閃爍誘偏對抗反輻射無人機策略分析

劉洪亮，王永海，劉朝陽，丁桂強

（中國人民解放軍63889部隊，河南 孟州 454750）

0 引言

反輻射無人機是一種以電磁波導引攻擊地面雷達和其他無線電設備的武器［1-2］，它通常利用目標雷達或其它輻射源的電磁波信號作為制導信息，當反輻射無人機上的導引頭接收到輻射源信號后，對其進行識別、分選，實時檢測無人機與目標輻射源的角度偏差信號，形成控制指令，引導無人機飛向并最終摧毀目標。反輻射無人機搭載的常規被動雷達導引頭抗誘偏干擾的方法有多種，主要通過提高導引頭在能量域、頻域、時域等方面的分辨力［3］，達到盡早區分雷達與誘餌信號的目的。

針對常規被動雷達導引頭主要攻擊雷達副瓣的特點，為保護雷達，在能量域往往要求有源誘餌天線等效輻射功率高于雷達副瓣平均功率，并通過合理設置雷達波束掃描方向和誘餌天線波束指向，使兩者主、副瓣對應導引頭的重疊覆蓋區域盡量大，從而增大誘偏成功的概率。同時為了增加導引頭識別分選誘餌信號的難度，在頻域設置與雷達頻率接近或相同的誘餌信號。反輻射無人機的導引頭大多采用脈沖前沿跟蹤體制［4-5］，它通過采集靠前到達的脈沖信號進行采樣處理，因此在時域，往往要求誘餌信號在信號輻射時間上能適當覆蓋雷達信號前后沿，且雷達和誘餌脈沖重復周期相同，達到抑制導引頭前后沿跟蹤的目的。

對于裝配常規被動雷達導引頭的反輻射無人機，因其普遍采取前沿跟蹤技術，所以當雷達及其有源誘餌采取閃爍誘偏時，抗反輻射效果更加明顯［6-7］。閃爍誘偏通過2個或多個誘餌相互配合使用，使導引頭無法鎖定雷達，在對誘餌進行自我保護的同時［8］，使反輻射無人機偏離被攻擊雷達。

在以往文獻中，對于誘餌布站方法、誘餌信號脈沖前后沿保護時序設置等均有較多的成熟結論，但對于如何運用閃爍誘偏提升誘偏效果的研究較少，尤其是反輻射無人機在打擊配備誘餌的雷達時，通常采取飽和式無差別攻擊戰術，以期達到消耗所有誘餌進而摧毀雷達的目的，因此開展閃爍誘偏對抗反輻射無人機策略的研究就顯得尤為迫切。本文從閃爍誘偏機理入手，結合仿真分析，給出合理的閃爍誘偏策略，為提高反輻射對抗中雷達和誘餌的生存概率提供技術支撐。

1 閃爍誘偏抗反輻射無人機工作機理

通常閃爍誘偏指功率閃爍誘偏和時序閃爍誘偏，功率閃爍誘偏指多個誘餌按照一定的周期開關，當反輻射無人機進入誘偏陣地后，其導引頭接收到的空間合成信號反復跳變。

時序閃爍誘偏劃分為同步閃爍誘偏和異步閃爍誘偏。異步閃爍誘偏的2個或多個誘餌之間不存在嚴格的時間同步關系，各個誘餌按照各自的規律閃爍，當反輻射無人機進入誘偏陣地后，距雷達和誘餌之間的距離時刻在發生變化，使得誘餌信號不能始終在時域上覆蓋雷達信號，雷達信號存在被識別出的風險。

一般而言，通常采用脈沖前沿超前的同步閃爍誘偏，即2個或多個誘餌之間存在嚴格的時間同步關系，并且誘餌發射的誘偏信號前沿始終超前雷達信號，在任一時刻，導引頭只能采集到某一誘餌的前沿信號，而無法采集到雷達前沿信號［9-10］。此外，為了防止反輻射導引頭具有脈沖后沿跟蹤功能，在典型的多點源誘偏時，通常采取多個誘餌信號脈沖前后沿完全覆蓋雷達信號，此時誘餌信號完全包裹雷達信號，雷達信號將完全隱匿起來，如圖1所示。

