舰艇对抗反舰导弹末制导雷达跟杂方法研究.pdf

总第352期1引言跟杂功能是反舰导弹末制导雷达抗舰载有源干扰的一项重要功能，末制导通过开设专门的接收通道，对舰载有源干扰机发射的杂波信号进行检测、跟踪，使末制导雷达同时具备主动和被动两种跟踪功能1。利用跟杂功能，末制导雷达可在受到有源干扰后，将有源干扰信号当做“信标”，通过被动跟踪方式对目标进行攻击，反舰导弹因此具备了较强的抗有源干扰能力2。受末制导雷达跟杂功能的影响，舰载有源干扰机的使用受到很大限制，已成为舰载电子对抗系统存在的一个重要问题。2末制导雷达跟杂原理随着导弹制导技术的发展，现代反舰导弹末制导雷达普遍采用了单脉冲技术体制3，主要通过单脉冲测角方式提取目标的角度信息。末制导雷达首先开设一个搜索、跟踪波门对舰船目标反射的雷达回波进行接收4，为了对抗舰载有源干扰机发射的杂波干扰信号，同时开设一个杂波波门，对杂波干扰信号进行接收。搜索、跟踪波门能够获取目标的距离、角度信息，可以对目标进行主动跟踪5；杂波波门不能对目标进行测距，但可对杂波信号进行单脉冲测角，只要干扰机装在目标舰船上，就可获得目标的角度信息，进而通过被动跟踪方式对目标进行攻击6。单脉冲体制末制导雷达波门设置示意图如图1所示。在同步脉冲控制下，末制导雷达首先控制发射系统发射脉冲信号，对舰船目标进行照射，然后开启搜索、跟踪波门检测目标回波，测量目标距离、角收稿日期：2023年4月11日，修回日期：2023年5月27日作者简介：李东海，男，硕士研究生，高级工程师，研究方向：雷达与雷达对抗。舰艇对抗反舰导弹末制导雷达跟杂方法研究李东海（91404部队秦皇岛066001）摘要现代反舰导弹末制导雷达大多具有跟杂功能，舰艇对其长时间有源干扰后，导弹会通过跟杂掌握舰艇所在方位，通过被动跟踪方式对目标进行攻击。论文研究了舰艇对抗反舰导弹跟杂的三种方法，分别是干扰时序精细控制、单舰有源无源协同干扰、编队协同有源干扰，对舰载电子对抗作战使用具有一定参考意义。关键词反舰导弹；末制导雷达；跟杂；对抗方法中图分类号TN974DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2023.10.021Research on Counter Clutter Tracking Method of Ship to Anti-shipMissile Terminal Guidance RadarLI Donghai（No.91404 Troops of PLA，Qinhuangdao066001）AbstractMost modern antiship missile terminal guidance radars have the function of tracking clutter.After the warship actively interferes with them for a long time，the missile will grasp the ships direction through tracking clutter，and attack the targetthrough passive tracking.In this paper，three methods of warship to counter antiship missile clutter tracking are studied，which are respectively fine control of jamming，single ship active passive cooperative jamming，and formation cooperative active jamming.Theyhave certain reference significance for the use of shipborne electronic countermesures.Key Wordsanti-ship missile，terminal guidance radar，clutter tracking，counter methodClass NumberTN974舰 船 电 子 工 程Ship Electronic Engineering总第 352 期2023 年第 10 期Vol.43 No.1098舰 船 电 子 工 程2023 年第 10 期度等信息，输出误差信号，对目标进行跟踪，最后开启杂波波门接收杂波信号7。