CN111025249B - 一种判定箔条干扰在仿真环境中干扰效果的方法 - Google Patents

Abstract

一种判定箔条干扰在仿真环境中干扰效果的方法，包括：步骤一、箔条干扰处理；步骤二、导弹末制导雷达检测概率计算；步骤三、干扰结果判定。相对以前水面舰艇电子对抗仿真环境中采用的直接概率发生计算方法，该方法相对比较科学也比较准确；能够同时适用于箔条冲淡、箔条质心干扰结果的判定计算。

Description

一种判定箔条干扰在仿真环境中干扰效果的方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体的说涉及一种判定箔条干扰在仿真环境中干扰效果的方法，特别适用于需要(依据武器性能与状态、战术指令、战场环境数据等数据)给出较为科学的具体的箔条干扰效果的复杂大系统仿真。

背景技术

箔条干扰是水面舰艇防空反导电子战中常用的电子干扰手段。现代海战中，水面舰艇遭遇反舰导弹攻击，水面舰艇打出箔条干扰弹对反舰导弹末制导雷达实施干扰，目的是使反舰导弹不能准确攻击到目标舰艇。

无源箔条干扰就是在空中布放大量微小金属箔条或金属箔片，利用金属箔条(箔片)在空中悬停时形成的巨大RCS来掩护、屏蔽真实目标、引偏导弹攻击的一种电子对抗方式。无源箔条干扰一般分为箔条冲淡干扰与箔条质心干扰。冲淡干扰，就是利用当目标的反射能量大于雷达从搜索转到跟踪的信号门限时，导弹末制导雷达立即转为跟踪状态这一特点，在末制导雷达开机搜索前，在目标附近布置多个箔条假目标(诱饵)，当末制导雷达开机搜索时，就有可能首先捕捉到箔条假目标，只要假目标的反射能量满足跟踪信号门限要求，就可以在搜索到假目标之后，迅速跟踪箔条假目标，以降低对目标舰的捕捉概率的干扰方式。质心干扰指在导弹末制导雷达已经跟踪上目标舰后，利用雷达跟踪目标能量质心这一特点，在雷达的跟踪范围内目标舰的周围布放箔条假目标(诱饵)，使雷达跟踪真、假目标的能量质心，破坏敌制导雷达对目标舰的稳定跟踪，最后，在一定的条件下，促使雷达从跟踪质心转向跟踪箔条假目标的干扰方式。

通常，在复杂大系统仿真环境中具体的箔条干扰效果判定模型比较简单，一般的做法是应用一个比较简单的概率发生计算模型，如(1)式所示。

srand((unsigned)time(NULL))

fP_chaff＝(double)rand()/(RAND_MAX+1)

通过上述概率发生计算公式，直接的计算出干扰成功或干扰失败的概率。

概率发生计算模型作为箔条干扰效果判定方法的这种做法，优点是简单、直接、执行效率高，缺点是它没有依据作战态势当前的各种数据信息、箔条弹发射参数、箔条性能参数、导弹末制导雷达性能参数、导弹飞行状态等数据，计算出导弹是否被箔条质心干扰引偏、箔条冲淡干扰失捕、轻微干扰等具体的干扰结果，这种做法并不科学、也不准确。

发明内容

鉴于以上所述的技术问题，本发明实施例提供了一种判定箔条干扰在仿真环境中干扰效果的方法，能够依据水面舰艇箔条干扰运用的各种相关战术数据、技术数据、状态数据与态势环境数据，计算出舰船发射的箔条干扰对来袭导弹末制导雷达的干扰具体结果。

一种判定箔条干扰在仿真环境中干扰效果的方法，包括：

步骤一、箔条干扰处理，包括计算各个箔条云在空中悬停时间，判断箔条云是否已经全部落到海面，如果是则退出判断；否则，根据自然环境风速与箔条云的下降速度修正箔条云的质心位置；计算导弹、目标舰、箔条云的相对位置，判断不同目标是否进入末制导雷达同一分辨单元，若进入，则进行RCS能量合成与能量质心位置计算，然后选择末制导雷达搜索区域内最大RCS目标为导弹截获的信号；若不同目标不在同一分辨单元，则直接选择搜索区域内最大RCS目标为接收信号；

