水面艦艇抗無源干擾方案優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)?

王宇楊光

（91404部隊 秦皇島 066000）

水面艦艇抗無源干擾方案優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)?

王宇楊光

（91404部隊 秦皇島 066000）

水面艦艇在我國領(lǐng)土捍衛(wèi)方面做出了巨大的貢獻，就水面艦艇無源干擾方式的解決，可以更好地發(fā)揮水面艦艇在作戰(zhàn)方面的優(yōu)勢。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，掠海飛行的反艦導(dǎo)彈對水面艦艇構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。采用抗無源干擾手段保護艦艇，對敵方飛行導(dǎo)彈及發(fā)射平臺進行探測、定位、識別、實施干擾或摧毀，已經(jīng)引起我國海軍的關(guān)注。從無源干擾反導(dǎo)彈作戰(zhàn)實際出發(fā)，同時結(jié)合我國艦艇編隊的基本性質(zhì)，使用一些最基本的無源干擾防御反艦導(dǎo)彈。這進一步要求了作戰(zhàn)時機的決策。論文根據(jù)電子對抗理論戰(zhàn)術(shù)，通過構(gòu)建模型具體分析，研究了幾種最基本的無源干擾作戰(zhàn)方式：無源沖淡干擾、迷惑干擾和煙幕干擾。這些干擾的作戰(zhàn)使用時機會對艦艇是否安全起關(guān)鍵性作用。論文還根據(jù)計算機仿真要求，對水面艦艇無源干擾的數(shù)據(jù)進行分析和研究，得出無源干擾防御反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)一般使用規(guī)律，能有效地提高艦艇自衛(wèi)能力。

無源干擾；干擾時機；反艦導(dǎo)彈；仿真

1 引言

艦艇雷達主要包括了敵雷達以及制導(dǎo)雷達和末制雷達為主的各類反艦導(dǎo)彈（艦空導(dǎo)彈）和反艦（防空）武器作斗爭、相對抗的各種戰(zhàn)術(shù)、采取的一系列技術(shù)措施總稱。雷達干擾主要包括干擾敵方警戒雷達和干擾敵方武器系統(tǒng)中的跟蹤雷達兩個部分。干擾敵方警戒雷達主要是破壞它對目標(biāo)的偵查，使之得不到正確的信息；干擾敵方武器系統(tǒng)主要是破壞其武器系統(tǒng)，使武器命中率降低。

利用各種對無線電波具有反射性和吸收性的材料做出各種干擾物，以此來改變雷達的回波特效，破壞和擾亂雷達的正常工作狀態(tài)，這種干擾就是無源干擾［1～3］。無源干擾具有制造簡單、價格低廉、使用方便、干擾效果強等優(yōu)點。無源干擾有很多方式：例如箔條干擾，就是利用箔條對雷達波的反射，在雷達接收機中產(chǎn)生強的噪聲，形成對雷達的電磁壓制，因而它屬于無源壓制干擾。無源干擾還包括雷達干擾、光電干擾等。本文就對無源干擾方式的幾種典型方式的作戰(zhàn)使用進行了研究分析。

2 電子戰(zhàn)無源干擾方式

目前電子戰(zhàn)無源干擾主要包括：迷惑式干擾、沖淡式干擾、煙幕干擾等方式，本文僅對這三種干擾樣式的使用時機和效能進行分析。

1）迷惑式干擾

迷惑式干擾是通過箔條來單布設(shè)出遠程的雷達假目標(biāo)，以迷惑敵方的導(dǎo)彈發(fā)射平臺上的搜索雷達。

2）沖淡式干擾［4］

淡式干擾的對象時來襲導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有反艦導(dǎo)彈來襲，在來襲導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達未開機前，在本艦周圍發(fā)射箔條干擾彈，形成多個干擾云團，使來襲導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達開機搜索目標(biāo)時首先捕捉到的是形成干擾云團，以實現(xiàn)干擾導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達的目的。

