李子杰，劉湘?zhèn)ィ挝凝?，盧 高

(1.電子工程學院軟件測評中心， 合肥230037;2.解放軍77108部隊， 四川崇州611233)

0 引言

近年來在局部戰(zhàn)爭中，無人機的使用幾乎貫穿整個作戰(zhàn)過程，其對戰(zhàn)爭行動的影響已經(jīng)遠遠超過了人類的想象。雷達干擾無人機作為其中之一，在掩護突防作戰(zhàn)、奪取戰(zhàn)場制信息權(quán)行動中發(fā)揮了無與倫比的作用。雷達干擾無人機是以雷達干擾機為載荷、按照預(yù)先規(guī)劃或臨時指定航路飛行的、能夠?qū)δ繕死走_實施噪聲壓制或假目標欺騙干擾的一種電子戰(zhàn)無人機［1］。目前，針對雷達干擾無人機的分析與研究方興未艾，文獻［2］從技術(shù)層面分析了雷達干擾無人機的干擾技術(shù)及干擾效果;文獻［3-5］分析了不同作戰(zhàn)背景下的電子戰(zhàn)無人機運用，但并未予以定量研究;文獻［6］對實施假目標干擾的無人機系統(tǒng)作戰(zhàn)效能進行了定量分析。從已經(jīng)發(fā)表的文獻資料來看，針對執(zhí)行壓制干擾任務(wù)的雷達干擾無人機的作戰(zhàn)運用定量分析較少。

遂行壓制干擾任務(wù)時，雷達干擾無人機只能在相對較小空域內(nèi)對雷達實施有效干擾，一般采用相對固定的幾種典型航路，如跑道形和“8”字形。根據(jù)雷達干擾原理，雷達干擾無人機對雷達形成的干擾扇面隨無人機運動而變化，對雷達形成的持久干擾扇面會小于瞬時干擾扇面。特別是無人機干擾距離較近，這一影響更加明顯。一般情況下，指揮員希望持久干擾扇面盡量接近瞬時干擾扇面。本文擬通過提出“航路偏離代價”這一概念，對采用兩種典型航路時無人機對雷達形成持久干擾扇面的大小進行對比，實現(xiàn)兩種典型無人機壓制干擾航路的優(yōu)選。

1 兩種典型的雷達干擾無人機壓制干擾航路建模

在對雷達實施壓制干擾時，為了保證良好的干擾效果，雷達干擾無人機往往在較小空間內(nèi)對目標實施干擾。常見的干擾航路模式主要有兩種:跑道形壓制干擾航路和“8”字形壓制干擾航路。

1.1 跑道形壓制干擾航路模型

雷達干擾無人機跑道形壓制干擾航路由兩段半圓弧和兩條平行直線航路構(gòu)成，以雷達為坐標原點建立直角坐標系，如圖1所示。

圖1 雷達干擾無人機跑道形壓制干擾航路示意圖

基于圖1，可將跑道形壓制干擾航路的解析表達式描述為

圖1右圖中r1'所示為:當無人機處在飛行航路雷達近端時，干擾波束離開雷達瞬間無人機離轉(zhuǎn)彎中心距離在X軸上的投影。與之對應(yīng)，當無人機處在飛行航路雷達遠端時，干擾波束離開雷達瞬間無人機離轉(zhuǎn)彎中心距離在X軸上的投影可用r1″表示。r1'、r1″如式(2)所示，其中，θfw為無人機干擾波束寬度。

1.2 “8”字形壓制干擾航路模型

雷達干擾無人機“8”字形壓制干擾航路由兩段半圓弧和兩條相交直線航路構(gòu)成，以雷達為坐標原點建立直角坐標系，如圖2所示。

圖2 實際天線方向圖

基于圖2，可將“8”字形壓制干擾航路的解析表達式描述為

因雷達干擾無人機具有前向和后向干擾功能，所以存在4個干擾狀態(tài)轉(zhuǎn)換點，分別是A、B、C、D點。其中，A和B關(guān)于X軸對稱，C和D也是關(guān)于X軸對稱，無人機在弧AB和弧CD上不能對雷達實施干擾。