圖1 雷達及誘餌閃爍時序示意圖

其中，3個誘餌信號的脈寬均大于雷達信號脈寬，雷達和誘餌信號的重復周期相同。

同步閃爍誘餌的“閃爍模式”主要是指多誘餌信號在發射信號持續時間、相對先后次序上的各種組合情況；“閃爍周期”則主要是指完成一次“閃爍模式”所需的時間。以圖1所示的3個誘餌進行同步閃爍誘偏為例，誘餌1、2、3同時發射誘偏信號，3個誘餌前后沿分別超前滯后雷達脈沖信號不同時間，在某一固定周期T1后，該3個誘餌超前滯后雷達信號的時間隨機切換。由于反輻射無人機導引頭通常是在某段時間內穩定采集信號若干個有效脈沖后鎖定目標，在作戰中通常會使用大量反輻射無人機對雷達和誘餌進行無差別飽和攻擊，為了在保護雷達的同時減少誘餌損失，降低反輻射無人機鎖定某誘餌的概率，通常在時序閃爍的基礎上，再疊加誘餌功率閃爍。誘餌功率閃爍時，3個誘餌按照一定的周期T2隨機有1個誘餌不工作，防止無人機鎖定該誘餌后進行攻擊。需要注意的是，T2除以T1商一般不為整數，且T1和T2的設置應參考反輻射無人機飛控響應時間等因素。

2 閃爍誘偏抗反輻射無人機策略分析

為便于分析，以兩點源誘偏為例，當反輻射無人機由遠及近飛行時，設O1、O2兩個輻射源的工作參數設置相同，2輻射源的距離為L，2站采取閃爍誘偏方式工作。

2.1 僅有功率閃爍

2個輻射源交替開機工作，設2站的工作時間均為t0，關斷時間均為t1，則2輻射源的工作周期t=t0+t1。假設反輻射無人機垂直來襲，當O1站工作時，反輻射無人機的導引頭將捕獲O1輻射源的信號，并向O1輻射源進行運動，此時輻射源O2不工作；隨后O2輻射源開始工作，O1輻射源停止輻射信號，那么反輻射導引頭將重新捕獲O2輻射源的信號，并向O2輻射源的方位運動，運動的時間同樣為t0。如此反復，反輻射無人機的導引頭無法始終跟蹤其中任一輻射源，反輻射無人機受2輻射源工作周期影響所做的擺動，可以近似看成反輻射無人機以2個輻射源連線的中點為軸的左右搖擺運動，如果2個輻射源的功率比為β=1，反輻射導彈左右運動的幅度相等，擺動幅度與輻射源的工作時間相關，時間越長幅度越大，此時某個輻射源的擊毀概率也在增大。這種情況下，反輻射導彈的瞄準點不是2個點源位置連線的中點，而是其中的某個點源，根據輻射源工作時間和導引頭的自身性能等條件，則反輻射無人機的飛行狀態可以分為2種： 1）如果反輻射無人機在每個輻射源工作期間無法及時建立跟蹤，說明單站工作的時間過短，反輻射無人機的導引頭沒有采集到足夠數量的脈沖，導引頭將一直處于搜索狀態，那么最后無法擊中輻射源。2）反輻射無人機能夠在每個輻射源工作期間建立跟蹤并調整跟蹤方向，在最后將以最大過載轉向某個輻射源。

