有源航跡假目標(biāo)欺騙干擾與不明空情研究

周慶昊，嚴(yán)振華，冀建民，宋 超

（空軍預(yù)警學(xué)院，武漢430019）

0 引 言

有源航跡假目標(biāo)欺騙干擾是產(chǎn)生不明空情的重要原因之一，敵利用有源干擾設(shè)備，通過(guò)航跡假目標(biāo)欺騙技術(shù)制造干擾航跡，形成不明空情，以探測(cè)我方的防空實(shí)力并誘導(dǎo)隱蔽雷達(dá)開(kāi)機(jī)，收集情報(bào)，掌握我防空武器部署和防空作戰(zhàn)反應(yīng)能力，戰(zhàn)時(shí)則作為重要的干擾手段干擾我預(yù)警探測(cè)網(wǎng)，削弱我方綜合作戰(zhàn)能力，以支援其突擊編隊(duì)的作戰(zhàn)行動(dòng)[1]。因此，由航跡假目標(biāo)欺騙干擾形成的不明空情嚴(yán)重干擾了我空防體系的正常工作，對(duì)我空防體系造成了較大的威脅。

1 有源假目標(biāo)欺騙干擾概況

雷達(dá)有源干擾按作用性質(zhì)可以分為壓制性雷達(dá)干擾和欺騙性雷達(dá)干擾兩大類(lèi)[2]。由于雷達(dá)抗干擾技術(shù)的發(fā)展，壓制性雷達(dá)干擾所需要的干擾功率越來(lái)越大，以至于在實(shí)際應(yīng)用中很難達(dá)到。而欺騙性雷達(dá)干擾需要的功率相對(duì)較小，正越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。

有源假目標(biāo)欺騙干擾是使用干擾設(shè)備接收雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)，經(jīng)過(guò)干擾調(diào)制，改變有關(guān)參數(shù)，再轉(zhuǎn)發(fā)回去，在雷達(dá)上產(chǎn)生類(lèi)似于目標(biāo)反射的回波信號(hào)，形成虛假目標(biāo)，以達(dá)到掩護(hù)真實(shí)目標(biāo)突防，或真實(shí)目標(biāo)擺脫雷達(dá)跟蹤的目的。

有源假目標(biāo)欺騙干擾既可以用來(lái)對(duì)抗警戒雷達(dá)，也可以用于對(duì)抗跟蹤雷達(dá)。對(duì)抗警戒雷達(dá)時(shí)，應(yīng)用較多的是密集假目標(biāo)欺騙干擾和隨機(jī)假目標(biāo)欺騙干擾。真實(shí)目標(biāo)混雜在大量的假目標(biāo)之中，使得雷達(dá)無(wú)法分辨出真目標(biāo)。圖1顯示了密集假目標(biāo)欺騙干擾畫(huà)面，圖2顯示了隨機(jī)假目標(biāo)欺騙干擾畫(huà)面。

圖1 密集假目標(biāo)欺騙干擾畫(huà)面

圖2 隨機(jī)假目標(biāo)欺騙干擾畫(huà)面

然而，密集假目標(biāo)欺騙干擾和隨機(jī)假目標(biāo)欺騙干擾所形成的假目標(biāo)，由于出現(xiàn)位置雜亂，所以一般不會(huì)在雷達(dá)上形成具有一定運(yùn)動(dòng)軌跡的假目標(biāo)航跡。

有源航跡假目標(biāo)欺騙干擾是通過(guò)控制假目標(biāo)出現(xiàn)的方位和距離，使得假目標(biāo)能夠被雷達(dá)編批，并在雷達(dá)上形成航跡的欺騙干擾技術(shù)。圖3顯示了假目標(biāo)欺騙干擾畫(huà)面。

由于航跡假目標(biāo)欺騙干擾能夠模擬真實(shí)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡，因此，可以用來(lái)制造不明空情。

2 有源航跡假目標(biāo)欺騙干擾產(chǎn)生機(jī)理

通過(guò)雷達(dá)航跡假目標(biāo)欺騙干擾技術(shù)形成虛假空情的實(shí)現(xiàn)途徑主要有2種：一種是利用升空平臺(tái)搭載有源干擾設(shè)備對(duì)雷達(dá)天線(xiàn)主瓣進(jìn)行干擾，為主瓣干擾體制；另一種是利用有源雷達(dá)干擾設(shè)備對(duì)雷達(dá)天線(xiàn)副瓣進(jìn)行干擾，為副瓣干擾體制。