本文在同一區(qū)域?qū)煞N典型干擾航路進行研究，假設(shè)航路存在以下關(guān)系

式中:RJ為航路遠端與雷達之間距離;rmin為無人機最小轉(zhuǎn)彎半徑;ΔR為雷達干擾無人機航路縱向長度。

2 雷達干擾無人機壓制干擾航路優(yōu)選

2.1 航路偏離代價

航路偏離代價是航路上航程點和雷達連線，與中心軸(X軸)夾角的正切值，在整個航路上積分后取得的平均值。航路偏離代價描述的是航路整體偏離航路中心軸的程度。在干擾距離一定的情況下，兩種航路對雷達形成的瞬時干擾扇面是相同的。航路偏離代價越大，航路整體偏離中心軸的程度越大，持久干擾扇面與瞬時干擾扇面之間差距越大，則持久干擾扇面越小，反之越大。

對于跑道形壓制干擾航路而言，航路偏離代價求解的積分區(qū)間為［RJ1-S1-r1-r1'，RJ1-r1+r1″］。

2.2 航路偏離代價與干擾距離關(guān)系

設(shè) ΔR=10 km、rmin=1 km、θ=θfw/2=35°，得到航路偏離代價與干擾距離關(guān)系曲線，如圖3所示。

圖3 航路偏離代價與干擾距離關(guān)系曲線

從圖中可以看出，當航路縱向長度ΔR=10 km時，跑道形壓制干擾航路與“8”字形壓制干擾航路的航路偏離代價隨著干擾距離的增大而減小，且“8”字形壓制干擾航路的航路偏離代價始終小于跑道形壓制干擾航路的偏離代價，說明采用“8”字形航路飛行的雷達干擾無人機對雷達形成的持久干擾扇面更大。

2.3 航路偏離代價與航路縱向長度關(guān)系

設(shè) RJ=30 km、rmin=1 km、θ=θfw/2=35°，得到航路偏離代價與航路縱向長度關(guān)系曲線，如圖4所示。

圖4 航路偏離代價與航路縱向長度關(guān)系曲線

從圖4中可以看出，在干擾距離RJ=30 km時，跑道形壓制干擾航路偏離代價隨著航路縱向長度的增加而增大;“8”字形壓制干擾航路偏離代價隨著航路縱向長度的增大先減小后增大，且“8”字形壓制干擾航路的航路偏離代價始終小于跑道形航路，進一步說明，采用“8”字形航路飛行的雷達干擾無人機對雷達形成的持久干擾扇面更大。

“8”字形壓制干擾航路偏離代價隨著航路縱向長度的增大先減小后增大，“8”字形壓制干擾航路偏離代價存在極小值。上述是在假設(shè)干擾距離固定的條件下得出的，當干擾距離變化，航路偏離代價最小值對應(yīng)的航路縱向長度是否也發(fā)生變化?若航路偏離代價最小值對應(yīng)的航路縱向長度隨著干擾距離的變化而變化，那么變化趨勢如何?

2.4 最佳航路縱向長度與干擾距離關(guān)系

為了解決上述一系列指揮員面臨的問題，設(shè)干擾距離為 RJ∈［30 km，50 km］、rmin=1 km、θ=θfw/2=35°。經(jīng)Matlab計算，航路偏離代價取得最小值時，對應(yīng)的航路縱向長度與干擾距離之間關(guān)系，如圖5所示。從圖中可以看出，隨著干擾距離的增大，最佳航路縱向長度隨之增長。

圖5 最佳航路縱向長度與干擾距離之間的關(guān)系圖

3 結(jié)束語

本文對兩種典型雷達干擾無人機航路進行建模，利用“航路偏離代價”對二者進行評價。分析了航路偏離代價與干擾距離、航路縱向長度關(guān)系，比較得出:采用“8”字形航路飛行的雷達干擾無人機對雷達形成的持久干擾扇面大于采用跑道形航路飛行的雷達干擾無人機這一結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，計算得到了“8”字形壓制干擾航路最佳航路縱向長度與干擾距離之間關(guān)系。

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