雷達(dá)網(wǎng)對(duì)隱身目標(biāo)的檢測(cè)方法研究

楊志滔，邢宇峰

（空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院，西安 710038）

1 引言

隱身飛機(jī)的出現(xiàn)、應(yīng)用和發(fā)展，迫使人們研究反隱身技術(shù)。隱身飛機(jī)的威脅主要在于其多種技術(shù)的采用使得在其受攻擊方向盡可能減小雷達(dá)散射截面積（RCS），探測(cè)距離縮短，雷達(dá)的生存概率急劇下降。為了對(duì)抗隱身目標(biāo)，組網(wǎng)雷達(dá)應(yīng)運(yùn)而生，組網(wǎng)雷達(dá)可通過多頻率可在大角度范圍內(nèi)從不同方位照射隱身飛機(jī)，通過彌補(bǔ)隱身目標(biāo)的RCS實(shí)現(xiàn)對(duì)隱身飛機(jī)的探測(cè)[1]。因此在當(dāng)下單部雷達(dá)具備對(duì)隱身目標(biāo)預(yù)警探測(cè)能力較低的條件下，對(duì)抗隱身目標(biāo)較有效的方法就是雷達(dá)組網(wǎng)。

2 雷達(dá)組網(wǎng)反隱身理論

隱身飛機(jī)整形設(shè)計(jì)主要針對(duì)易受攻擊的方向進(jìn)行的水平±45°，垂直±30°的單基地雷達(dá)，在這個(gè)方向上目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積（RCS）縮減了10dB～30dB；而在其他方向上的RCS減小不多，這種設(shè)計(jì)使得隱身飛機(jī)并非是完全“看不見的”，而是給雷達(dá)探測(cè)留有空間窗口；吸波材料涂層和吸波結(jié)構(gòu)主要對(duì)1GHz～20GHz頻段內(nèi)的微波發(fā)生作用，這種特點(diǎn)給雷達(dá)探測(cè)留下了頻率窗口。組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)正是利用這種原理，采用多雷達(dá)以不同頻率從不同角度照射隱身目標(biāo)，使處于網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的隱身目標(biāo)可被多部雷達(dá)探測(cè)到，提高了雷達(dá)對(duì)隱身目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率。因此雷達(dá)組網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)反隱身的有效途徑。

目前該技術(shù)主要從頻域、空域和極化域三個(gè)角度實(shí)現(xiàn)。其中頻域反隱身是基于隱身目標(biāo)對(duì)VHF，UHF，HF 等頻段的雷達(dá)隱身效果較差的弱點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的?？沼蚍措[身利用了隱身目標(biāo) RCS 只能在特定方位上降低明顯的特性。雷達(dá)只要避開隱身目標(biāo) RCS 明顯減縮的方向，從其他角度對(duì)隱身飛行器進(jìn)行照射，就能保持原有作用距離上對(duì)隱身目標(biāo)探測(cè)的能力。極化域反隱身是通過改變雷達(dá)發(fā)射極化方向使隱身目標(biāo)的 RCS 達(dá)到最大值實(shí)現(xiàn)的。結(jié)合上述分析和雷達(dá)最大距離方程可知探測(cè)性能是雷達(dá)網(wǎng)反隱身性能的綜合體現(xiàn)，因此，進(jìn)行雷達(dá)網(wǎng)探測(cè)性能研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，本文主要研究空域反隱身措施的角度來簡(jiǎn)述雷達(dá)網(wǎng)反隱身方法。

3 雷達(dá)組網(wǎng)反隱身方法分析

現(xiàn)實(shí)假設(shè)雷達(dá)網(wǎng)由N部雷達(dá)D1,D2,…,Dn組成，對(duì)應(yīng)的工作頻率為f1,f2,…,fn各雷達(dá)點(diǎn)的位置為（xi，yi），目標(biāo)飛行航向?yàn)棣萯，俯仰角為φi。

