双基地雷达在抗反辐射武器系统中的应用分析(精)

第 31卷第 3期指挥控制与仿真 V ol.31 No.3 2009年 6月 Command Control & Simulation Jun.2009 文章编号:1673-3819(200903-0035-04双基地雷达在抗反辐射武器系统中的应用分析何晓卒,刘昌锦(解放军炮兵学院,安徽合肥 230031摘要:针对当前雷达系统受反辐射武器系统的威胁越来越严重的问题,分析了双基地雷达在现代防御体系中抗反辐射武器系统的优势及主要技术,并提出了采用合理布置双基地雷达收发基地对 ARM 加以对抗的措施。

通过模拟计算得出收发基地经过合理布置后的双基地雷达,受 ARM 的杀伤概率会降至 0.13,这充分说明了双基地雷达在未来军事斗争中有着显而易见的作用及可观的发展前景。

关键词:双基地雷达;反辐射武器;抗打击中图分类号:TN953 文献标识码:AThe applied analysis of Bistatic Radar in the countermeasuresystem of Anti-Radiation WeaponHE Xiao-zu, LIU Chang-jin(Artillery Academy of PLA, Hefei 230031, ChinaAbstract: Nowadays, the radar system is meeting more and more serious threats from anti-radiation weapon system. This paper analyzes the primary countermeasure technology advantages of anti-radiation weapon and bistatic radar in modern defense system in brief, and puts forward corresponding methods of arranging receiving and radiating bases properly. According to the calculation and emulation, the result is that the rate of killing lows to 0.13 by arranging the bases properly. It shows the importance of bistatic radar and the perfect foreground in the future military conflict.Key words: bistatic radar; anti-radiation weapon; anti-attack在现代战争中,雷达构成了侦察、监视和 C 4I 系统的重要环节,发挥着至关重要的作用。

因此雷达也成了现代高技术战争中敌方袭击的首要目标,而雷达系统是否能承受敌方打击并生存下来,已经成为防御体系是否有效并可能决定战争胜败的关键因素。

在电磁环境日趋复杂的情况下,进攻性武器单靠电子干扰的软杀伤手段, 已难以摆脱雷达的“ 跟踪盯梢” 。

因此, 许多国家加紧发展摧毁雷达的硬杀伤武器——反辐射武器。

利用雷达的电磁辐射,反辐射武器对雷达进行寻找、跟踪直至摧毁,对雷达的生存构成了严重的威胁,人们积极探讨各种对策,结果发现了双基地雷达的潜在优势,它能大大提高雷达在反辐射武器打击下的生存能力, 在对抗反辐射武器中更是有其独到之处。

1 双基地雷达的概念一般的雷达是单基地的,即发射机和接收机安装在一起,且通常共用一个天线(如图 1所示。

而双基地雷达是将发射机和接收机分别安装在相距很远的两个站址上的雷达系统(如图 2所示。

双基地雷达的结构与单基地雷达相比较为复杂, 双基地雷达系统的探测范围与系统的几何配置关系极其密切。

为了完成对目标的定位,它们除了具有一般单基地雷达的收、发和信号处理功能之外,还需用数字波束形成技术和脉冲追赶式扫描方法解、数据链和收稿日期:2008-10-04 修回日期:2008-11-26 作者简介:何晓卒(1982-,男,江苏昆山人,硕士研究生,研究方向为通信与信息系统。

刘昌锦(1957-,男,教授,硕士生导师。

原子钟解决收、发之间的空间、时间和相位的“ 三大同步” 问题。

可以说, 双基地雷达是现代各种高技术的综合系统,它采用了雷达、通信、导航、电子对抗和数字计算机等方面的先进技术。

2 双基地雷达抗反辐射武器措施分析 2.1 在抗反辐射武器中的优势反辐射武器打击雷达时是破坏力很强的“ 硬杀伤” , 除了摧毁雷达阵地外, 它还能杀伤雷达操作人员, 迫使对方重新装备或长时间维修,使雷达在作战中不36 何晓卒, 等:双基地雷达在抗反辐射武器系统中的应用分析第 31卷能有效地发挥作用,从而使防空武器和其他有关武器失效。

由此看出,雷达在反辐射武器打击下的生存能力十分重要。

下面具体分析一下双基地雷达在抗反辐射武器中的优势、采用的主要技术及对抗方法。

考虑到反辐射导弹(ARM 的局限性,双基地雷达具有明显的抗 ARM 优势。

反辐射导弹是通过跟踪雷达发射的电磁波束进行制导而摧毁雷达系统的,双基地雷达使用两个分离基地,发射站与接收站分开设置,其中在战区前沿的接收站是无源的,处在极为隐蔽的地方,它受到敌方电子侦察的概率几乎为零,反辐射导弹只能追踪和攻击发射站。

如果我们能够合理配置发射站,就可以避免反辐射导弹的攻击,增强防御系统的抗摧毁能力。

目前尚无数学公式或通用的标准来评判 ARM 的作战效能和雷达抗 ARM 能力。

我们仍用概率的观点来讨论单、双基地雷达与 ARM 对抗中各方面所处的优势。

设 ARM 对雷达攻击的成功率为 [1]321ρρρρ××=ARM (1 式中, 1ρ为 ARM 或其平台对雷达侦察的概率。

因为无论采用何种作战模式,总要对雷达侦察、识别之后才决定是否进行攻击。

经证实,对单基地雷达有8. 01≈ρ,而对双基地雷达≈′1ρ0.4[2]; 2ρ为 ARM 实施攻击的概率, 一般ARM 首先攻击威胁最大的目标, 制导、火控雷达受攻击的概率比警戒雷达概率大。