步骤二、导弹末制导雷达检测概率计算，包括判断有无气象杂波，若有计算气象杂波功率，计算海杂波功率，计算接收信号的功率，计算综合回波干信比JSR，计算检测概率P_d，计算机模拟蒙特卡洛实验计算本次仿真实验导弹实际的检测概率P₀；

步骤三、干扰结果判定，包括根据P_d与P₀数据大小相对关系，及干信比JSR的具体数值判定出干扰结果。

所述干扰结果包括干扰无效、导弹跟杂、轻微干扰、导弹失捕、继续搜索。

步骤三中，干扰结果判定，包括：

比较概率P₀和概率P_d大小；

若P₀＞P_d，则进一步判断战舰是当前目标或者箔条云是当前目标；

当判断战舰是当前目标时,进一步判断综合回波干信比JSR和门限值threshold1的大小，若JSR＞threshold1，则判定为导弹失捕；若JSR≤threshold1，则判定为继续搜索；

当判断箔条云是当前目标时，进一步判断综合回波干信比JSR和门限值threshold1的大小，若JSR＞threshold1，则判定为杂波干扰失捕；若JSR≤threshold1，则判定为继续搜索；

若P₀≤P_d，则进一步判断战舰是当前目标或者箔条云是当前目标；

当判断战舰是当前目标时,则进一步判断综合回波干信比JSR和门限值threshold2的大小，若JSR＞threshold2，则判定为轻微干扰，若JSR≤threshold2，则判定为干扰无效；

当判断箔条云是当前目标时，进一步判断综合回波干信比JSR和门限值threshold2的大小，若JSR＞threshold2，则判定为杂波轻微干扰；若JSR≤threshold2，则判定为引偏。

本发明既紧密结合箔条干扰实际运用过程中各种相关状态参数、战术指令与态势环境数据，又能够应用理论研究的各种数学模型，计算判定出箔条干扰效果；能够同时适用于箔条冲淡干扰、箔条质心干扰的干扰判定结果，并能够计算得出具体的干扰结果，包括：干扰无效(导弹锁定跟踪目标舰船)、导弹引偏、轻微干扰、导弹失捕、继续搜索等五种干扰结果。相对以前水面舰艇电子对抗仿真环境中采用的直接概率发生计算方法，该方法相对比较科学也比较准确；能够同时适用于箔条冲淡、箔条质心干扰的干扰结果的判定计算，并能够计算得出包括：干扰无效(导弹锁定跟踪目标舰船)、导弹引偏、轻微干扰、导弹失捕、继续搜索等五种干扰效果的具体定量数值；能够提高复杂大系统仿真环境训练，参训人员在回路的箔条干扰运用的训练效果。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是本发明一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

现在将参考地描述示例实施方式，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。

如图1所示，本发明提供的实施例以水面舰艇防空反导仿真环境为例，包括：

(一)箔条干扰处理

(1)计算当前t时刻箔条云的悬停位置

首先根据初始数据给出的箔条云生成时间、箔条云初始位置等数据，以及战场自然环境中的风速、风向等数据，根据(1)式的箔条云下降速度模型、下降时间、初始位置等数据，判断当前战场环境中是否存在未落入海面的箔条云；箔条云下降速度模型如式(1)所示。

式中，V_d表示箔条云的下降速度，t₀表示初始时刻。

当前t时刻箔条云的悬停位置，如式(2)所示。

式中，(Xc₀，Yc₀,Zc₀)是箔条云的初始位置，V_w表示风速，θ表示风向，k表示风速调节系数。

若(2)式中Z_C≤0成立，则判断箔条云已经落到海面。

若战场中的全部箔条云都已经落到海面则直接退出判定，若战场中还有悬停在空中的箔条云，则根据仿真环境系统实时发送的风速、风速调节系数、风向、悬停时间和箔条云三维坐标数据。依据下降速度、风速、风向移动的位移，实时修正箔条云悬停的位置，如公式(2)所示。

