电子战无人机干扰固定站雷达的时间规划研究

张新宇，张友兵，李仙茂，甘厚吉

(海军工程大学，湖北 武汉 430033)

摘要 ：无人机具有隐蔽性好、成本低、无人员伤亡危险等优点,其在抵近式干扰中具有特殊的优势。研究了电子战无人机掩护作战飞机突防中，干扰固定站雷达的规划问题。由于无人机与作战飞机航速差别大、无人机干扰时间有限等原因，无人机运用中的时间规划也是一个重要的问题，论述了电子战无人机在掩护作战飞机突防中的起飞时间、干扰时间的规划，给出了时间计算方法和典型的计算结果。

关键词 ：无人机；电子战；时间规划；固定站雷达

0 引 言

现代化战争中，战场环境复杂多变，威胁来源多，相对于传统的干扰方式，无人机干扰具有明显的优势，其扮演的角色也越来越重要，将是决定未来战争胜利的关键因素之一^[1]。无人机的生存能力强，红外特征小，雷达截面积(RCS)很小，自身隐蔽性好，反应快，操作灵活。由于无人机可以采取“抵近式”干扰，无人机上的雷达干扰机能以较小的干扰功率达到较好的干扰效果，同时干扰机接收到的雷达信号功率强，灵敏度要求不高，这些都简化了对干扰设备的要求。无人机可以无人值守自主飞行，对重点目标持续干扰时，终端用户只需要编程来完成任务，然后分批次轮流执行任务，做到不间断对重点目标进行干扰。无人机主要执行的是“抵近式”干扰任务，远离己方的其他电子设备，不对己方的电子设备正常工作产生干扰。当无人机用于干扰岸基固定站雷达时，可掩护作战飞机突防，无人机与作战飞机的配合中涉及到起飞时间、干扰时间和撤回时间等问题。因此，有必要深入研究满足战场限制条件下的无人机运用的时间规划问题^[2]。

1 无人机起飞时间规划

无人机干扰的目的是掩护已方作战机群成功突防对方的警戒雷达^[2]，假设已方作战飞机距离对方警戒雷达的水平距离为D _t ，飞行高度为H _t ，无人机距离对方警戒雷达为D _j ，突防飞机在干扰无人机方向上的暴露距离为R ₀，无人机、警戒雷达、作战机群在同一直线上，作战场景如图1所示。

图1 作战场景平面示意图突防飞机的飞行速度(匀速)

作战飞机速度v ₁=800 km/h，飞行高度H _t =6 000 m，RCS值σ =40 m²，无人机飞行速度v ₂=150 km/h，飞行高度H _j =600 m，可回收航程(单向航程)S =200 km，警戒雷达的天线增益为G _t ，雷达发射机输出功率为P _t ，被探测目标的雷达散射截面积为σ ，雷达的工作波长λ =0.3 m。

雷达的作用距离公式^[3]为：

(1)

式中：P _rmin 为雷达的最小可检测信号功率，即雷达接收机的灵敏度，在实际应用中常常用最小输出信号噪声功率比(S /N )_min来表示，即：

习主席在十九大报告中，对新时代中国特色社会主义发展做出了战略安排，同时也为坚持走中国特色强军之路，全面推进国防和军队现代化做出了战略安排。适应世界新军事革命发展趋势和国家安全需求，提高建设质量和效益，确保到2020年基本实现机械化，信息化建设取得重大进展，战略能力有大的提升。同国家现代化进程相一致，全面推进军事理论现代化、军队组织形态现代化、军事人员现代化、武器装备现代化，力争到2035年基本实现国防和军队现代化，到本世纪中叶把人民军队全面建成世界一流军队。

(2)

由图3可知：干扰无人机离警戒雷达越远，起飞时间越早。在以上给定的条件下，当干扰无人机与警戒雷达距离为50 km时，干扰无人机与突防机群同时起飞刚好可以完成任务；但是由于无人机的可回收航程为s =200 km，布置在距警戒雷达20 km处进行干扰，所以最远起飞距离s _max=220 km，这就简单地解决了干扰无人机何时起飞能最大效益地完成作战任务的问题。