同步脉冲发射脉冲加波脉冲杂波波门接收波门（搜索/跟踪）图1单脉冲体制末制导雷达工作时序示意图当杂波门信号的幅度高于搜索、跟踪波门一定量级（一般取值 6dB10dB 之间）时，雷达认为此时受到了强杂波干扰，即自动转入跟杂处理，通过被动跟踪方式对目标进行攻击，当杂波的幅值相对于搜索、跟踪波门信号降下来后，雷达自动切换到主动信号跟踪方式对目标进行攻击。反舰导弹掠海飞行，距离海面高度最低只有3m5m，被动跟踪虽仅能掌握方位信息，但仍可满足对目标进行攻击的要求8。可以看出，跟杂功能使反舰导弹无论遭受有源干扰还是未遭受有源干扰，都能够对目标进行跟踪、攻击，对水面舰艇实施的有源干扰具有较强的抗干扰能力。3应对反舰导弹跟杂的方法3.1干扰时序精细化设计通过改进雷达有源干扰样式，对干扰波形、干扰时序进行精细化设计，可以达到对抗反舰导弹跟杂的效果。传统有源干扰时序设计采用跟踪波门覆盖技术，舰载有源干扰装备收到雷达信号后，延时发射等间隔干扰脉冲序列，干扰脉冲的重复间隔与雷达信号重复间隔相同，脉冲宽度略大于雷达接收波门宽度9，干扰原理如2所示。雷达信号瞬间观察输出允许干扰信号图2传统有源干扰脉冲时序工作原理末制导雷达重频固定时，雷达脉冲等间隔出现，在起始时刻对准的情况下，干扰脉冲和雷达回波同步到达接收波门，能够以接近100%的概率掩盖雷达回波10；末制导雷达重频抖动时，雷达脉冲随机出现，干扰脉冲与雷达回波无法保持同步关系，对雷达回波的掩盖概率变得很低，不能有效破坏雷达对目标的搜索跟踪。为了解决这一问题，可对干扰时序进行以下三方面的改进：1）采用时分工作方式，在干扰脉冲不发射时开启侦察窗接收雷达信号；2）在侦察窗收到雷达脉冲时，延时发射应答干扰脉冲串；3）在侦察窗没有收到雷达脉冲时，按照预先设置的重复间隔、脉宽发射应答干扰脉冲串。改进后的干扰时序如图3所示。雷达信号侦察窗干扰窗干扰信号PRIjPRIj图3改进有源干扰脉冲时序工作原理图中，为侦察窗收到雷达脉冲后，干扰脉冲串的延迟时间；PRIj、PWj为干扰脉冲串的重复间隔和脉宽。在此时序下，侦察窗无雷达信号，代表干扰脉冲与雷达脉冲同步到达接收波门，干扰脉冲能够对其进行掩盖；侦察窗有雷达信号，代表干扰脉冲超前或滞后雷达脉冲到达接收波门，之前的干扰脉冲无法对其进行干扰，需要对雷达脉冲进行干扰调制和延迟转发。此样式最大特点是干扰机实时判断雷达回波被掩盖情况，干扰脉冲能够掩盖雷达脉冲时，干扰机保持固定的重复间隔发射干扰脉冲串；干扰脉冲不能掩盖雷达回波时，干扰机延迟转发新的干扰脉冲串，恢复与雷达脉冲的同步关系。通过仿真分析，此样式对雷达回波掩盖概率达到 70%时，落入杂波跟踪波门的概率只有10%（重复间隔抖动率小）、30%（重复间隔抖动率大）或更低，而通常情况下此概率不会触发雷达跟杂，因此较常规有源干扰，此样式具备良好的抗跟杂性能。3.2单舰有源无源协同干扰单舰有源无源协同干扰的原理是通过无缝衔接干扰时机，使无源干扰接替有源干扰，缩短有源干扰的使用时间，降低被末制导雷达的跟杂概率，同时通过有源干扰迫使末制导雷达由跟踪状态转入搜索状态，为无源干扰的使用创造有利条件11。协同过程如下：当舰载电子对抗系统截获到反舰导弹末制导雷达信号后，首先对其实施有源噪声干扰，使末制导雷达由跟踪舰船目标转为搜索（干扰起效）或跟踪干扰源（触发跟杂），即由距离、方位99总第352期二维跟踪转为方位一维跟踪。电子对抗系统同时发射无源干扰弹，对末制导雷达进行箔条冲淡或质心干扰。在无源干扰弹发射并形成有效干扰态势后，电子对抗系统停止有源干扰，此时末制导雷达跟杂波门内的干扰信号消失，雷达将无法进行方位跟踪，同时由于距离跟踪的中断，距离波内可能会出现没有舰船目标的情况，在此情况下末制导雷达将被迫由跟杂状态转为搜索状态，转入对目标的重新捕获过程。在对舰船目标进行重新搜索时，末制导雷达更容易受到无源干扰的欺骗、引偏。或受冲淡假目标干扰，将箔条云当作舰船目标进行跟踪，或受质心干扰，由跟踪舰船目标转为跟踪箔条云与舰船目标的反射能量中心，从方位上被无源干扰引偏。有源无源协同干扰流程图4所示。