通信輻射源抗ARM的有源誘偏研究

李文軍，李彥松，王維金

（總參通信訓(xùn)練基地 河北 宣化 075100）

通信輻射源抗ARM的有源誘偏研究

李文軍，李彥松，王維金

（總參通信訓(xùn)練基地 河北 宣化 075100）

反輻射導(dǎo)彈是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)條件下通信設(shè)備等電磁輻射源所面對(duì)的最具威脅性的武器之一，而有源誘偏是對(duì)抗反輻射導(dǎo)彈攻擊的一種相對(duì)簡(jiǎn)單而有效的方法?；谟性聪鄥⒑陀性捶窍鄥l件下的幾種模型，從反輻射導(dǎo)彈的攻擊過(guò)程入手，得到Matlab仿真結(jié)果。最后根據(jù)仿真彈著點(diǎn)位置分布和位置分布的概率統(tǒng)計(jì)曲線，為通信輻射源的布設(shè)提供理論依據(jù)。

反輻射導(dǎo)彈；有源誘偏；相參誘偏；非相參誘偏

自上世紀(jì) 60年代反輻射導(dǎo)彈 （Anti Radiant Missile，ARM）首次應(yīng)用于越南戰(zhàn)場(chǎng)以來(lái)，隨著科技進(jìn)步和戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)踐，ARM已成為公認(rèn)的輻射源殺手，反ARM（Anti-ARM）技術(shù)也成為軍事通信設(shè)備等輻射源必須考慮的對(duì)策之一。近年以來(lái)我東南沿海的T島和R國(guó)相繼引進(jìn)美國(guó) “哈姆”反輻射導(dǎo)彈，對(duì)我軍通信設(shè)備等大型輻射源形成嚴(yán)重威脅[1]，面對(duì)日益嚴(yán)峻的軍事斗爭(zhēng)形勢(shì)，進(jìn)行反ARM研究是非常必要的。本文主要從ARM的攻擊過(guò)程入手結(jié)合相參和非相參的誘偏理論分析了幾種布站方式，加以仿真和評(píng)估，得出初步的結(jié)論，為部隊(duì)的實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練提供一定的參考和思路。

1 ARM攻擊過(guò)程分析

ARM對(duì)輻射源進(jìn)行攻擊時(shí)，其實(shí)際攻擊方向?qū)⒃跀撤诫姶挪ǖ膶?dǎo)引下，由初始方向向?qū)б^的實(shí)測(cè)方向作弧形逼近。需要指出的是，為具備在較寬的頻譜范圍內(nèi)截獲、跟蹤電磁信號(hào)的能力，ARM導(dǎo)引頭通常采用寬帶天線。受限于ARM的彈體尺寸，天線的孔徑尺寸相對(duì)較小，從而使得天線波束較寬，當(dāng)在較遠(yuǎn)距離上ARM導(dǎo)引頭天線波束內(nèi)有多個(gè)輻射源目標(biāo)時(shí)，導(dǎo)引頭與輻射源之間的夾角小于導(dǎo)引頭分辨角，導(dǎo)引頭將難以分辨而將指向輻射源的能量重心[2]，因此在很大概率上ARM將偏離輻射源而不能有效命中，這就是有源誘偏對(duì)抗ARM的基本理論依據(jù)。

隨著ARM與輻射源的距離縮小，導(dǎo)引頭與輻射源之間的夾角達(dá)到導(dǎo)引頭分辨角時(shí)，即當(dāng)導(dǎo)引頭可以分辨具體輻射源目標(biāo)位置時(shí)，ARM與地面的距離已經(jīng)很小，缺乏足夠的時(shí)間修正攻擊方向，從而無(wú)法命中輻射源[3]。因此在本文仿真中并未將時(shí)間離散化、結(jié)合最大過(guò)載和速度計(jì)算其迭代攻擊路線計(jì)算彈著點(diǎn)而僅利用空間疊加電磁波陣面法線方向與地面交點(diǎn)的坐標(biāo)作為彈著點(diǎn)。