下面討論反輻射無人機與輻射源間達到最大分辨角情況下的運動過程，如圖2所示，分2種情況分析：

圖2 反輻射無人機與兩點源位置示意圖

情況一：當反輻射無人機運動到A點時，2輻射源與反輻射無人機間的夾角達到導引頭的最大分辨角ΔθR，反輻射無人機向著O1運動，如果此時O1不工作而O2工作，但是O2輻射源已經脫離反輻射導引頭的最大分辨角，則反輻射無人機仍然向著O1工作，不會轉向O2，此時反輻射導彈的落點為O'；情況二：當反輻射導彈運動到A點時，反輻射無人機與2輻射源間的夾角均為最大分辨角，設反輻射無人機在到達A點的前一時刻正向著O2運動，恰好此時O1工作而O2不工作，反輻射導彈在A點可以收到O1的工作信號，并轉向O1，最后落點為O″。

因反輻射導引頭的分辨角一般為幾十度，當反輻射無人機運動到A點時，反輻射無人機與地面的距離較近，無人機已沒有足夠時間修正與輻射源間的誤差距離，導彈將以最大過載Jmax作圓弧運動，此時可將閃爍誘偏看成能量質心誘偏，只不過導引頭的瞄準點不是輻射源能量質心，而是某個輻射源，最后落點將位于O'O″之內。若反輻射無人機圓弧運動半徑為R，則其最大可修正距離為：

因此，針對功率閃爍誘偏方式，主要選擇以下誘偏策略：1）選取多點源有源誘偏方式，通常采用1個雷達配備3個誘餌構成4點源誘偏系統，在陣地布局上多采用“菱形”、“Y字形”和“前置正三角形”等誘偏陣型；2）各誘餌輻射源的功率比β=1，防止某一誘餌功率過大，使反輻射無人機攻擊策略切換成大信號跟蹤模式，導致閃爍誘偏失效；3）各誘餌輻射源按照一定的周期T2隨機閃爍，每個周期均有1個誘餌不工作，且每個誘餌輻射功率信號的工作時間不大于無人機飛控系統響應時間Tc，避免無人機鎖定某個誘餌后穩定跟蹤攻擊。

2.2 僅有時序閃爍

大多數反輻射無人機裝載的反輻射導引頭均采取脈沖后沿跟蹤體制，因此，采用脈沖前沿超前的同步閃爍誘偏，使得始終存在至少1個誘偏信號超前雷達信號，此時導引頭只能采集誘餌的前沿信號，而無法采集到雷達前沿信號。當采取時序閃爍誘偏時，其誘偏效果與采取功率閃爍情況基本相似，也是通過調整不同誘餌輻射源超前雷達信號，破壞反輻射導引頭對輻射源信號的前沿跟蹤，使其在不同輻射源之間擺動跟蹤。

為了達到誘偏效果，針對時序閃爍誘偏方式，主要選擇以下誘偏策略：

1）選取多點源有源誘偏方式。

2）各誘餌輻射源的功率比β=1。

3）各誘餌輻射源按照一定的周期T1進行閃爍，每個周期內各誘餌信號超前滯后雷達信號的次序隨機變化，以四點源誘偏方式（1個雷達3個誘餌）為例，其中3個誘餌相對雷達信號的時序關系如表1所示。

表1 誘餌信號輻射次序表

表1中每個輻射代碼代表1組輻射信號時序關系，4點源誘偏基本的信號時序關系有3種，則在輻射信號時，可以隨機從3種時序關系中，按照脈間變化或脈組變化設置對應時序。

4）誘餌信號超前滯后雷達信號的時間需大于反輻射導引頭的時間分辨力（后者通常能達到微秒級）。

為了更有效地設置誘餌信號超前滯后雷達信號的時間，通?？梢愿鶕走_、各誘餌位置以及目標來襲位置來考慮。當反輻射無人機在誘偏保護空域范圍內任意位置來襲時，由反輻射無人機相對雷達和誘餌的位置關系，通過坐標轉換計算各誘餌與雷達間的最大時間補償值與最小時間補償值，從而在該最大最小補償時間范圍內選取超前滯后時間量。