3）煙幕干擾

煙幕干擾在我艦周圍形成煙幕，干擾敵方反艦導(dǎo)彈的被動雷達自動導(dǎo)引頭和從而增加敵方雷達選擇目標(biāo)的難度。

3 作戰(zhàn)使用分析

3.1 迷惑式干擾的使用時機和效能

迷惑式干擾［4］的對象為敵搜索雷達和火控雷達，因此其使用時機發(fā)現(xiàn)敵方搜索雷達信號時使用，為了使布設(shè)的假目標(biāo)在敵方雷達搜索范圍之內(nèi)，需要計算敵方搜索雷達的威力D雷和探測直視距離D直。

敵方搜索雷達的探測距離計算公式如式（1）所示：

式中：σ目為敵方雷達探測到的我方雷達的RCS；ν為敵方雷達的信號消耗系數(shù) ν=e-0.23σD雷；σ為信號能量的消耗系數(shù)，dB/km。

探測直視距離D直計算公式如式（2）所示：

式中：h雷為搜索雷達的發(fā)射天線的高度（m）；h目為艦艇的散射面積的中心高度（m）。

迷惑式干擾方式的開始距離，加入敵方雷達發(fā)現(xiàn)我方裝備能力，其迷惑示干擾計算公式如式（3）所示：

進行迷惑式干擾方式時，敵方雷達探測到的我方編隊中的數(shù)目是不準(zhǔn)確的。要從所有發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)中分辨出假目標(biāo)的數(shù)目N假：

式中：NK為編隊組成數(shù)目；Pn(t)為第n個假目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率；Pn(σ)為第n個假目標(biāo)與真目標(biāo)的相似概率。

分辨第n個假目標(biāo)所耗損的時間可以認為這個耗損時間滿足正態(tài)數(shù)學(xué)分布。因此發(fā)現(xiàn)概率可以如式（5）所示：

式中：t告為發(fā)現(xiàn)敵方搜索雷達的告警時間；t假為布設(shè)假目標(biāo)時間的數(shù)學(xué)期望的平均值；σ假為布設(shè)假目標(biāo)時間的均方差值。

雷達工作在大波門時的發(fā)現(xiàn)概率Pn(σ)計算公式如式（6）所示：

式中：σ假為設(shè)置假目標(biāo)的雷達反射面積。

雷達工作在小波門方式時，對布設(shè)的假目標(biāo)的判斷比較準(zhǔn)確，此時干擾效果不明顯。

3.2 沖淡式干擾的設(shè)置和使用時機

3.2.1 沖淡干擾使用時機

沖淡干擾原理［5］要求沖淡箔條云，在導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達開機前形成，并分布在雷達搜索區(qū)域內(nèi)，箔條云的反射能量滿足導(dǎo)彈的能量捕捉條件。在干擾彈發(fā)射距離一定情況下，末制導(dǎo)雷達開機距離不同，干擾效果差異很大，由于末制導(dǎo)雷達開機距離是無法確定的；箔條云隨風(fēng)飄移的位置也是隨機的。因此，沖淡干擾發(fā)射機難以操作。反艦導(dǎo)彈平臺不同，導(dǎo)彈種類不同，引導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射的雷達也不同，因此，以發(fā)現(xiàn)什么信號為發(fā)射干擾彈的時間基準(zhǔn)也不是一個簡單的問題。考慮到上述因素，在一定條件下，經(jīng)過計算機模擬，導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達開機距離10km左右，效果較好；在偵察到導(dǎo)彈雷達信號之后的60s左右，發(fā)射干擾彈，效果巨佳。

由于沖淡干擾使用是在敵來襲導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達開機前使用的，因此考慮到系統(tǒng)自身存在的一個反應(yīng)時間T沖，因此開始距離D沖起為

式中：D導(dǎo)為導(dǎo)彈導(dǎo)引頭開機的距離；T沖為系統(tǒng)反應(yīng)時間；V導(dǎo)為來襲導(dǎo)彈相對于本艦的移動速度。