根据经验,单基地雷达受攻击概率2ρ≈0.85,而经部署的双基地雷达, ARM 实施攻击的概率≤′2ρ0.8; 3ρ为 ARM 的命中概率。

在近距离上 ARM 对一般的单基地雷达命中概率可达 1,而采取保护措施的雷达,其命中概率将大为降低。

对双基地雷达, 因发射机在后方, ARM 在攻击过程中就遭到拦截, 其命中概率更低。

我们设 ARM 对单基地雷达有3ρ≈0.8, 而对双基地雷达有 3ρ′≈0.6。

根据以上讨论, ARM 对单基地雷达的攻击成功率为 ARMρ=0.80×0.85×0.8=0.55; ARM 对同等技术水平的双基地雷达的攻击成功率为 ARM ρ′=0.4×0.8×0.6=0.26。

可见,双基地雷达在和反辐射导弹对抗中,其生存概率要比单基地雷达强一倍。

另外,在遭到 ARM 攻击后单、双基地雷达所受的损失也是不一样的。

因为单基地雷达收、发在一起, 而且它距指挥中心和战斗单位也不可能太远,一旦被击中,受损失的不仅是一副天线,可能导致整个防空阵地瘫痪,而双基地雷达情况就大不相同,因为发射机远离接收机地和战斗阵地,被击中时只损失一部发射机,双基地接收机还可转换到利用另外发射机继续工作。

虽然我们所作的分析是概念性的,但可肯定地作出结论:双基地雷达与同等技术水平的单基地雷达相比,在抗 ARM 方面有明显的优势,它在未来战争中将具有更好的生存能力和系统冗余度。

2.2 合理布置双基地雷达收发基地在抗 ARM 中的措施分析针对反辐射武器所存在的局限性以及双基地雷达所具有的优势,我们具体地分析一下合理布置双基地雷达收发基地在抗 ARM 中的措施。

双基地雷达区别于单基地雷达最显著的特征就是收发基地能够分开布置,这也是双基地雷达较单基地雷达在抗 ARM 中优势所在。

通过合理地布置雷达的收发基地,能有效地提高雷达的生存能力。

在满足双基地雷达的几何关系的同时,将双基地雷达的接收机尽可能布置于战地前沿,这样就能充分发挥出双基地雷达探测较远超低空目标的优势,根据反辐射导弹从载机发射出并以较高的径向速度(可达 3m 及以上指向雷达站的特点,采用多普勒成像等手段,识别出反辐射导弹的回波或图像, 及早发现来袭的 ARM , 延长告警时间,在 ARM 未能攻击到雷达发射机之前, 引导硬杀伤性武器将其在中途拦截,从而有效地保护雷达的发射机,如图 3所示。

双基地雷达是以收发分置为其本质特征,它的特点都是由于该系统的几何结构引起的,能否合理布置收发基地, 有效地抗击 ARM , 就要清楚双基地雷达的几何结构(如图 4所示及方程。

用类似于单基地雷达方程的推导方法,可以得到双基地雷达方程 [3]:min322max4(((R B R T T R T P G G P R R πβσλ= (2 图 3 硬毁伤拦截示意图ARM 硬杀伤摧毁图 4 双基地雷达几何结构XT X R 目标第 3期指挥控制与仿真 37与单基地雷达一样,有min R P =min /(N S B kT n S (3考虑方向图传播因子和损耗因子的影响后,双基地雷达方程变为RT n S RTB R T T R T L L N S B kT FF G G P R R min 32222max /( 4( ( (πβσλ=(4 式中, T P 为发射基地的发射机输出的功率; T G 为发射天线的功率增益; T R 为发射基地至目标的距离; R G 为接收基地天线的功率增益; R R 为目标至接收基地的距离; λ为雷达的工作波长; (βσB 为目标的双基地雷达截面积; min R P 为接收基地接收机的最小可检测信号功率; k 波耳为兹曼常数 /1038. 1(23Ws −×; S T 为接收机的噪声温度; n B 接为收机检波器前的噪声带宽; min /(N S 为正常检测时接收机输入端所需的最小信噪比; T F 为发射方向图传播因子; R F 为接收方向图传播因子; T L 为发射损耗; R L 为接收损耗。

与单基地雷达不同,双基地雷达在探测目标(包括 ARM 得到的是距离乘积(R T R R 的最大值,而并非单基地情况下的最大距离 max (M R ,(R T R R 取得最大值并不意味着某个值可以很小而另一个值可以很大。

实际上的(R T R R 允许值会受到双基地雷达三角形基本几何关系上的限制,即L R T R R R ≤− L R T R R R ≥+ (5在对空情报的通常运用中,收发站的配置还应符合基线半径小于双基地雷达常数 a 的关系, a 为雷达参数与雷达截面积(βσB 值的综合。