

图3实施冲淡式干扰的最小距离说明图

图4反舰导弹正横向来袭箔条干扰弹布放位置示意图

图5反舰导弹首尾向来袭箔条干扰弹布放位置示意图

图6箔条弹发射方式示意图

图7冲淡式干扰示意图

图8质心式干扰示意图

图9编队队形“切入攻击区”划分方法示意图

图10仿真队形“切入攻击区”划分示意图

图11切入攻击①区方案层次划分图

图12切入攻击①区方案协同干扰示意图

图13切入攻击①区方案实施流程图

图14切入攻击②区方案层次划分图

图15切入攻击②区方案协同干扰示意图

图16切入攻击②区方案实施流程图

图17切入攻击③区方案层次划分图

图18切入攻击③区方案协同干扰示意图

图19切入攻击③区方案实施流程图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步阐述本发明。

以将本发明的方法应用于舰载平台为例。

仿真一

我方舰队队形如附图10所示，以A舰为圆心，B～E舰等间隔分布于半径为13Km的圆上，F、G舰分布于半径为45Km的圆上。假设舰载箔条弹的射程为15Km，反舰导弹的搜索区域半径为10Km，且导弹以中心舰A为目标，即A舰位于导弹方位线上。分别以最外层舰船F舰和G舰为中心，以导弹搜索区域直径为半径的区域则是该舰船的受威胁区，可得出切入攻击②区和切入攻击④区；假设导弹位于舰船编队前方，因此可将剩余的区域分为切入攻击①区、切入攻击③区、切入攻击⑤区。

下面来分析导弹位于每个切入攻击区中具体的协同方案。

如附图11所示，反舰导弹的来袭方向位于切入攻击①区，A、B、D、E、C舰为接敌舰，F、G舰为非接敌舰。其中B舰为诱导舰，A为中心舰，C、D、E为辅助舰。具体方案如附图12所示，由中心舰A向诱导舰B发射箔条弹，在诱导舰原来的运动方向形成箔条走廊，同时诱导舰B规划新的运动方向，同时在新航路上形成箔条走廊。由末制导雷达单目标跟踪特性可知，辅助舰D、E和中心舰A在区域内实施冲淡干扰可以取得最佳的效果。若冲淡干扰实施失败，辅助舰C协同中心舰A实施冲淡质心式干扰。若冲淡质心式干扰未能取得效果，则中心舰A转入质心式干扰阶段，方案流程如附图13所示。

如附图14所示，反舰导弹的来袭方向位于切入攻击②区，A、B、E、F、C舰为接敌舰，D、G舰为非接敌舰。其中F舰为导舰，A为中心舰，B、C、E为辅助舰。具体方案如附图15所示，诱导舰F必须单独实施质心干扰摆脱导弹的跟踪，同时诱导舰F规划新的运动方向，同时在新航路上形成箔条走廊。辅助舰C、D、E和中心舰A在区域内实施冲淡干扰可以取得最佳的效果。若冲淡干扰实施失败，辅助舰C协同中心舰A实施冲淡质心式干扰。若冲淡质心式干扰未能取得效果，则中心舰A转入质心式干扰阶段。方案流程如附图16所示。

如附图17所示，反舰导弹的来袭方向位于切入攻击③区，A、B、C、E舰为接敌舰，D、F、G舰为非接敌舰。其中E舰为诱导舰，A为中心舰，B、C为辅助舰。具体方案如附图18所示，由辅助舰B向诱导舰E发射箔条弹，在诱导舰原来的运动方向形成箔条走廊，同时诱导舰E规划新的运动方向，同时在新航路上形成箔条走廊。辅助舰B、C和中心舰A在区域内实施冲淡干扰可以取得最佳的效果。若冲淡干扰实施失败，辅助舰B协同中心舰A实施冲淡质心式干扰。若冲淡质心式干扰未能取得效果，则中心舰A转入质心式干扰阶段，方案流程如附图19所示。

由编队队形的攻击区划分可知，在队形中切入攻击④区与切入攻击②区、切入攻击⑤区与切入攻击①区具有对称性，在方案设计上原则相同。

每个区域内具体的箔条弹发射距离，根据实际情况代入公式(1)和(4)计算即可得出。

Claims (1)

1.一种针对反舰导弹末制导雷达的分布式无源协同干扰方法，包括基于分布式平台的箔条弹无源协同干扰方法和基于分布式平台编队队形的多层次、多阶段无源协同干扰方法，其特征在于，

所述基于分布式平台的箔条弹无源协同干扰方法用于在不能确定末制导雷达开机时间的情况下，实施冲淡干扰效果差，而某个平台被末制导雷达跟踪，根据所有平台的分布情况，采取实施冲淡质心相结合干扰的方式脱离导弹跟踪，包括步骤：