沖淡式干擾假目標(biāo)布設(shè)的高度H沖，應(yīng)當(dāng)滿足布設(shè)的云團能夠在來襲導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達的搜索波門之內(nèi)：

式中：d發(fā)為發(fā)射假目標(biāo)的水平距離；α為雷達天線的主方向與水平面的夾角；h為來襲導(dǎo)彈高度。

布設(shè)高度與距離的幾何關(guān)系如圖1所示。

圖1 假目標(biāo)布設(shè)的高度與距離示意圖

3.2.2 沖淡式干擾優(yōu)點

由沖淡干擾原理［6-8］知道，假目標(biāo)越多，對真目標(biāo)的捕獲概率越小，因此，沖淡干擾不僅有自衛(wèi)作用，而且具有伴隨支援干擾作用，可以是有意的支援，也可以是無意的支援。理論上分析，艦艇的兩邊都有假目標(biāo)，且假目標(biāo)靠艦艇越近，雷達對艦艇的捕獲概率越低。這一結(jié)果不僅可以指導(dǎo)假目標(biāo)的最佳布放位置，而且說明真假目標(biāo)適當(dāng)?shù)臏p小距離是允許的。支援干擾效果不僅與真假目標(biāo)分布有關(guān)，而且與導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達方位及距離搜索規(guī)律有關(guān)。

3.3 煙幕彈的作戰(zhàn)使用

1）煙幕彈使用動機

煙幕干擾彈［9］主要針對裝備了光電制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈，其發(fā)射的方向、使用的時間，以及發(fā)射后本艦如何機動，應(yīng)由指揮員根據(jù)實際情況來決定。

煙幕彈形成的煙幕必須布放在導(dǎo)彈來向和艦艇之間，以遮蔽半主動激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的照射或者遮斷激光反射光束，使導(dǎo)彈失去目標(biāo)艦位置變化的信息，破壞其對艦艇的跟蹤。從而降低導(dǎo)彈對艦艇的命中概率［10］。左舷來襲左舷發(fā)射，反之，右舷發(fā)射。各艦艇在發(fā)射煙幕同時，在干擾時間內(nèi)作回轉(zhuǎn)機動最為有利。艦速取常速即可，左舷來襲右回轉(zhuǎn)機動，右舷來襲左回轉(zhuǎn)機動。

煙幕干擾彈應(yīng)在應(yīng)急方式下使用，當(dāng)本艦接收到雷達的告警信號后，作戰(zhàn)指揮員下達命令，讓雷達進行小范圍的周期掃描，對特定的方位進行探測和監(jiān)視。一般來說，來襲導(dǎo)彈只要是在本艦7km之外，本艦實施煙幕干擾，并進行有效機動后，都能夠達到干擾效果。

2）煙幕彈干擾優(yōu)點

若編隊中一條艦有煙幕彈，其它艦沒有時，煙幕對友鄰艦艇有一定的伴隨支援干擾作用。有一定遮蔽效果的方位約占180度的六分之一。煙幕不可能進行遠距離支援干擾，但可以進行近距離支援干擾，以暫時破壞導(dǎo)彈對編隊的跟蹤，但當(dāng)導(dǎo)彈穿過煙幕后，煙幕干擾失去遮蔽作用，導(dǎo)彈對編隊目標(biāo)可重新跟蹤。

4 無源干擾仿真研究

4.1 仿真思路

艦艇作戰(zhàn)過程就是艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)在艦艇平臺保障下的實際使用武器過程［10～12］。因此，艦艇作戰(zhàn)模擬主要是對艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)實際使用武器過程的模擬。而艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)在實際使用武器過程中受許多隨機因素的影響，比如發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離、方位，使用武器的時機，發(fā)射干擾彈的距離、方位，艦艇的機動等等。本文以編隊隊形及航向航速、風(fēng)向風(fēng)速、導(dǎo)彈來襲方向及速度、發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈的初始位置為條件，以各艦在什么時機實施何種干擾為對抗措施，得出導(dǎo)彈被誘偏且不再對編隊構(gòu)成威脅的概率為結(jié)果。在VC++環(huán)境下進行仿真，采用蒙特卡羅法求解。