式中：J /S 为干扰功率与回波信号功率比，即干信比；K _j 为压制系数；P _j G _j 为等效干扰功率或有效干扰功率；P _t G _t 为等效雷达功率或有效雷达功率；为雷达非主瓣方向的天线增益；γ _j 为极化匹配系数；R _t 为目标到雷达的距离；R _j 为无人机到雷达的距离。

对于岸基警戒雷达，其接收机灵敏度^[4]P _rmin=-90 dBm。由式(1)可以得到警戒距离R _max与作战机群RCS的关系，如图2所示。

图2 警戒雷达探测距离与目标RCS值的关系

(3) 当90°≤|θ |≤180°时，有：

(3)

设定突防机群从距离警戒雷达600 km的位置起飞，D _j 取[50 km，220 km]，可以得到无人机起飞时刻t 和无人机与警戒雷达距离D _j 的变化关系如图3所示。

图3 干扰无人机起飞时刻t 和自身距警戒 雷达距离D _j 的关系图

式中：k 为玻尔兹曼常数；T 为以绝对温度表示的接收机噪声温度；Δf 为接收机的通频带；F 为噪声系数。

2 无人机干扰时机规划

无人机形成干扰压制效果应该满足几点要求：(1)在攻击编队进入对方预警探测范围前，无人机就已经到达有效实施干扰的位置，可正常遂行干扰压制任务。(2)在攻击编队返航，脱离对方预警探测范围后，无人机才能终止干扰压制任务^[5]。在干扰技术有效的前提下，对雷达的有效干扰时间主要由无人机的飞行性能来保证。无人机以不同的飞行速度飞行时，所能达到的飞行航程和飞行时间是不相同的。

要形成对雷达的有效干扰，干扰能量需要满足下式：

翻转课堂教学模式强调自主学习，因此让学生知道学习目标，明确重点、难点非常必要.科学的学习目标设计突出落实学生的主体地位，培养“学会学习”的素养.

图1中颜色越深说明所占在比例越大，总体上看，中考题所涉及的内容知识比PISA题多，且两者在偏重上有所差异.中考题注重运算的回忆和执行程序认知，几何概念、三角几何的推理证明，基础代数、函数的执行程序认知，较少有涉及到联系实际认知，而PISA题非常注重对数据统计知识的执行程序认知的考察，并且有涉及到解决非常规问题认知，几何概念也有涉及到建立联系认知.

(4)

依据回路2的θ4 求出，可解出θ5,θ6 。其中θ6为天线支撑机构展开过程直接输出参数，可作为天线展开状态的描述依据。

(5)

原州区农业结构与自然环境、经济和社会条件密切相关，受到原州区农业发展史和人文史影响。实现对水资源的充分利用，不仅要在水资源利用技术层面进行改进，也需要提高农民素质。对原州区来说，农田水利现代化建设改变了农民往低效的用水方式，减少了水资源的浪费，不仅大大提高了传统农业的生产力水平，还促进了原州区农业结构的调整优化。

接下来，根据不同的干扰目的讨论雷达对抗无人机干扰的时机^[6]。

设警戒雷达天线指向突防机群，干扰无人机天线指向雷达，干扰信号偏离雷达天线最大方向的角度为θ ，突防机群距离雷达的水平距离为D _t ，高度为H _t ，有效反射面积为σ ，则由公式(4)、(5)和R ₀的定义，可简化得：

(6)

利用公式(3)中雷达天线在干扰方向的增益的表达式，讨论式(6)情形下D _t 的变化范围。

(1) 当|θ |≤θ _0.5/2时，有：

(7)

(2) 当θ _0.5/2<|θ |<90°时，有：

或写为：

(8)

由图2可知，当突防机群的RCS值增大时，警戒雷达的探测距离不断增加，增长率逐渐降低。当突防机群的RCS值为40 m²时，警戒雷达可探测的距离R _max约为380 km。由雷达方程计算可知无人机的安全距离约为4 km，考虑到光电装备对无人机的观察能力，将无人机布置到距警戒雷达20 km的距离上实施掩护，要求干扰无人机在突防机群到达警戒距离前2 min到达指定干扰距离，对敌警戒雷达实施干扰。假设突防机群起飞时间为T ₀=0时刻，干扰无人机从t 时刻起飞，得到：

(4) 施工工艺与质量。盾构施工不可避免地将扰动土体，如盾构施工状况、施工管理、衬砌背后同步注浆等都会使土体结构的应力应变状态发生较大变化。

(9)