2 有源誘偏技術(shù)

與信號(hào)發(fā)射技術(shù)等抗ARM技術(shù)不同，有源誘偏技術(shù)的立足點(diǎn)不在于避免被ARM截獲、跟蹤而在于利用ARM被動(dòng)導(dǎo)引頭的弱點(diǎn)通過(guò)對(duì)多個(gè)輻射源參數(shù)的技術(shù)性配置將跟蹤電磁信號(hào)而來(lái)的ARM引偏。這種利用多個(gè)輻射源對(duì)敵ARM導(dǎo)引頭采取干擾措施使之不能有效命中目標(biāo)的技術(shù)稱為有源誘偏，其中包括相參和非相參兩種模式。相參誘偏和非相參誘偏的區(qū)別在于是否要求輻射源（包括誘餌源）的相位、功率比等參數(shù)保持確定的關(guān)系。

2.1 相參誘偏

相參誘偏要求輻射源（包括誘餌源）的相位、功率比等參數(shù)之間保持確定關(guān)系，在理論上通過(guò)調(diào)整參數(shù)配置可以將ARM引到任意位置。根據(jù)有源誘偏的理論推導(dǎo)，ARM攻擊方向與地面（z=0）交點(diǎn)為[4]：

圖1 兩點(diǎn)源相參誘偏及不同相位差下誤差仿真圖Fig.1 Schematic diagram of two active points coherent decoy and error curves of different phase difference

其中黑、紅、藍(lán)3條誤差曲線中誘餌源與通信輻射源的功率比分別為 0.4、0.6、0.8 相位差即 （φi-φj） 范圍皆為 0°到360°。 通過(guò)對(duì)以仿真圖片的分析可以發(fā)現(xiàn)在（φi-φj）處于 180°及其附近時(shí)能夠使ARM攻擊位置最大偏離輻射源。而當(dāng)E01接近E00時(shí)誘偏誤差急劇增加，以下圖片為k=0.98（其余參數(shù)不變）的仿真結(jié)果以及180°附近局部放大如圖2所示，易知當(dāng)k趨近1時(shí)誤差曲線發(fā)生急劇變化，甚至可以得出以下結(jié)論：如 E01、E00、（φi-φj）等參數(shù)設(shè)置得當(dāng)，并加以動(dòng)態(tài)保持可將ARM引到任意的位置。

圖2 k=0.98時(shí)誤差曲線及其局部放大圖Fig.2 Curve of error when k=0.98 and partial of it

2.2 非相參誘偏

雖然相參誘偏具有優(yōu)異的誘偏性能，但相參誘偏時(shí)必須實(shí)時(shí)監(jiān)控ARM位置以便實(shí)時(shí)調(diào)整相位差等參數(shù)使處于高速運(yùn)動(dòng)中的ARM導(dǎo)引頭接收到的兩電磁信號(hào)始終一致相參，而這需要復(fù)雜的計(jì)算和控制，這也是限制其應(yīng)用的原因。通過(guò)觀察圖1，并根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]中提到殺傷半徑米R(shí)D＜30米的數(shù)據(jù)，以k=0.8為例，可以發(fā)現(xiàn)其受威脅的相位差范圍是關(guān)于 180°對(duì)稱的（122.6°，149°）和（211°，237.4°），僅有不到 53°，剩余約307°的范圍是安全的。若放棄對(duì)ARM的實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)參數(shù)調(diào)整，僅利用不同輻射源的排布和約307°的安全相位差對(duì)ARM進(jìn)行有源誘偏，而當(dāng)ARM處于動(dòng)態(tài)中相參和非相參的區(qū)別消失只體現(xiàn)非相參的效果。