4.2 數(shù)據(jù)庫的設(shè)定

電子對抗仿真訓(xùn)練系統(tǒng)在開發(fā)和試驗過程中存在大量的數(shù)據(jù)，需要設(shè)計并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，合理的數(shù)據(jù)庫設(shè)計可以提高訓(xùn)練效率。在此仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，建立了用戶信息表、理論試題表、兵力表、武器參數(shù)表、環(huán)境數(shù)據(jù)表、訓(xùn)練檔案數(shù)據(jù)表。用戶信息表是針對每個受訓(xùn)學(xué)員建立的基本信息表；訓(xùn)練檔案數(shù)據(jù)表是用來保存每個受訓(xùn)學(xué)員每次模擬訓(xùn)練的有關(guān)信息，包括訓(xùn)練日期、訓(xùn)練內(nèi)容、訓(xùn)練對象、訓(xùn)練時間、訓(xùn)練成績和虛擬演練錄像等，達到提高訓(xùn)練的系統(tǒng)性和訓(xùn)練效率的目的。

水面戰(zhàn)斗艦艇按其排水量大小分為大、中、小型：大型水面戰(zhàn)斗艦有航空母艦、戰(zhàn)列艦、巡洋艦；中型水面戰(zhàn)斗艦艇有驅(qū)逐艦、護衛(wèi)艦等；小型水面戰(zhàn)斗艦有護衛(wèi)艇、魚雷艇、導(dǎo)彈艇、獵潛艇等。在水面戰(zhàn)斗艦艇中標(biāo)準(zhǔn)排水量在500噸以上的，通常稱為艦；500噸以下的，通常稱為艇。

4.3 水面艦艇模型建立

水面艦艇模型主要是基于GL Studio［13］。GL Studio是由分布式交互仿真技術(shù)公司開發(fā)的，主要用于建立實時三維儀表開發(fā)軟件，基于GL Studio，我們結(jié)合了艦艇儀表的各個方面內(nèi)容，模擬開發(fā)出一個水面艦艇儀表模型。GL Studio可以直接生成C++和OpenGL源代碼［14］，并且這些源代碼可以單獨運行，也可嵌入其他應(yīng)用程序中。本文采用將GL Studio編寫好的儀表模型生成dll文件，確立好與VP的接口變量，完成儀表模塊的封裝。下面討論了采用GL Studio建立虛擬儀表模型的方法以及在VP中的調(diào)用和數(shù)據(jù)交互技術(shù)。

運用GL Studio建立主要有以下三個步驟：幾何外觀設(shè)計、紋理貼圖的實現(xiàn)和交互響應(yīng)的實現(xiàn)。我們提供一張我們所需要建立模型的照片，然后運用GL Studio對照片進行紋理處理，然后就能進行模型外觀上的設(shè)計；然后通過人機交互設(shè)備編寫回調(diào)函數(shù)進行儀表中的按鍵、開關(guān)等功能性按鍵的確定。在回調(diào)函數(shù)中，用戶編寫相應(yīng)的鍵盤、鼠標(biāo)操作響應(yīng)函數(shù)，就實現(xiàn)了對真實儀表的操作仿真。

完成GL Studio的三個步驟以后，我們就基本完成了模型的設(shè)計，最后需要我們在代碼對話框中對GL Studio設(shè)置生成代碼。代碼包括頭文件名、代碼輸出路徑、源文件名、派生類名和實例名等。這些代碼生成以后我們就添加到應(yīng)用程序當(dāng)中，然后運用VC++工程進行編譯，最后通過LiveCompo?nent Debug生成dll文件，這樣才算完成虛擬儀表模塊的封裝。

