GBRP雷达反导试验中的真假目标

GBR-P雷达反导试验中的真假目标
马骏声
(中国航天科技集团一院14所,北京100076)
摘要:提出了在反导飞行试验中设计及设置地基雷达初样型(GBR-P)的真假目标以满足雷达技术要求的一些依据和解决办法。使用的设计方法以及被测目标的选定均以“民兵!”的测量任务为前提条件。对于以真假目标及其突防系统的飞行试验作为定型、验收条件的靶场目标特性测量雷达,可为其制定飞行试验大纲和试验要求提供参考与借鉴。
关键词:反导;雷达;国家导弹防御;假目标;电子对抗
中图分类号:TJ761.7 文献标识码:A
True and false targets in the anti-missile test of GBR-P radar
Ma Junsheng
(No.14Institute of the First Research Acadamy,CASC,Beijing100076,China)Abstract:The basi
s and means are proposed for satisfing the GBR-P technoiogy reguirement to design and set the true and faise targets rationaiiy in the anti-missiie test.The design method and target seiected are on the premise of the measure task of Minuteman!,which suppiys reference for fiight test specification and regirement of target meas-urement radar.
Key words:anti-missiie;radar;MD;faise target;EW
1 引言
雷达可信目标-1(RCT-1)的任务就是GBR雷达致力的飞行试验任务。该任务要与GBR-P雷达的测试大纲的内容相结合才能满足试验要求。GBR-P雷达作为MD系统的靶场试验雷达,座落在马绍尔岛中的夸贾林岛上,是一台大型(105m2天线孔径)的X 波段相控阵单脉冲雷达,其作用距离为2000km,具有电子/机械及同时扫描和跟踪的能力。
虽然RCT-1的测量任务是由GBR-P雷达完成的,但其结果可用于对多种作战单元组成的MD武器系统或其它单元。RCT-1引入了美空军再入飞行器应用计划,该计划将利用RCT-1的再入弹头(RV)实施再入等离子效果试验。
RCT-1的试验任务与“民兵!”作战试验(GT-170GM试验弹)结合在一起进行,于1999年2月完成。RC
T-1多目标试验任务使用了“民兵!”洲际弹道导弹的分离释放系统,RCT-1的目标安装于三个弹头中的一个弹头上,“民兵!”作为RV运载器。GT-170GM按照“民兵!”的正常飞行弹道从加里福尼亚洲的范登堡空军基地起飞直至马绍尔岛的夸贾林反导靶场。为了避免与“民兵!”原定的工作程序发生矛盾,RCT-1的目标设置将按原“民兵!”突防系统沿用的释放信号及目标分布图要求进行。RCT-1的再入弹头应能经受得住再入环境的考验,而其它目标则无此要求。
美国陆军空间和导弹司令部联合计划办公室等单位负责这一试验的实施和指挥,本次试验使用的真假目标的载荷系统由弹道导弹防御司令部和Snadia国家实验室研制。
1.1 RCT-1试验目的
计划中的GBR-P雷达试验方案是用于试验与分析GBR-N国家导弹防御作战雷达是否满足MD作战武器系统所提出的各项文件的要求,以及GBR-N雷达自身的技术要求。GBR-P雷达试验方案将提供该设备的有效性评估,要求如下:
(!)基本雷达参数性能的确定,包括:雷达散射截面RCS的测量精度,角测量精度,速度测量精度,绝对距离测量精度,动态范围、距离分辨率,系统灵敏度,付瓣的宽度以及测试"调整"标校等。