5）需要注意的是，每個誘餌信號超前雷達信號的時間也應不大于反輻射無人機飛控系統響應時間Tc，以避免無人機鎖定某個誘餌后穩定跟蹤攻擊。

2.3 功率閃爍+時序閃爍

由于反輻射無人機的被動雷達導引頭多數采取大信號跟蹤與前沿跟蹤的技術體制，為了更好地誘偏反輻射無人機，同時能夠達到誘餌自我保護的目的，在設置閃爍誘偏時，更多的是在時序閃爍的基礎上復合功率閃爍，以降低反輻射無人機鎖定某誘餌的概率，其主要對抗策略如下： 1）雷達和誘餌信號之間嚴格時間同步，雷達和誘餌信號參數設置要有細微差別，防止誘餌信號對雷達造成干擾；2）各誘餌功率相同且天線波束指向始終保持一致，雷達天線的主、副瓣置于誘餌信號的波束覆蓋范圍之內［11-12］；3）功率閃爍周期T2與時序閃爍周期T1之比不為整數；4）設置T1和T2時，應確保單個誘餌被反輻射導引頭截獲的時間不大于反輻射無人機的飛控響應時間。

3 閃爍誘偏條件下反輻射無人機攻擊仿真

采取4點源誘偏態勢，3個誘餌按前三角形態勢部署于雷達前，3個誘餌間相互間距310 m，雷達距誘餌中心為600 m。

反輻射無人機巡航高度2 000 m，巡航速度50 m/s，自雷達陣地上方采取俯沖攻擊態勢，俯沖向下過載5 g，最大殺傷半徑20 m；反輻射導引頭天線的水平與俯仰平面分別采用雙基線干涉儀比相法測向體制，半波束寬度50°。雷達始終輻射信號，各誘餌輻射源的功率比為β=1，對反輻射無人機攻擊情況進行仿真試驗。

各誘餌間進行時序閃爍，每個閃爍周期內有1個誘餌信號超前雷達信號、1個滯后雷達信號、1個與雷達信號保持同步，同時設置功率閃爍，每個閃爍周期內只有1個誘餌工作，單個誘餌持續輻射信號時間為0.4 s，反輻射無人機飛控響應時間為0.5 s，以無人機導引頭開始工作的時刻作為采集數據的起點，圖3—4分別為反輻射無人機攻擊軌跡圖及反輻射導引頭瞄準點散布圖。

圖3 閃爍誘偏時反輻射無人機攻擊軌跡

圖4 反輻射導引頭在不同時刻的瞄準點散布圖

如圖3—4所示，在末制導攻擊階段，隨著無人機不斷接近誘餌，各輻射源相對反輻射導引頭的方位夾角與俯仰夾角都在不斷增大，反輻射無人機飛行航跡存在明顯的擺動；從導引頭在反輻射無人機不同攻擊階段的瞄準點也能看出，初始階段反輻射導引頭的瞄準點涵蓋4個輻射源目標，隨著反輻射無人機臨近，瞄準點開始逐漸轉向單個誘餌，且受閃爍誘偏影響，導致機體在不同誘餌間不斷調整指向角，并最后朝著誘餌2進行攻擊，但因反輻射無人機過載且調整時間較少，最終落點位于誘偏系統中部區域，未造成對雷達或誘餌的有效毀傷。

4 結束語

反輻射無人機作為一種成本較低、滯空時間長和攻擊高效的雷達摧毀武器，在作戰突防中對雷達和雷達操作手具有重大威脅。本文針對誘偏反輻射無人機的工作機理，根據長期有源誘偏對抗經驗，分析了閃爍誘偏抗反輻射無人機策略，尤其是對功率閃爍和時序閃爍的綜合運用做了研究和仿真，為誘偏反輻射無人機提供了參考。在實際作戰中，還應結合雷達組網、分布式導航干擾和防空武器系統等多種措施進行戰術戰法綜合運用，從而提高成功對抗反輻射無人機的概率。