通過使用 GLS for VP 插件［15］，可以在 VP 的LynX面板中添加GL Studio生成好的dll文件，將虛擬儀表加入到場景中，并可對儀表進行定位和縮放。

在GL Studio開發(fā)多功能顯示器電子對抗告警畫面中，畫面中需要實時計算威脅源與飛機間的位置關(guān)系還有威脅源所處狀態(tài)，來決定威脅源標(biāo)識的顯示位置和顯示方式，為此在虛擬多功能顯示器開發(fā)中定義了三個Property變量，分別用來與VP傳遞我機指針（getFlight）、威脅源指針（getThreaten）和威脅源狀態(tài)（getThreatenState）信息，VP中以我機指針為例，傳遞函數(shù)如下：

vpObject*m_flight；

m_flight=vpObject：：find（“plane”）；//得到艦艇指針vpGLStudioComponent*GLS_HSD；

GLS_HSD = vpGLStudioComponent：：find （“my?GLS_HSD”）；//得到虛擬儀表指針

unsigned long flight=（unsigned long）m_flight；

GLS_HSD-＞ setAttrib（“getFlight”，str_flight）；//將 VP中我艦艇的指針數(shù)據(jù)傳遞給系統(tǒng)

類似方法，可以將GL Studio開發(fā)儀表的按鍵等操作信息傳遞給VP場景中，例如多功能顯示器電抗畫面中，通過顯示器周邊鍵的選擇，確定無源干擾方式和無源干擾投放數(shù)量。艦艇儀表模型仿真圖如圖2所示。

圖2 艦艇儀表模型仿真圖

5 結(jié)語

目前，我新型驅(qū)護艦均裝備有大型電子戰(zhàn)系統(tǒng)，艦載有源、無源干擾裝備日趨增多，這些裝備的作戰(zhàn)使用時機是作戰(zhàn)時的最重要的要素之一。本文所研究的幾種干擾樣式的使用時機問題僅在理論建模計算層面分析，仍需要在實際作戰(zhàn)中驗證，對今后的作戰(zhàn)使用有一定的借鑒意義。

在具體的戰(zhàn)術(shù)使用中要充分利用多路徑效應(yīng)增大壓制系數(shù)這一有利因素，結(jié)合考慮航向航速、導(dǎo)彈來襲方向以及風(fēng)向風(fēng)速等多種因素決定發(fā)射箔條彈的方向、時間以及引爆高度，盡量減小多路徑效應(yīng)降低質(zhì)心這一不利因素的影響，使箔條云對雷達的質(zhì)心干擾達到最佳效果

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Surface Ships with Several Methods of Passive Jamming and Research

WANG YuYANG Guang
（No.91404 Troops of PLA，Qinhuangdao 066000）

A great contribution is made to surface ships in our territory to defend，solve the warship passive jamming modes，can better play the advantages of surface ships in combat.In modern warfare，sea skimming anti-ship missiles pose a serious threat to the ship.Using the anti passive jamming method for ship detection，protection and the enemy missile launch platform positioning，identification，jamming or destroy，have caused our attention.The Navy passive jamming anti missile combat from the reality，com?bined with the basic nature of our fleet，the use of some of the most basic passivedry Disturbing anti-ship missile defense.This fur?ther requires combat decision-making.Based on the theory of electronic warfare tactics，through the construction of concrete analy?sis model，studied several basic ways of passive jamming：passive dilution jamming，confusion jamming and smoke interference.The use of these opportunities to ship combat interference is a key role in safety.According to the requirements of computer simula?tion，analysis and research of surface warship passive jamming data，the passive jamming anti-ship missile defense combat general use law，can effectively improve the ship self defense capabilities.

passive jamming，interference time，anti-ship missile，simulation

Class Number TN972

TN972

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.12.046

2017年6月6日，

2017年7月25日

王宇，男，助理工程師，研究方向：作戰(zhàn)系統(tǒng)。楊光，男，工程師，研究方向：作戰(zhàn)系統(tǒng)。