S11、导弹末制导雷达开机搜索时，确定无源干扰协同平台与被跟踪平台间距：

S111、确定大于实施质心式干扰的最小距离：

假设目标在方位上必须布放在末制导雷达的跟踪波束之内，即要求横向距离R_max<R_θ2；

平台间距要满足：

其中，θ为末制导雷达的波束宽度，R_θ/2为末制导雷达角度分辨单元的宽度的一半，R_max为箔条云与平台最大横向距离，L为两个平台的间距；

S112、确定大于实施冲淡式干扰的最小距离：

为了满足冲淡式干扰的要求，平台与平台的间距应保证编队各平台的冲淡式干扰互不影响，即协同平台实施形成的箔条云与被跟踪平台的间距r_l满足：

r_l>R_m (2)

式中：R_m为反舰导弹末制导雷达的搜索区域半径；

由余弦定理可得：

r_l ²＝L²+l_c ²-2Ll_ccos(θ_B-θ_j) (3)

代入上式可得：

其中，L为两个平台的间距，l_c为实施冲淡式干扰时箔条弹的发射距离，θ_j为箔条弹发射线相对反舰导弹方位线发射夹角，θ_B为导弹方位线与编队队列线的夹角；

S113、确定小于箔条弹射程：

两个平台发射箔条弹进行无源干扰协同的前提条件满足：

R_Bmax>L (5)

其中R_Bmax箔条弹最大射程；

S12、编队平台无源干扰协同时，确定箔条干扰弹布放位置：

S121、反舰导弹位于平台正横来向：

在平台上方和航路上形成横向箔条干扰走廊；

S122、反舰导弹位于平台首尾来向：

在平台上方和航路上形成纵向箔条干扰走廊；

S13、确定箔条弹的发射方式：

箔条云的雷达反射面积σ应当足以遮盖平台的宽度，建立屏蔽的模型为：

σ/A_c＝1-exp(-Nσ₀) (6)

式中：A_c为箔条云对雷达的投影面积；N为箔条云投影面积内单位面积的箔条数量；σ₀为一根箔条在考虑屏蔽效应时的平均有效雷达截面积，σ₀＝0.153λ²；

利用协同平台发射箔条弹在本平台与反舰导弹连线的路径上布设箔条云，箔条云靠近舰船，箔条云投影可以遮盖整个舰船；

S14、在平台实施箔条无源干扰后，调整平台航行方向：

将平台的运动速度和方向调整与风一致，并将来袭目标置于左右侧30°～75°之间；

所述的基于分布式平台编队队形的多层次、多阶段无源协同干扰方法用于反舰导弹从平台编队的多个方向来袭，根据导弹末制导的状态，在不同阶段实施不同的无源干扰措施，根据所有平台的分布情况和受威胁程度将平台划分为多个层次，不同层次的平台实施不同的干扰措施，包括以下步骤：

S21、划分反舰导弹末制导雷达状态阶段及确定相应的干扰方式：

S211、在反舰导弹发射前阶段：

在敌平台雷达对己方平台进行搜索阶段，采用迷惑式干扰，利用平台远程干扰设备向平台周围一定距离上发射若干箔条假目标；

箔条云的位置应当满足：

R_c>R_m (7)

式中：R_c为箔条云离保护平台的距离；R_m为反舰导弹末制导雷达的搜索区域半径；

S212、末制导雷达开机前阶段：

末制导雷达未对己方平台进行搜索的惯性制导阶段采用冲淡式干扰，由平台向平台跟踪单元外发射若干箔条干扰弹，形成多个假目标；

S213、末制导雷达搜索阶段：

末制导雷达已开机对己方平台进行搜索，但是己方平台未能及时发现导弹，选择采用冲淡质心结合干扰方式进行对抗；

S214、末制导雷达跟踪阶段：

在前几个阶段干扰实施未取得效果的情况下末制导雷达跟踪锁定本平台，采用质心式干扰，在末制导雷达的跟踪波门内形成假目标；

S22、划分平台编队队形层次体系：

S221、反舰导弹“切入攻击区”和层次的划分：

以最外层平台为中心，导弹搜索区域直径为半径的区域是本平台的受威胁区，根据编队的威胁情况将导弹来袭方向划分“切入攻击区”，在攻击区内，平台按照威胁程度分为接敌平台和非接敌平台，其中最外层平台受威胁程度最大为诱导平台；处于编队中心的核心平台为中心平台，受保护优先最高；其他满足可协同距离方位要求平台为辅助平台；

S222、诱导平台采取无源干扰方式：

诱导平台主要干扰方式是在末制导雷达搜索阶段采取中程冲淡质心结合干扰，以及在末制导雷达跟踪阶段质心干扰；

S23、中心平台和辅助采取无源干扰方式：

中心平台，主要在末制导雷达搜索阶段协助诱导平台或本平台实施冲淡质心结合干扰方式，辅助平台主要根据诱导平台的侦察告警信息实施冲淡干扰，同时协助诱导平台和中心平台实施冲淡质心结合干扰的方式；

在诱导平台处于末制导雷达搜索阶段时，辅助平台和中心平台获取诱导平台的侦察告警信息，即辅助平台和中心平台是在末制导雷达搜索前发现导弹，末制导雷达开机前阶段，在区域内实施冲淡式干扰，冲淡式干扰主要是针对诱导平台干扰实施成功后，反舰导弹穿过箔条走廊重新进入搜索状态的情况。