反輻射被動導引頭抗誘偏方法研究

趙洪冰，王 琦，陳 濤

(1.中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007；2.哈爾濱工程大學信息與通信工程學院，黑龍江 哈爾濱 150001)

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反輻射被動導引頭抗誘偏方法研究

趙洪冰1，王 琦1，陳 濤2

(1.中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007；2.哈爾濱工程大學信息與通信工程學院，黑龍江 哈爾濱 150001)

針對被動導引頭面臨的有源誘餌系統(tǒng)誘偏的技術(shù)難題，在對誘餌系統(tǒng)時、空、極化多維分析的基礎(chǔ)上，提出了一種抗誘偏的被動導引方案。該方案采用空域分辨、極化濾波等手段實現(xiàn)對雷達目標的有效打擊，通過仿真分析驗證了該方法的有效性和可行性。

反輻射；導引頭；抗誘偏

0 引言

反輻射導彈是一種集偵察、摧毀于一體的電子硬殺傷武器，它采用導引頭截獲、跟蹤目標雷達輻射電磁波，并引導反輻射武器命中摧毀敵方雷達，是雷達的“克星”，受到世界各國的普遍重視。在雷達周邊布置誘餌，組成雷達誘餌陣，被認為是對抗反輻射導彈的有效手段。本文對誘餌系統(tǒng)進行了多維分析，對被動導引頭抗誘偏方法進行了研究。

1 誘餌系統(tǒng)分析

雷達誘餌系統(tǒng)利用反輻射導彈對目標輻射源依賴性很強及分辨角較大的局限性，在雷達周圍配置誘餌，使反輻射導彈測向系統(tǒng)接收雷達天線輻射電磁波的同時，又會接收到誘餌天線輻射的干擾電磁波，從而實現(xiàn)有效誘偏。目前應用的多點源誘偏系統(tǒng)主要有兩點源、三點源和四點源誘偏系統(tǒng)。從誘偏效果來看，一部雷達周圍布設(shè)三部誘餌是比較好布局方案，典型四點源誘餌系統(tǒng)布設(shè)如圖1所示。

圖1 誘餌系統(tǒng)布設(shè)

雷達及誘餌源之間安全間距為300～500m，主要遵循兩點考慮：1)反輻射導彈失控前，雷達與誘餌源位于導引頭的分辨角之內(nèi)；2)考慮反輻射的殺傷半徑、命中誤差及抗過載能力，即使隨著距離的接近，反輻射導引頭能從角度分辨出雷達與誘餌，但由于過載、慣性等影響，導彈來不及轉(zhuǎn)向而被有效誘偏。

1.1 誘餌系統(tǒng)信號特征

誘餌信號頻率與雷達頻率相同，其頻差小于導引頭的頻率分辨率，其脈沖重復周期與雷達相同，使反輻射導彈無法從頻率及重復周期上分選出雷達信號。

由于反輻射導彈具有時間鑒別能力，因此誘餌系統(tǒng)信號時序設(shè)計上應保證各源信號到達導引頭的時間差Δt1不超過導引頭的時間分辨率Δt,使反輻射導彈無法分辨出所到達的信號是單個信號還是多個信號。一般來說，為最大限度保護雷達，誘餌信號脈沖需覆蓋住雷達脈沖，如圖2、圖3所示。

圖2 誘餌系統(tǒng)信號示意圖

圖3 誘餌系統(tǒng)信號仿真

由圖3可知，多個信號混合時，是個矢量疊加的過程，在包絡幅度上的表現(xiàn)就是包絡幅度存在較大起伏，而接收到的單個雷達信號，類似于信號源信號，不考慮調(diào)幅信號的情況下，其包絡幅度較為平穩(wěn)。因此脈沖包絡的幅度特征可以作為檢測是否有誘餌存在的有效特征。

1.2 誘餌系統(tǒng)極化特征

誘餌天線的極化一般來說有兩種：

1)誘餌的極化與雷達主瓣極化一致。由于反輻射導彈攻擊的是雷達的副瓣，而雷達的副瓣的極化是非常復雜的，即各種極化都有，既有水平極化、垂直極化，也有圓極化。對于雷達副瓣的極化，國內(nèi)研究的人比較少，而且不太深入。國內(nèi)對副瓣極化的理解有兩種，一種認為副瓣是由于發(fā)射機在天線的漏信號形成的，所以什么極化都有；另一種理解天線波束是一個辛克函數(shù)，有主瓣、有副瓣，不同天線的副瓣不同，經(jīng)過實測，雷達天線的副瓣確實為多種極化。

2)誘餌極化為圓極化或45°、135°斜極化。為保護雷達，誘餌信號應盡可能被導引頭接收到，因此，誘餌極化方式大多為圓極化及45°斜極化或135°斜極化，盡量減小由于極化不匹配帶來的能量損失。