2.2.1 非相參雙點(diǎn)源誘偏

雙點(diǎn)源非相參誘偏系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單的一種有源誘偏系統(tǒng)，其排布可參考圖1的形式，當(dāng)ARM在較遠(yuǎn)距離上，可認(rèn)為R0λ0≈R1λ1，令輻射源的功率比 k=E01/E00，z0=z1=0，則 ARM 攻擊方向與地面（z=0）交點(diǎn)公式可化簡(jiǎn)為：

易知投彈誤差與 k、x1及（φ1-φ0）有關(guān)。 在非相參誘偏中可認(rèn)為（φ1-φ0）在[0°，360°]區(qū)間內(nèi)成均勻分布[4]，在此我們?nèi)匀徊捎肦D＜30 m的數(shù)據(jù)，可得圖3左圖，其中虛線圓即為30米的輻射源受威脅范圍。 令 x0=x/x1[1]，并將[0°，360°]內(nèi)均勻分布的相位差代入進(jìn)行計(jì)算求平均值，其仿真計(jì)算結(jié)果如圖3中圖所示。

圖3左、中兩圖是兩點(diǎn)源非相參誘偏的不同表現(xiàn)形式，可對(duì)照分析。通過(guò)圖3中圖可知隨著k增加x0逐漸增加，即彈著點(diǎn)由輻射源0向輻射源1靠攏。在k=1時(shí)xo=0.5，即著彈點(diǎn)為兩輻射源連線中點(diǎn)。 由于 RD＜30 m，易知當(dāng) x0＜0.3、x0>0.7時(shí)將分別威脅輻射源1、0。通過(guò)觀察圖左的彈著點(diǎn)分布可證明這一點(diǎn)。但是這并不代表在0.3＜x0＜0.7時(shí)兩輻射源是安全的，因?yàn)閳D3中圖的曲線作為統(tǒng)計(jì)平均值僅具統(tǒng)計(jì)平均意義。由于k=1時(shí)具有最好的彈著點(diǎn)分布，通過(guò)對(duì)為0.99及1.01進(jìn)行仿真可得圖3右圖，其中藍(lán)、紅兩色分別代表k為0.99及1.01時(shí)的彈著點(diǎn)分布。易知k≈1附近的值也不能完全保證兩輻射源的安全，因而不是一種理想的布站方式。

圖3 k為不同值時(shí)雙點(diǎn)源非相參誘偏彈著點(diǎn)分布及x0曲線圖Fig.3 Impact points Graph and x0curve of two active points non-coherent decoy with different k

2.2.2 非相參三點(diǎn)源誘偏

三點(diǎn)源誘偏有多種布站方式，在此采用參考文獻(xiàn)[4-5]中的論述和數(shù)據(jù)（可參考圖4左圖），并設(shè)輻射源0為核心輻射源，輻射源1、2為非核心輻射源或誘餌源。其參數(shù)配置為：m=y2/y1=1，y1=250，x1=100， 當(dāng) ARM 處于較遠(yuǎn)的距離上 R0λ0≈R1λ1≈R2λ2[1]且 RD＜30，令功率比 k=E01/E00=E02/E00，z0=z1=0，φ0、φ1、φ2在[0°，360°]內(nèi)均勻分布，Δφ12=φ1-φ2、Δφ01=φ0-φ1、Δφ02=φ0-φ2，則2.1節(jié)中ARM攻擊方向與地面的交點(diǎn)坐標(biāo)可化簡(jiǎn)為：

易知彈著點(diǎn)與功率比、輻射源坐標(biāo)及相位差有關(guān)。分別取k為1、2進(jìn)行仿真可得如圖7彈著點(diǎn)分布圖；令x0=x/x1，y0=y/y1并將在[0°，360°]區(qū)間內(nèi)均勻分布的 φ0、φ1、φ2代入計(jì)算并求平均值，其仿真結(jié)果如圖4左圖所示。

圖4 三點(diǎn)非相參誘偏彈著點(diǎn)及不同k值時(shí)x0與y0曲線圖Fig.4 Impact points Graph and x0，y0curves of 3 active points non-coherent decoy with fifferent k