(2)判定箔条云和舰船是否进入末制导雷达同一分辨单元

然后实时接收战场平台环境数据，包括被攻击目标舰船三维坐标位置数据、导弹三维坐标数据，以及运用公式(2)计算出的箔条云位置数据，依据空间距离公式判断不同的箔条云和舰船是否进入导弹末制导雷达同一分辨单元。空间距离公式如(3)式所示。

其中，L_1,2表示两个物体的空间距离，(x_i,y_i,z_i)i＝1,2，表示两个物体的空间坐标。

导弹末制导雷达空间分辨距离ΔR，如(4)式所示。

其中，c表示光速，τ电波的脉冲宽度。

若L_1,2≥ΔR，则这两个物体没有进入同一雷达分辨单元，不需要进行能量合成。若L_1,2＜ΔR，则这两个物体进入同一雷达分辨单元，需要进行能量合成计算。

(3)计算两个目标能量合成后的RCS

计算进入同一雷达分辨单元的两个目标能量合成后的RCS(Radar CrossSection,雷达截面积)，如公式(5)所示。

S_合＝S₁+S₂×cosθ------------------------------------------(5)

式中，S_合表示两个目标合成后的雷达界面积，S₁表示目标1的雷达截面积，S₂表示目标2的雷达截面积，θ表示导弹与目标1连线的法线与两个目标连线的夹角。

(4)计算能量合成后的质心位置(x_m,y_m,z_m)。

式中，λ表示能量合成质心位置到目标1的距离X₁与到目标2的距离

X₂之比，即λ＝X₁/X₂。

其中，

式中，L_i表示目标i到导弹的距离；S_i表示目标i雷达截面积

i＝1,2，L₁₂表示目标1、2间的距离，θ₁₂表示目标1、2相对导弹的张角。

(5)若不存在不同目标进入同一雷达分辨单元，则选择导弹末制导雷达搜索区域内回波能量最大的目标为接收信号。

(二)导弹末制导雷达检测概率计算，首先判断有无气象杂波，若有则计算气象杂波功率：

(6)计算气象杂波功率

根据战场环境数据包数据项判断是否存在雨、雪、冰雹等气象环境因素。若存在，则计算气象杂波功率。

1)计算气象杂波后向散射系数

首先，根据导弹末制导雷达工作频率计算气象杂波后向散射系数，如公式(7)所示。

∑σ_i＝AR^B--------------------------------------------(7)

表1后向散射模型系数

(7)式中的R为杂波中心与导弹末制导雷达的距离。从表1中可以选择频率最接近的(7)式中的系数A、B。

2)计算气象杂波雷达截面积σ_v

式中，R为杂波中心与雷达的距离，θ_3dB水平波束宽度，

垂直波束宽度，τ为脉宽，c为光速。

3)计算气象杂波功率

式中，Pt为雷达发射功率，G为天线增益，λ为波长，L_r为链路损失。

(7)计算海杂波功率

3)计算海杂波区域

式中，R为杂波单元到雷达的距离，θ_3dB为3dB波束宽度，c为光速，τ有效脉冲宽度，φ为掠射角。

4)计算杂波平均雷达截面积σ_c

式中，γ＝6K_B-10lgλ-K_A，K_A为海区调节常数，K_B为海况等级。

3)计算计算海杂波回波功率S_c

式中：S_c为回波功率；P_t为雷达发射峰值功率；G为发射、接收天线增益。

(8)计算目标信号回波功率

P_S＝P_T+2G_T/R-K-20log(F)-40log(D_T)+10log(σ)-----------(13)

式中，P_T为导弹末制导雷达发射功率，G_T/R为导弹末制导雷达天线增益，D_T为导弹与目标间距离,F为发射信号频率，σ为雷达目标截面积。

(9)计算综合回波干信比

式中，P_J是有源干扰功率，P_sea是海杂波功率，P_weather是气象杂波功率，P_s是目标信号功率。

(10)计算导弹末制导雷达检测概率(它的数学模型很多，式(15)是其中一种。)