圖3 航跡欺騙干擾畫(huà)面

2.1 主瓣干擾體制的有源航跡假目標(biāo)欺騙干擾

有源主瓣干擾方式的航跡假目標(biāo)欺騙干擾是通過(guò)升空平臺(tái)攜帶有源干擾機(jī)，將截獲的雷達(dá)主瓣信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难訒r(shí)轉(zhuǎn)發(fā)形成假目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)航跡欺騙干擾。從雷達(dá)顯示器上看，所形成的假目標(biāo)與干擾機(jī)在同一方位上的不同距離處，當(dāng)干擾機(jī)以一定方式運(yùn)動(dòng)時(shí)，雷達(dá)探測(cè)到的假目標(biāo)也發(fā)生運(yùn)動(dòng)，從而形成具有航跡特征的假目標(biāo)航線(xiàn)。這種干擾方式具有作用距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。圖4為1架干擾機(jī)通過(guò)距離延時(shí)產(chǎn)生虛假航跡的原理圖，圖中t1～t6時(shí)刻干擾機(jī)偵察到雷達(dá)主瓣信號(hào)，延時(shí)一定時(shí)間后轉(zhuǎn)發(fā)就形成了圖中所示的假目標(biāo)航線(xiàn)，每一時(shí)刻假目標(biāo)都在干擾機(jī)與雷達(dá)之間連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上。

圖4 基于距離欺騙的航跡欺騙干擾原理

2.2 副瓣干擾體制的航跡假目標(biāo)欺騙干擾

2.2.1 對(duì)單部雷達(dá)的航跡假目標(biāo)欺騙干擾

要在單部雷達(dá)PPI顯示器上形成想定航線(xiàn)的假目標(biāo)，必須滿(mǎn)足以下5個(gè)條件：

（1）干擾機(jī)的輻射功率應(yīng)足以使干擾信號(hào)從雷達(dá)天線(xiàn)副瓣進(jìn)入；

（2）應(yīng)能分析雷達(dá)天線(xiàn)的掃描規(guī)律并精確測(cè)出其參數(shù)；

（3）干擾機(jī)的接收靈敏度應(yīng)足以接收到雷達(dá)的副瓣信號(hào)；

（4）干擾機(jī)的輻射功率、假目標(biāo)的持續(xù)時(shí)間和速度可控，以模擬不同特征的目標(biāo)；

（5）能精確測(cè)定輻射源的地理位置[3]。2.2.1.1 假目標(biāo)航跡點(diǎn)形成原理[4]

如圖5所示，在雷達(dá)作用距離范圍內(nèi)的任意方位，預(yù)先假定一條假目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的航線(xiàn)S（t），當(dāng)雷達(dá)的主瓣在tAN時(shí)刻與航線(xiàn)S（t）相交時(shí)，干擾機(jī)發(fā)射干擾信號(hào)，從雷達(dá)副瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，在相交點(diǎn)形成假目標(biāo)航跡點(diǎn)。時(shí)間tAN的預(yù)測(cè)是航線(xiàn)欺騙干擾的關(guān)鍵。

圖5 航線(xiàn)假目標(biāo)航跡點(diǎn)產(chǎn)生示意圖

2.2.1.2 有源假目標(biāo)的方位延遲量計(jì)算[5]

在雷達(dá)指定方位上產(chǎn)生假目標(biāo)的條件是雷達(dá)天線(xiàn)掃描周期T已知，且干擾機(jī)能夠偵測(cè)到主瓣到達(dá)時(shí)間。以圖6來(lái)說(shuō)明假目標(biāo)航跡點(diǎn)相對(duì)雷達(dá)主瓣（干擾機(jī)方向）的方位延遲量的計(jì)算，方位計(jì)算均以正北為參考。假設(shè)干擾機(jī)測(cè)得雷達(dá)的方位為α，要在雷達(dá)PPI顯示器的β方位上形成假目標(biāo)航跡點(diǎn)。在假定假目標(biāo)不運(yùn)動(dòng)的情況下，當(dāng)干擾機(jī)測(cè)到雷達(dá)主瓣到達(dá)后，可以計(jì)算得到從主瓣位置到產(chǎn)生假目標(biāo)航跡點(diǎn)時(shí)的方位角延遲△θ，由此可以得到對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間

2.2.1.3 有源假目標(biāo)的距離延遲量計(jì)算

圖6 假目標(biāo)方位延遲量計(jì)算

距離欺騙原理如圖7所示，根據(jù)假目標(biāo)與干擾機(jī)實(shí)體相對(duì)于雷達(dá)距離的關(guān)系，通過(guò)精確控制干擾信號(hào)的發(fā)射時(shí)間，使假目標(biāo)出現(xiàn)在想定距離單元處。假目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離與干擾機(jī)實(shí)體相對(duì)于雷達(dá)的距離分別為R和Rj，距離時(shí)延的計(jì)算公式為：