收稿日期:2004-10-27
扫描、搜索、跟踪、识别及杀伤评估。
(3)与MD武器系统BMC3之间的信息交换能力,包括:BMC3与雷达之间的任务适应性,飞行目标修正数据的产生与发送,飞行目标图(数据)的产生与发送,提供实时杀伤评估数据以及提供雷达工作状态数据。
(4)GBR雷达分析设备的验证与有效性测试,包括:硬件闭环模拟器和其它模拟器、等效器。
RCT-l试验任务的目标有两种类型,即一般雷达任务的目标和专门雷达任务的目标。其中一般雷达任务的目标是加速并帮助GBR-N雷达的研制以及用于MD武器系统中其它雷达的研制,同时有助于实施并推进MD的试验计划;专门GBR-P雷达任务的目标是试验该雷达的工作性能。
另外,还有一个附加试验,即弹头的再入等离子通讯中断试验(RPE)。其任务是:
(l)评定再入弹头的GPS天线系统的性能,包括:在再入期间由于等离子衰减的信号损耗值以及出现等离子黑障区信号中断周期之后,重新捕获目标的能力。
(2)在夸贾林靶场中应用了C波段的小型地面雷达,它与弹上50W、C波段应答机组成闭环的传输链,进行性能评估。
1.2 RCT-1任务目标
最高目标:T减轻MD武器系统综合飞行试验任务的风险;@支持未来的MD系统的部署决定;@试验证实雷达模型、模拟(仿真)和GBR雷达硬件闭环系统试验台的正确性;@强调在完成GBR-P雷达总体任务的同时,还能帮助完成多目标系统的研制工作;@支持多种目标识别算法的研制。
最低目标:T用GBR-P雷达提供以前没有测到过的、可跟踪的威胁目标信息;@验证l999年关键试验目标的评估;@验证MD武器系统的反突防威胁能力;@强调在完成GBR-P雷达总体任务的同时,还能帮助完成多目标系统的研制工作;@支持多种目标识别算法的研制。
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1.3 GBR-P雷达特殊的RCT-1任务目标
最高目标:T事后对可压缩目标的性能进行识别评估;@对以多目标组成的闭合空间目标为背景的目标性能进行评估;@试验证实雷达模型、模拟(仿真)和雷达硬件闭环试验台的正确性;@强调在GBR-P总体性能测试的同时还能帮助完成目标系统的研制工作;@评估用于大气层外的箔条在大气层内使用的现实性;@收集用于大气层外的箔条在大气层内的
最低目标:T实时获取目标识别的性能;@多目标聚集在一起的性能评估;@评定GBR-P雷达数据记录的能力;@验证MD武器系统反突防威胁的能力;@获取目标外部的传感器的真实遥测数据。
2 RCT-1目标设置
为了符合l997年l2月由GBR-P雷达对RCT-l 提出的技术要求以及遵守“民兵l”导弹系统关于只选择4个可压缩目标的要求,选定的上弹目标为l个再入真弹头、2个硬质轻型诱饵和l个箔条云团及其。Tracor宇航试验室负责制造箔条云团目标,其它目标则由Sandia国家试验室负责生产制造。
(l)小型再入真弹头(SRV)。只有将SRV作为基本飞行目标才能鉴定MD-GBR雷达重要的识别能力。另外,只有SRV才能够满足要求提供的有效载荷和空间。它在RCT-l的清单中被定名为SRV-30l,有关该目标的更详细的情况,如目标特征、尺寸大小等内容,则是保密的。据悉,选择“民兵l”洲际弹道导弹的作为识别真假目标的基准目标是基于以下考虑:一是“民兵l”是所有洲际弹道导弹中弹头尺寸较小的一种,如果GBR-P雷达及其反导杀伤的光电传感器能够对其实施探测、跟踪、识别、瞄准直到碰撞命中的话,那么比它再大的弹头则更能对付;二是只有“民兵l”洲际弹道导弹的弹头上设有弹头突防系统,能释放多目标围绕在弹头附近,形成真假目标。这是根据不同试验目的选择靶弹的一个范例,也是效费比较高的作法。
SRV-30l平台装配了C波段应答机和GPS全球定位系统。它通过遥测系统获取目标动态(即3轴测量系统———角速度、加速度、磁通量)及弹头结构温度的检测数据。GPS转发器的型号为IECBMT-40,输出功率2W,0dB电平接收时的传输距离可达7399km。C 波段应答机的型号为Aydin Vector AV50cm或Vega 366C-2,最小输出功率50W,0dB接收时对上行线的接收距离可达3537km。