有源干扰无源干扰干扰干扰干扰引导引导 发射发射10s5s10s图4有源无源干扰协同过程相比于舰艇在末制导雷达跟踪状态下实施无源干扰，由于雷达跟踪状态下的距离波门宽度越来越小，无源干扰打入跟踪波门的时间、空间窗口也越来越小，受波门切割效应等因素的影响，质心干扰能够发挥的作用越来越小。而采用有源无源协同干扰后，雷达从跟踪状态转入搜索状态，距离波门的宽度将大幅增加，这使得无源干扰更容易被雷达截获、跟踪。采用这种协同干扰方式，既能够有效解决有源干扰抗跟杂问题，又提高了无源干扰的使用灵活度，对于提高电子对抗系统的综合作战效能具有重要意义。3.3编队协同有源干扰编队协同有源干扰是使用多个分立的干扰平台，从多个方位对末制导雷达进行干扰，破坏其对目标的角度跟踪。该干扰方式不仅能够破坏雷达的主动跟踪，还能够破坏雷达的跟杂功能。编队协同有源干扰有两种方法，一种方法是编队协同闪烁干扰，使用条件是两艘舰艇干扰功率相差不大，且同处于末制导雷达跟踪波束内。如图5所示。采用协同闪烁干扰，两舰按时序交替从不同方位对末制导雷达进行噪声干扰（干扰片段为末制导雷达搜索帧周期2倍3倍），或双舰同时采用断续噪声干扰，破坏其对目标的角度跟踪。通过控制两个干扰机的发射时序，形成闪烁的配合效果，从物理上消除了稳定干扰源，从而使导引头无法稳定跟踪其中一个干扰源，测向结果随闪烁周期摇摆变化，既能破坏导引头的主动跟踪，又能扰乱导引头的跟杂功能。协同闪烁的工作时序如图6所示。图5编队闪烁干扰对抗场景干扰机A干扰机B干扰信号时间时间图6协同闪烁干扰工作时序编队协同干扰的另一种方法是主副瓣协同干扰。当编队中干扰功率较小的舰艇（kW级）处于末制导雷达主波束内（5左右），干扰功率较大的舰艇（MW级）在被跟踪舰艇附近，收到末制导雷达的第一副瓣信号。两舰同时从末制导雷达主、副瓣进行干扰，迫使末制导雷达转入搜索或跟杂，可扰乱导引头的测角功能，跟踪方位将在两舰之间或两舰之外。考虑到制导雷达天线主副比为 20dB30dB12，副瓣干扰的舰艇必须功率足够大，能够补偿末制导雷达的主副瓣抑制比。编队主副瓣干扰对抗场景如图7所示。图7编队主副瓣干扰对抗场景4结语目前国内外主流反舰导弹均具有跟踪干扰源功能，舰艇对其实施长时干扰后，导弹会跟杂掌握舰艇所在方位。除应用前述干扰时序精细控制、单舰有源无源协同干扰、编队协同有源干扰的对抗方（下转第125页）李东海：舰艇对抗反舰导弹末制导雷达跟杂方法研究100舰 船 电 子 工 程2023 年第 10 期4结语针对大多数光电探测设备无法对跟踪目标进行轨迹预测，本文构建了 LSTM-YOLOv5 融合网络，根据目标在像空间下的投影位置，设计了一种基于预测轨迹的意图判别方式，结合LSTM预测的目标运动轨迹，来实现对目标意图的判别。通过实验验证结果表明，该方法可以通过识别无人机类型，预测其下一时刻运动状态的飞行轨迹，根据运动参数判断出“黑飞”无人机群体盘旋、悬停、突进以及尾随四种行动意图，提升光电探测设备对“黑飞”目标异常行为的提前预警能力，为水电站、核电站等重点区域的防控提供有力的技术支持。参 考 文 献1齐霞，牟绍龙，苏学晖.新冠肺炎疫情防控中“无人机+”引发的思考 J.广东公安科技，2020，28（03）：44-46.2王磊，吴耀.无人机防御系统在水电站的应用研究 J.技术与市场，2022，29（03）：46-48.3李晓宇.无人机反制技术装备在低空空域管理中的应用J.中国安防，2023，202（Z1）：31-36.4张皓，吴虎胜，彭强.“低慢小”无人机反制装备及关键技术发展需求综述 J.航空兵器，2022，29（05）：43-52.5蒋镕圻，白若楷，彭月平.低慢小无人机目标探测技术综述 J.飞航导弹，2020，429（09）：100-105.6薛珊，张振，吕琼莹，等.基于卷积神经网络的反无人机系统图像识别方法 J.红外与激光工程，2020，49（07）：250-257.7魏文怡.基于深度学习的无人机目标识别方法研究D.南京：南京航空航天大学，2019.8虞晓霞，刘智，耿振野，等.一种基于深度学习的禁飞区无人机目标识别方法 J.长春理工大学学报（自然科学版），2018，41（03）：95-101.9程怀俊，陈鹏，陈杰，等.基于视觉感受野的无人机目标检测 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