式中，JSR是干信比，P_fa是虚警概率。

(11)计算概率P₀

应用计算机生成随机0-1的随机数P₀，该数值与检测概率P_d比较，模拟拟蒙特卡洛仿真实验。

srand((unsigned)time(NULL))；

fP₀＝(double)rand()/(RAND_MAX+1)；

(12)判定箔条干扰结果

按照图1的给出的流程，依据检测概率P_d，P₀的大小关系，及综合回波干信比JSR的具体数值，进行干扰结果判定。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。

Claims (9)

1.一种判定箔条干扰在仿真环境中干扰效果的方法，包括：

步骤一、箔条干扰处理，包括计算各个箔条云在空中悬停时间，判断箔条云是否已经全部落到海面，如果是则退出判断；否则，根据自然环境风速与箔条云的下降速度修正箔条云的质心位置；计算导弹、目标舰、箔条云的相对位置，判断不同目标是否进入末制导雷达同一分辨单元，若进入，则进行RCS能量合成与能量质心位置计算，然后选择末制导雷达搜索区域内最大RCS目标为导弹截获的信号；若不同目标不在同一分辨单元，则选择搜索区域内最大RCS目标为接收信号；

步骤二、导弹末制导雷达检测概率计算，包括判断有无气象杂波，若有计算气象杂波功率，计算海杂波功率，计算接收信号的功率，计算综合回波干信比JSR，计算检测概率P_d，计算机模拟蒙特卡洛实验计算概率P₀；

步骤三、干扰结果判定，包括根据P_d与P₀数据大小相对关系，及干信比JSR的具体数值判定出干扰结果；

步骤一中，(1)计算当前t时刻箔条云的悬停位置

首先根据初始数据给出的箔条云生成时间、箔条云初始位置数据，以及战场自然环境中的风速、风向数据，根据(1)式的箔条云下降速度模型、下降时间、初始位置数据，判断当前战场环境中是否存在未落入海面的箔条云；箔条云下降速度模型如式(1)所示：

式中，V_d表示箔条云的下降速度，t₀表示初始时刻；

当前t时刻箔条云的悬停位置，如式(2)所示；

式中，(Xc₀，Yc₀,Zc₀)是箔条云的初始位置，V_w表示风速，θ表示风向，k表示风速调节系数；

若(2)式中Z_C≤0成立，则判断箔条云已经落到海面；

若战场中的全部箔条云都已经落到海面则直接退出判定，若战场中还有悬停在空中的箔条云，则根据仿真环境系统实时发送的风速、风速调节系数、风向、悬停时间和箔条云三维坐标数据；依据下降速度、风速、风向移动的位移，实时修正箔条云悬停的位置，如公式(2)所示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述干扰结果包括干扰无效、导弹跟杂、轻微干扰、导弹失捕、继续搜索。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括

(2)判定箔条云和舰船是否进入末制导雷达同一分辨单元

然后实时接收战场平台环境数据，包括被攻击目标舰船三维坐标位置数据、导弹三维坐标数据，以及运用公式(2)计算出的箔条云位置数据，依据空间距离公式判断不同的箔条云和舰船是否进入导弹末制导雷达同一分辨单元；空间距离公式如(3)式所示：

其中，L_1,2表示两个物体的空间距离，(x_i,y_i,z_i)i＝1,2，表示两个物体的空间坐标；

导弹末制导雷达空间分辨距离ΔR，如(4)式所示；

其中，c表示光速，τ电波的脉冲宽度；

若L_1,2≥ΔR，则这两个物体没有进入同一雷达分辨单元，不需要进行能量合成；若L_1,2＜ΔR，则这两个物体进入同一雷达分辨单元，需要进行能量合成计算。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括

(3)计算两个目标能量合成后的RCS

计算进入同一雷达分辨单元的两个目标能量合成后的RCS，如公式(5)所示：

S_合＝S₁+S₂×cosθ------------------------------------------(5)