易知，當(dāng)k較小時(shí)x0、y0也較小，說(shuō)明彈著點(diǎn)位置更加靠近輻射源0；隨著k增大x0、y0逐漸增大，也即彈著點(diǎn)由輻射源0向輻射源1、2靠攏，在k=1即三輻射源功率相等時(shí)，對(duì)照?qǐng)D4左圖可知彈著點(diǎn)大多落在三角形幾何重心附近；當(dāng)k繼續(xù)增加，即輻射源1、2的功率超過(guò)輻射源0，由圖4右圖可得：x0→0.5、y0→1， 即彈著點(diǎn)向輻射源 1、2 的連線中點(diǎn)靠攏，而圖左中k=1到k=2的彈著點(diǎn)變化趨勢(shì)也證明了這一點(diǎn)。不難得出結(jié)論，當(dāng)k>>1時(shí)三點(diǎn)源誘偏便轉(zhuǎn)化為雙點(diǎn)源誘偏，而從圖表4彈著點(diǎn)的分布看，三點(diǎn)源誘偏能夠在較寬的參數(shù)范圍內(nèi)較好的保護(hù)所有輻射源，是一種較好的布陣方式。

[4-5]中都提及非相參四點(diǎn)源誘偏比三點(diǎn)源誘偏具有更好的誘偏效果，核心輻射源將更加安全。按系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，隨著系統(tǒng)的復(fù)雜性的增加，其可靠性也將相應(yīng)下降。在軍事行動(dòng)中通信輻射源等設(shè)備的布防地域的地形復(fù)雜程度將遠(yuǎn)大于仿真的理想條件。隨著輻射源數(shù)量的增加，核心輻射源固然更加安全，但其布陣難度、成本也將相應(yīng)提高，故而在此不討論四點(diǎn)源及其以上的有源誘偏系統(tǒng)。

3 結(jié) 論

相參和非相參誘偏抗ARM技術(shù)互具優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，而這將在很大程度上決定其應(yīng)用場(chǎng)合和范圍。相參誘偏對(duì)技術(shù)的要求高，實(shí)現(xiàn)難度較大，但其優(yōu)異的誘偏性能特別適合大型水面艦艇的抗ARM作戰(zhàn)，而與之相比，非相參誘偏實(shí)際上只能將ARM誘導(dǎo)到能量重心附近，在大型水面艦艇的作戰(zhàn)中無(wú)異于自殺；非相參誘偏則是一種較為簡(jiǎn)單的抗ARM手段，而其中三點(diǎn)源誘偏系統(tǒng)，具有良好的誘偏性能且對(duì)技術(shù)要求不高、誘餌源較少易于布陣，雖然不適合大型水面艦艇抗ARM作戰(zhàn)，但在陸上無(wú)疑是一種較好的抗ARM措施，對(duì)于通信輻射源的保護(hù)具有一定的實(shí)際意義。

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Study on active decoy of communication radiant source confront ARM attacking

LI Wen-jun， LI Yan-song， WANG Wei-jin
（Communication Training Base of General Staff， Xuanhua 075100， China）

Anti Radiant Missile （ARM）is one of the most threatening arms on current war condition，while active decoying is a much simpler and more effective way than some methods.the source of the study is the attacking process of ARM.Several models based on coherent and non-coherent decoying system is analysised，and the conclusion is given by Matlab simulation.At last， with the distribution of points impact and probability curve of it， the conclusions of this paper can offer theoretical basis for the layout of communication radiant source.

unit anti radiant missile； active decoy； coherent decoy； non-coherent decoy

TJ 762.2；TN 974

A

1674－6236（2013）08-0154-03

2012-11-11稿件編號(hào)201211077

李文軍 （1986—），男，山東濰坊人，碩士，助理講師。研究方向：無(wú)線通信與網(wǎng)路、電子對(duì)抗、計(jì)算機(jī)測(cè)控。