式中：C =K (θ _0.5/90)²，为常数。

以雷达为极点，雷达与干扰机的连线为极轴，建立极坐标系。根据上述讨论，以θ 为自变量，代入不同的数值，绘出D _t 所满足的区域以及D _t 所对应的曲线。由曲线可知，它是以干扰无人机和雷达的连线为轴、两边对称于此线的一个心形曲线。于是压制区为该心形曲线之外的区域，而该心形曲线之内的区域为暴露区，突防机群飞入暴露区内将被警戒雷达发现^[7]。示意图如图4所示，其中P _t =100 kW，G _t =40 dB，K _j =4，σ =40 m²，P _j =100 W，G _j =10 dB，V _j =0.5，K =0.05，H _t =6 000 m。

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图4 突防机群的暴露区示意图

由式(6)，当干扰无人机在20 km处实施干扰时，根据自卫干扰的方程可求得R ₀=16 km，所以干扰无人机有效干扰时间：

t _yx =(R _max-R ₀)/v ₁·60+2

(10)

代入R _max=380 km、v ₁=800 km/h、R ₀=

16 km，得t _yx ≈30 min。综上可以看出，最大暴露半径在90°≤|θ |≤180°，最小暴露半径在|θ |≤θ _0.5/2的范围内。暴露半径受D _j 的影响很大，干扰无人机距离雷达越近，暴露区越小，掩护时间越长。突防机群高度H _t 对D _t 也有较大的影响，当目标高度增加时，暴露区缩小，也就是压制区增大了，此时在无人机的掩护时间相应增加。这是因为此时雷达至目标的距离增大了，而干扰无人机到雷达的距离没有变。

3 结束语

在现有的研究里，对于雷达干扰无人机的研究非常少，针对雷达干扰无人机在作战场景中规划的研究更少，基本没有深入的研究。本文就结合具体的作战场景深入研究2架雷达干扰无人机运用中的时间规划问题，为军事训练提供思路，为以后的研究提供参考，为电子战无人机战术运用提供理论支持^[8]。

参考文献

[1] 魏瑞轩.无人机系统及作战使用[M].北京：国防工业出版社，2009.

[2] 李子杰，郑灿.无人机对陆基预警雷达压制干扰效能定量分析[J].电子信息对抗技术，2010(6):50-54.

[3] 张友兵，黄高明，李仙茂.雷达对抗原理[M].武汉：海军工程大学出版社，2009.

[4] 宋祖勋.无人机数据链对雷达电磁干扰的适应性研究[J].统工程与电子技术，2004(12):1790-1793.

[5] 周武.无人机掩护突防时对雷达的分布式干扰策略[J].电子信息对抗技术，2013(6):63-67.

[6] 魏海永.无人机干扰雷达作战仿真系统研究[J].舰船电子工程，2014(11):94-97.

[7] 程彦杰.无人机分布式干扰对防空雷达探测能力的影响[J].指挥控制与仿真，2014(3):9-12.

[8] 孔祥祯.无人机干扰敌方雷达性能优化仿真研究[J].自动化技术与应用，2018(1):97-101.

Research into The Time Planning of Electronic Warfare UAV Jamming Fixed Station Radar

ZHANG Xin-yu,ZHANG You-bin,LI Xian-mao,GAN Hou-ji

(Navy Engineering University,Wuhan 430033,China)

Abstract :Unmanned aerial vehicle (UAV) has the advantages such as good concealment,low cost and no threat of casualties.It has special advantages in the close jamming.This paper studies the planning problem that the electronic warfare UAV jams fixed station radar during covering the combat aircraft for penetration.Because the flight speed of UAV is largely different from that of combat aircraft and the jamming time of UAV is limited,etc.,the time planning of the UAV is also an important problem.This paper discusses the planning of takeoff time and jamming time of electronic warfare UAV covering the combat aircraft for penetration,provides the time calculation method and typical calculation results.

Key words :unmanned aerial vehicle;electronic warfare;time planning;fixed station radar

中图分类号 ：TN974

文献标识码： A

文章编号： CN32-1413(2019)01-0046-03

DOI :10.16426/j.cnki.jcdzdk.2019.01.011

收稿日期: 2018-07-08

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