式中，S_合表示两个目标合成后的雷达界面积，S₁表示目标1的雷达截面积，S₂表示目标2的雷达截面积，θ表示导弹与目标1连线的法线与两个目标连线的夹角；

(4)计算能量合成后的质心位置(x_m,y_m,z_m)；

式中，λ表示能量合成质心位置到目标1的距离X₁与到目标2的距离

X₂之比，即λ＝X₁/X₂；

其中，

式中，L_i表示目标i到导弹的距离；S_i表示目标i雷达截面积i＝1,2，L₁₂表示目标1、2间的距离，θ₁₂表示目标1、2相对导弹的张角；

(5)若不存在不同目标进入同一雷达分辨单元，则选择导弹末制导雷达搜索区域内回波能量最大的目标为接收信号。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括

步骤二中，(6)计算气象杂波功率

根据战场环境数据包数据项判断是否存在雨、雪、冰雹气象环境因素；若存在，则计算气象杂波功率；

1)计算气象杂波后向散射系数

首先，根据导弹末制导雷达工作频率计算气象杂波后向散射系数，如公式(7)所示：

∑σ_i＝AR^B--------------------------------------------(7)

(7)式中的R为杂波中心与导弹末制导雷达的距离；

2)计算气象杂波雷达截面积σ_v

式中，R为杂波中心与雷达的距离，θ_3dB水平波束宽度，

垂直波束宽度，τ为脉宽，c为光速；

3)计算气象杂波功率

式中，Pt为雷达发射功率，G为天线增益，λ为波长，L_r为链路损失。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括

(7)计算海杂波功率

1)计算海杂波区域

式中，R为杂波单元到雷达的距离，θ_3dB为3dB波束宽度，c为光速，τ有效脉冲宽度，φ为掠射角；

2)计算杂波平均雷达截面积σ_c

式中，γ＝6K_B-10lgλ-K_A，K_A为海区调节常数，K_B为海况等级；

3)计算计算海杂波回波功率S_c

式中：S_c为回波功率；P_t为雷达发射峰值功率；G为发射、接收天线增益。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括

(8)计算目标信号回波功率

P_S＝P_T+2G_TR-K-20log(F)-40log(D_T)+10log(σ)-----------(13)

式中，P_T为导弹末制导雷达发射功率，G_T/R为导弹末制导雷达天线增益，D_T为导弹与目标间距离,F为发射信号频率，σ为雷达目标截面积；

(9)计算综合回波干信比

式中，P_J是有源干扰功率，P_sea是海杂波功率，P_weather是气象杂波功率，P_s是目标信号功率；

(10)计算导弹末制导雷达检测概率

式中，JSR是干信比，P_fa是虚警概率。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括

(11)计算概率P₀

应用计算机生成随机0-1的随机数P₀，该数值与检测概率P_d比较，模拟拟蒙特卡洛仿真实验；

srand((unsigned)time(NULL))；

fP₀＝(double)rand()/(RAND_MAX+1)。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

步骤三中，干扰结果判定，包括：

比较概率P₀和概率P_d大小；

若P₀＞P_d，则进一步判断战舰是当前目标或者箔条云是当前目标；

当判断战舰是当前目标时,进一步判断综合回波干信比JSR和门限值threshold1的大小，若JSR＞threshold1，则判定为导弹失捕；若JSR≤threshold1，则判定为继续搜索；

当判断箔条云是当前目标时，进一步判断综合回波干信比JSR和门限值threshold1的大小，若JSR＞threshold1，则判定为杂波干扰失捕；若JSR≤threshold1，则判定为继续搜索；

若P₀≤P_d，则进一步判断战舰是当前目标或者箔条云是当前目标；

当判断战舰是当前目标时,则进一步判断综合回波干信比JSR和门限值threshold2的大小，若JSR＞threshold2，则判定为轻微干扰，若JSR≤threshold2，则判定为干扰无效；

当判断箔条云是当前目标时，进一步判断综合回波干信比JSR和门限值threshold2的大小，若JSR＞threshold2，则判定为杂波轻微干扰；若JSR≤threshold2，则判定为引偏。

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