式中：c為光速；Tr為雷達(dá)脈沖重復(fù)周期。

圖7 距離欺騙原理

通過(guò)方位時(shí)延控制假目標(biāo)的方位，天線(xiàn)轉(zhuǎn)到指定方位后再通過(guò)距離時(shí)延控制假目標(biāo)的距離，就能在雷達(dá)顯示器上形成一個(gè)方位和距離均可控的干擾點(diǎn)跡，通過(guò)控制每個(gè)干擾點(diǎn)跡的方位時(shí)延和距離時(shí)延，使它們具有空間相關(guān)性，就能夠形成假目標(biāo)欺騙航跡。

2.2.2 航跡的空間相關(guān)性

現(xiàn)代防空雷達(dá)情報(bào)網(wǎng)多數(shù)具有聯(lián)網(wǎng)功能。因此，要使干擾機(jī)制造出的假目標(biāo)成功欺騙敵雷達(dá)網(wǎng)，至少應(yīng)使假目標(biāo)在雷達(dá)威力圖范圍內(nèi)組網(wǎng)雷達(dá)顯示器上都能觀察到，并且空間位置應(yīng)具有一定的相關(guān)性（即位于同一航線(xiàn)上），信號(hào)特征具有與真實(shí)目標(biāo)的逼真度，只有這樣才有可能形成虛假空情[5]。

如果僅能對(duì)單部雷達(dá)形成想定航線(xiàn)，則對(duì)于具備組網(wǎng)能力的雷達(dá)情報(bào)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，由于航線(xiàn)沒(méi)有相關(guān)性，在雷達(dá)威力圖范圍內(nèi)，組網(wǎng)雷達(dá)情報(bào)系統(tǒng)還是能通過(guò)數(shù)據(jù)融合處理將假目標(biāo)去除，沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的干擾效果，不能形成虛假空情。因此對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)進(jìn)行航跡假目標(biāo)欺騙干擾的難度遠(yuǎn)大于對(duì)單部雷達(dá)的欺騙干擾。如圖8所示，航線(xiàn)S是由在P1雷達(dá)上形成的假目標(biāo)航跡點(diǎn)所構(gòu)成，假設(shè)P2也能收到干擾機(jī)發(fā)出的干擾信號(hào)，那么，在P2雷達(dá)上形成的航線(xiàn)應(yīng)為L(zhǎng)，且S和L不是同一條航線(xiàn)，不具有相關(guān)性，2部雷達(dá)的目標(biāo)信息上報(bào)后，情報(bào)綜合系統(tǒng)很容易判斷出這一定不是同一個(gè)目標(biāo)，從而對(duì)組網(wǎng)情報(bào)雷達(dá)形成不了具有實(shí)質(zhì)性威脅的干擾。

圖8 假目標(biāo)航線(xiàn)不相關(guān)情況

2.2.3 對(duì)多部雷達(dá)的空間相關(guān)航線(xiàn)假目標(biāo)欺騙

干擾[5]

如事先假定的有源假目標(biāo)航線(xiàn)為S，位于P1、P2、P33部雷達(dá)的威力圖內(nèi)，由于各部雷達(dá)天線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其主瓣與假目標(biāo)航線(xiàn)交匯時(shí)間不同，因此，各雷達(dá)出現(xiàn)的假目標(biāo)將位于假航線(xiàn)不同的離散點(diǎn)上，但是它們必然位于航線(xiàn)S上，如圖9所示。

圖9 航線(xiàn)假目標(biāo)空間相關(guān)性

對(duì)雷達(dá)網(wǎng)中多部雷達(dá)形成空間相關(guān)的航線(xiàn)假目標(biāo)時(shí)，以同一事先假定航線(xiàn)為依據(jù)，將對(duì)單部雷達(dá)產(chǎn)生航線(xiàn)假目標(biāo)航跡點(diǎn)的產(chǎn)生過(guò)程作為一個(gè)子程序，分別代入相應(yīng)的雷達(dá)坐標(biāo)和參數(shù)，并控制干擾機(jī)工作頻率和波束指向，即可同時(shí)對(duì)多部雷達(dá)實(shí)施干擾。當(dāng)計(jì)算時(shí)使用相同航線(xiàn)S，則多個(gè)雷達(dá)站看到的航線(xiàn)必然具有空間相關(guān)性。這時(shí)所形成的假目標(biāo)航跡點(diǎn)必定落在航線(xiàn)S上，如圖10所示（以2部雷達(dá)為例，距離量程40km）。

