半主動(dòng)尋的武器對抗多目標(biāo)角閃爍方法研究?

（上海機(jī)電工程研究所 上海 201109）

1 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下，連續(xù)來襲的反艦導(dǎo)彈的飽和攻擊依然是對海上艦艇編隊(duì)最有效的打擊戰(zhàn)術(shù)。在較短時(shí)間內(nèi)，大量目標(biāo)幾乎同時(shí)來襲，對防空導(dǎo)彈的反擊攔截構(gòu)成較大壓力，密集來襲的目標(biāo)構(gòu)成若干個(gè)目標(biāo)群（群目標(biāo)），由于角閃爍效應(yīng)［1］，也使得基于無線電尋的體制的防空導(dǎo)彈殺傷概率顯著下降。根據(jù)文獻(xiàn)［3］，凡尺度能與波長相比擬，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上散射中心的任何體目標(biāo)都會(huì)產(chǎn)生角閃爍偏差，產(chǎn)生角閃爍的機(jī)理可用回波相前畸變概念和能流傾斜概念來解釋。本文旨在針對群目標(biāo)的角閃爍效應(yīng)，提出基于功率差和頻率差對群目標(biāo)的區(qū)分方法，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

2 模型假設(shè)及建立

為簡化對問題的分析，本文以半主動(dòng)尋的導(dǎo)彈為例，對連續(xù)來襲的兩批目標(biāo)進(jìn)行研究。

2.1 坐標(biāo)系及參數(shù)定義

建立坐標(biāo)系彈目相對關(guān)系如圖1所示。

圖1 坐標(biāo)系示意圖

其中：O為導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)間，導(dǎo)彈質(zhì)心在水平面內(nèi)的投影點(diǎn)為原點(diǎn)；ox為在水平面內(nèi)，指向正北；oy為在包含有ox軸的鉛垂面內(nèi)，垂直于ox軸，向上為正；oz為由右手法則確定。

定義如下參數(shù)：

ji1為目標(biāo)速度方向與目標(biāo)照射器連線之間的夾角，（°）；ji2為目標(biāo)速度方向與目標(biāo)導(dǎo)彈連線之間的夾角，（°）；ji3為導(dǎo)彈速度方向與導(dǎo)彈目標(biāo)連線之間的夾角，（°）；ji4為導(dǎo)彈速度方向與導(dǎo)彈照射器連線之間的夾角，（°）。

2.2 目標(biāo)頻率差計(jì)算

直波信號(hào)多普勒頻率為

目標(biāo)回波信號(hào)多普勒頻率為

彈上末制導(dǎo)雷達(dá)收到的第i個(gè)目標(biāo)的多普勒頻率為

則雙目標(biāo)的頻率差為

2.3 目標(biāo)回波功率差計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)［4］，導(dǎo)引頭接收的第i個(gè)目標(biāo)回波功率表述如下：

其中：Gt為照射雷達(dá)天線增益；Gr為為目標(biāo)方向?qū)б^天線增益；LM為發(fā)射和接收總損耗；σ為目標(biāo)反射到導(dǎo)引頭方向上的RCS。

因此，在近似條件下：

3 仿真驗(yàn)證

以兩批群目標(biāo)為例：假定目標(biāo)速度V=300m/s，等速平飛，目標(biāo)高度H=30m，目標(biāo)前后間距2000m，航路捷徑4000m，發(fā)射艦艇為原點(diǎn)，計(jì)算如下。

仿真試驗(yàn)中，在初始時(shí)間段內(nèi)，由于彈目遭遇距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)引頭天線波束可覆蓋兩批目標(biāo)，無法區(qū)分；導(dǎo)彈與兩批目標(biāo)的多普勒頻差在零軸上方起伏不大，頻率上無法分辨；由于目標(biāo)間距與彈目遭遇距離相比較小（可近似忽略），導(dǎo)引頭視線與兩者之間的角度曲線隨著距離變近緩慢抬升。

圖2 導(dǎo)彈與目標(biāo)1、目標(biāo)2相對位置關(guān)系

圖3 目標(biāo)1、2多普勒頻差［t（s），dfd（Hz）］

圖4 目標(biāo)1、2角度差［t（s），Δ（°）］

圖5 AGC、相干電壓［t（s），U（v）］

同時(shí)，由于目標(biāo)回波功率差受目標(biāo)RCS、Gr和彈目距離影響，前兩者具有隨機(jī)起伏特征，在初期，角度差小于1°，目標(biāo)T1、T2功率差起伏對雷達(dá)誤差的影響［6］，從AGC曲線上可以看到，在雙信號(hào)條件下，AGC會(huì)產(chǎn)生交調(diào)，交調(diào)頻率為頻差，交調(diào)深度取決于功率差，功率差越小，調(diào)制深度越大，調(diào)制深度通常還受到AGC帶寬的影響。

圖6 目標(biāo)1、2功率差［t（s），P（dBmw）］

在彈目遭遇末端，目標(biāo)間距與彈目遭遇距離相比不能再忽略考慮，導(dǎo)引頭與兩者角度偏差顯著變大，由此造成的彈目多普勒頻率差急劇提升，當(dāng)兩者角度差大到一定程度時(shí)，目標(biāo)T2將脫離導(dǎo)引頭天線的視場。

4 結(jié)語

通過分析可知，在半主動(dòng)尋的導(dǎo)彈攔截群目標(biāo)過程中，在遭遇遠(yuǎn)段，末制導(dǎo)雷達(dá)對目標(biāo)難以區(qū)分；在遭遇近段，受目標(biāo)間距、目標(biāo)航路捷徑、導(dǎo)引頭天線波束寬度、目標(biāo)RCS起伏因素等影響逐漸能夠區(qū)分，彈目距離（dRmt）越近、航捷越大、目標(biāo)間距（dGr）越大，越容易區(qū)分。

因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，可綜合考慮從速度門帶寬、偏頭跟蹤和彈道設(shè)計(jì)等方面實(shí)現(xiàn)對群目標(biāo)的盡早區(qū)分。