則雷達(dá)組網(wǎng)后對(duì)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率為

Pd（i）為單個(gè)雷達(dá)檢測(cè)概率，我們可以看到，雷達(dá)網(wǎng)對(duì)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率與單個(gè)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率有很大關(guān)系，所以從單個(gè)雷達(dá)的性能提升與雷達(dá)網(wǎng)的組網(wǎng)模式對(duì)兩個(gè)方面來進(jìn)行簡(jiǎn)述。

圖1 雷達(dá)網(wǎng)目標(biāo)探測(cè)示意圖

3.1 基于單個(gè)雷達(dá)探測(cè)性能提升的方法

對(duì)于雷達(dá)而言，隱身目標(biāo)的雷達(dá)散射截面減小主要體現(xiàn)在雷達(dá)的發(fā)現(xiàn)距離的縮減。

工程實(shí)踐中，雷達(dá)的發(fā)射功率，天線增益噪聲系數(shù)受器件制約，于是我們立足現(xiàn)有裝備對(duì)單個(gè)雷達(dá)的探測(cè)性能，提出基于N-P優(yōu)化準(zhǔn)則，推導(dǎo)出給定雷達(dá)虛警概率及接收機(jī)信噪比求取單部雷達(dá)的探測(cè)概率

Pf（i） 為雷達(dá)的虛警概率，SNR 為接收機(jī)的信噪比，N-P優(yōu)化準(zhǔn)則就是在給定的虛警概率下，求系統(tǒng)最大的檢測(cè)概率，在此基礎(chǔ)上，提出通過改善單雷達(dá)積累檢測(cè)性能，提高信噪比。進(jìn)一步引入了影響制導(dǎo)雷達(dá)組網(wǎng)反隱身探測(cè)效能的兩個(gè)因子：雷達(dá)探測(cè)覆蓋系數(shù)和保精度系數(shù)，基于上述因子建立了單基地制導(dǎo)雷達(dá)反隱身探測(cè)效能評(píng)估模型，得出單雷達(dá)保精度探測(cè)區(qū)域。細(xì)致研究了隱身目標(biāo)的起伏特性，對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)概率修改為

P（A）為目標(biāo)回波的概率密度函數(shù)I0（.） 是第一類零階修正貝塞爾函數(shù)。

3.2 組網(wǎng)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

針對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)，許多專家學(xué)者展開了研究，在計(jì)算出單個(gè)雷達(dá)的發(fā)現(xiàn)概率后。提出了雷達(dá)網(wǎng)綜合發(fā)現(xiàn)概率的概念?；诮?jīng)驗(yàn)公式，采用秩D法則評(píng)估雷達(dá)網(wǎng)的綜合檢測(cè)概率。采用累計(jì)發(fā)現(xiàn)概率取代傳統(tǒng)的瞬時(shí)探測(cè)概率，給出了多雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率的計(jì)算方法。提出了一種針對(duì)光學(xué)傳感器全探測(cè)空域的描述方法，并進(jìn)行了探測(cè)概率建模。分析比較了基于 N-P準(zhǔn)則的直接融合算法和秩 K融合算法的優(yōu)劣，提出了一種綜合應(yīng)用兩種方法，從而提高系統(tǒng)最終探測(cè)概率的工作模式。詳細(xì)介紹了集中式融合和分布式融合組網(wǎng)模式的工作原理，定量研究了兩種模式下雷達(dá)網(wǎng)抗干擾反隱身性能。

4 結(jié)束語

綜上所述，雷達(dá)組網(wǎng)屬于一種空域反隱身的有效手段，本文通過對(duì)隱身目標(biāo)的隱身效能，雷達(dá)網(wǎng)對(duì)隱身目標(biāo)的反隱身性能分析，為雷達(dá)組網(wǎng)反隱身工程實(shí)踐提供了較好的理論依據(jù)。未來隱身與反隱身的對(duì)抗會(huì)更加的激烈，量子技術(shù)，人工智能的加入必將對(duì)軍事科技的走向帶來顛覆性的變化，深入研究，積極實(shí)踐才能保障我國安全利益。

[1] 陳彬，童創(chuàng)明，李西敏.基于檢測(cè)概率的雷達(dá)組網(wǎng)反隱身建模與仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2017（29）.