圖10 空間相關(guān)航線(xiàn)示意圖

實(shí)際應(yīng)用中，可以利用航跡規(guī)劃軟件事先規(guī)劃好航跡數(shù)據(jù)文件。

2.2.4 有源航跡假目標(biāo)欺騙干擾的作用距離分析

干擾機(jī)的作用距離主要與干擾機(jī)的有效輻射功率和接收機(jī)靈敏度有關(guān)。干擾機(jī)的有效輻射功率必須足夠大才能使干擾信號(hào)從雷達(dá)天線(xiàn)的副瓣進(jìn)入，接收機(jī)靈敏度必須足夠高才能接收到雷達(dá)的副瓣信號(hào)。

以被干擾對(duì)象XX雷達(dá)為例，其工作參數(shù)為已知，見(jiàn)表l。

表1 XX雷達(dá)的工作參數(shù)

假設(shè)干擾機(jī)接收天線(xiàn)的增益為XX dB，干擾機(jī)接收天線(xiàn)的極化損失為X dB，干擾機(jī)接收機(jī)靈敏度－XX dBw，則干擾機(jī)與雷達(dá)的最大距離R為：式中：PtGt為雷達(dá)的等效輻射功率；Pr為干擾機(jī)接收機(jī)靈敏度；Gr為干擾機(jī)接收天線(xiàn)增益；λ為雷達(dá)的工作波長(zhǎng)；Lr為雷達(dá)發(fā)射信號(hào)大氣傳輸損耗；γj為接收天線(xiàn)極化損耗（取3dB）；R為干擾設(shè)備與雷達(dá)之間的距離。

在干擾功率足夠的情況下，根據(jù)式（2）進(jìn)行計(jì)算則可得出干擾機(jī)的最大作用距離。

3 有源航跡假目標(biāo)不明空情識(shí)別判斷的基本措施

由有源航跡假目標(biāo)欺騙干擾造成的不明空情，預(yù)警監(jiān)視系統(tǒng)在處置過(guò)程中要針對(duì)有源假目標(biāo)欺騙干擾的弱點(diǎn)，采用相應(yīng)的反干擾措施識(shí)別假目標(biāo)，這里僅從技術(shù)的角度給出鑒別有源航跡假目標(biāo)不明空情的措施：

（1）改變天線(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向或速度，或采用相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行方位隨機(jī)掃描，觀察目標(biāo)位置是否突變。

（2）改變雷達(dá)發(fā)射頻率和重復(fù)周期，觀察目標(biāo)是否有短暫消失或位置突變，出現(xiàn)短暫消失或突變的目標(biāo)則為干擾目標(biāo)。

（3）采用副瓣匿影或副瓣對(duì)消抗干擾措施，觀察目標(biāo)是否消失。在啟用副瓣匿影或副瓣對(duì)消功能后，干擾目標(biāo)通常會(huì)消失或回波減弱。

（4）調(diào)整恒虛警門(mén)限，觀察門(mén)限變化后目標(biāo)回波的特征，輔助判別目標(biāo)的類(lèi)別。

（5）采用多部不同體制、不同波段的雷達(dá)同時(shí)觀測(cè)目標(biāo)，比對(duì)各部雷達(dá)觀測(cè)到的目標(biāo)位置是否一致，即形成的假目標(biāo)航跡是否具有空間相關(guān)性。

作戰(zhàn)值班中，指揮員和操縱員對(duì)不明空情的產(chǎn)生原因不清楚，識(shí)別過(guò)程中一是按照作戰(zhàn)規(guī)則從戰(zhàn)術(shù)層面進(jìn)行識(shí)別；二是采取技術(shù)措施，按照技術(shù)識(shí)別的程序規(guī)則，在被干擾雷達(dá)上采用“試探法”逐一運(yùn)用技術(shù)手段，識(shí)別由航跡假目標(biāo)欺騙干擾造成的不明空情。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著電子對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展，假目標(biāo)欺騙干擾的技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用日益廣泛?；诤桔E假目標(biāo)欺騙干擾產(chǎn)生的不明空情將具有更大的欺騙性，正如文獻(xiàn)[1]所說(shuō)：在和平時(shí)期，敵利用這種方法制造不明空情，造成不明目標(biāo)侵入我縱深腹地的景象，迫使我方打開(kāi)新裝備或隱藏的設(shè)備來(lái)確定不明空情的真?zhèn)?，使我方進(jìn)一步暴露雷達(dá)的部署情況，將我防空預(yù)警的能力偵察得一清二楚。因此，急需加強(qiáng)雷達(dá)抗假目標(biāo)欺騙干擾的技術(shù)手段研究，用以鑒別和剔除雷達(dá)假目標(biāo)。本研究對(duì)鑒別由假目標(biāo)欺騙干擾造成的不明空情具有一定的理論和應(yīng)用價(jià)值。

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