無論以上哪種極化方式，誘餌極化都是人為的，因此，誘餌極化表現(xiàn)為單一極化。只要能測量出誘餌的極化方式，并以其正交極化進行信號接收，便可抑制掉誘餌信號，使導引頭穩(wěn)定跟蹤雷達目標。

綜上所述，誘餌系統(tǒng)主要有以下特點：1)誘餌信號頻率與雷達信號頻率頻率差小于導引頭頻率分辨率Δf；2)誘餌信號與雷達信號時域上重疊，脈沖重復周期相同，且誘餌前沿與后沿均覆蓋住雷達信號；3)誘餌天線極化是單一的；4)誘餌發(fā)射信號功率大于雷達副瓣信號。

2 抗誘偏方法研究

由誘餌系統(tǒng)特點可以看出，誘餌系統(tǒng)之所以能夠誘偏反輻射導彈，主要是利用了現(xiàn)有導引頭角分辨率低不能從空間上進行分辨，同時，誘餌信號與雷達信號時、頻域重疊，且信號功率大于雷達副瓣，使被動導引頭不能從時頻及能量域進行分選。因此，提高導引頭的角度分辨率是對抗誘餌系統(tǒng)的有效途徑，同時利用極化濾波也可濾除誘餌信號，實現(xiàn)對目標雷達的跟蹤。

2.1 基于空間譜的超分辨測向

空間譜估計方法提供了超過“瑞利限”的角度分辨能力，將其應用到反輻射導彈上，會極大地改善反輻射導彈的角度分辨能力。

空間譜估計方法將采樣數(shù)據(jù)形成的協(xié)方差矩陣R分解成兩個完備的正交子空間，信號子空間和噪聲子空間，利用兩個子空間的正交性，構(gòu)造空間譜函數(shù)P(θ，φ)：

式中，a(θ，φ)為導引頭接收陣列的導向矢量，EN為噪聲子空間，對P(θ，φ)進行譜峰搜索，由此得到D個極大值所對應的(θ，φ)就是D個信號源的位置角度。

空間譜估計方法對四信號角度分辨如圖4所示。由仿真結(jié)果可以看出，同單脈沖及相位干涉儀測向方法不同，空間譜估計方法可對同時同頻多個信號進行角度分辨，這就為導引頭從空間上分辨誘餌與雷達提供了解決方法。

圖4 空間譜估計多信號分辨(4GHz)

2.2 極化濾波

由1.2節(jié)分析可知，為穩(wěn)定跟蹤目標雷達，導引頭需具備極化識別及變極化接收功能。導引頭天線可采用雙極化曲折臂天線或極化正交的雙極化方喇叭天線，同時具有水平極化和垂直極化的兩種極化。

通過雙極化天線把接收到的水平極化支路和垂直極化支路的信號作適當?shù)慕M合，分別得到各種極化的輸出，選擇通道中干擾輸出最小的極化狀態(tài)的正交極化作為反輻射導引頭的天線極化方式接收。

極化狀態(tài)的判別主要從垂直線極化、水平線極化、45°極化、135°斜極化、左旋圓極化和右旋圓極化等6種狀態(tài)進行考慮。H、V為正交天線接收到的水平信號和垂直信號，利用最小幅度輸出準則進行極化識別，通過移相器改變接收天線的極化方式完成極化濾波?；谧钚》葴蕜t識別過程如圖5所示。

圖5 最小輸出幅度準則識別

利用最小幅度輸出準則識別方法，對以上4種極化方式的信號進行識別仿真，識別概率隨信噪比變化如圖6所示。由仿真結(jié)果可以看出，水平極化和垂直極化在較低信噪比下就能取得較好的識別效果，在信噪比10dB以上時各種極化方式信號識別概率均達到80%以上。

圖6 最小幅度識別概率(1個雷達)

3 結(jié)束語

本文通過對誘餌系統(tǒng)的信號特征及極化特征分析，提出一種空間上角度分辨、極化濾波濾除誘餌信號，最終導引頭穩(wěn)定跟蹤目標的導引頭抗誘偏方案。通過仿真分析，驗證了超分辨算法及極化濾波的有效性及可行性，對導引頭設(shè)計具有一定的借鑒意義?！?/p>

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Research on anti-decoy approach of anti-radiation passive seeker

Zhao Hongbing1, Wang Qi1, Chen Tao2

(1.No.8511 Research Institute of CASIC,Nanjing 210007,Jiangsu,China;2.College of Information and Communication Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,Heilongjiang,China)

To overcome the shortcomings of anti-radiation passive seeker for anti-decoy,a scheme for anti-decoy based on the analysis of temporal,spatial and polarizational domains of the active decoy system is proposed.The scheme uses spatial resolution and polarizational filter to implement the attack of radar target.The simulation result verifies the effectiveness and feasibility of the scheme.

anti-radiation; seeker; anti-decoy

2016-04-20；2016-08-12修回。

趙洪冰(1981-)，男，高工，碩士，主要研究方向為反輻射導引、雷達對抗。

TN97

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