(2)小型硬质轻型诱饵(SRLR)。在通用的突防设备中选择SRLR的目的是为了用它来提供飞行动力学的特性。它安装在SRV结构的前向附近,占据弹头的有效载荷和空间,被命名为SRLR-30l和SRLR-302,是目标的重要组成部分。其目标特性与SRV-30l 相近,应用了许多新技术和新工艺。与SRV一样,它的目标特性及尺寸大小等经过专门考虑和设计,都是保密的。
2005(5)马骏声:GBR-P雷达反导试验中的真假目标
的轻质测量设备系统(LWIS),它集中对轻质目标进行惯性定向数据(3个轴强计、3轴角速度、单向加速度)的测量,并测量本体结构温度和检测数据。为得到假弹头在独立进行飞行时的各种姿态和运动特性以及有关参数,LWIS还安装了一台低功率微波遥测发射机。
等待春天的心情(3)箔条云团目标。由常规飞机使用的箔条稍经改装而成,内含有300万片箔条,被切成L、C、X波段的半波振子长度。这些箔条将从SRV-301后部弹射出去,为了达到要求的与其它目标的间隔距离,箔条释放有一段时间延迟。
(4)空军的目标。空军也在这个任务中提交了两
个有效目标。有关这些目标的情况,也是保密的。!"实施方案
由于RCT-1任务是与空军的GT-170GM任务联合进行的,所以它的弹道数据是保密的。完整的RCT-1
有效载荷是由“民兵!”弹道导弹运载器承载,而其自旋稳定可靠来自SRV-301弹头上的自旋控制系统。“民兵!”的控制系统和性能参数的测量均由GBR-P 雷达系统完成。试验中各个目标的释放时间都是经过选择的最佳数据,列于表1。
表#"时间顺序及动作
序号时间顺序/S发生的动作
11旋转分离后的弹头(RV)TM系统(~2g)
2410RCT-1有关目标开始从弹头后部弹射
3416将RCT-1目标进行自旋动作
4430自旋动作完成
5950GBR-P雷达天线仰角置于零度
61050SRLR-301硬质轻型诱饵释放(分离速度:~1.7m/S)
71200箔条目标组合件从SRV-301中弹射出去(分离速度:~4m/S)
81250SRLR-302硬质轻型诱饵释放(分离速度:~1.7m/S)
91450弹头与SRLR-301诱饵之间距离达680m,弹头与SRLR-302诱饵之间距离达340m 101550箔条目标中的箔条开始释放(其目标质心与弹头SRV-301间距为1.4km)111700SRV-301弹头落地
$"分析与看法
(1)GBR-P雷达的RCT-1飞行试验方案是试验设备及其测量项目与反导试验计划相结合的产物。在研制参试飞行目标的要求上,在满足弹头飞行弹道的测量上以及武器研发计划上都需要GBR-P雷达的参与,以达成雷达目标特征测量匹配于被测目标的要求。为了达到搜索数据的目的,研制了低成本的箔条云团目标,并列入了试验目标计划。RCT-1目标计划的意义在于为未来的MD系统试验作准备,为MD系统正式型积累试验数据并用于其修改设计。
(2)SRV-301实际上是“民兵!”洲际弹道导弹多弹头型的一个,它属于比单弹头的尺寸更小的小弹头系列,典型的小型再入弹头的尺寸长约180cm、底部直径约50cm,半锥角约8.0,端头半径约3cm,其RCS<-25dBSm。如果如此小的弹头能在太空中被跟踪、识别并被撞击命中,那么比SRV大的弹头都应该在可拦截之列。这个反导拦截试验中选择真弹头的标准解决了,也就排除了大弹头能否拦截的疑虑。
(3)可能是由于RCT-1目标计划的真假目标的识别难度较大或其它原因,该计划未能在各次实际反导试验中得以实施。实际上试验中所应用的假目标多为充气气球之类的、易于目标识别的假目标。这可在1999年10月开始的第一轮反导试验(即IFT集成飞行试验)内容上得到证实。现在看来,首轮反导试验在某种程度上是用来为布什上台后尽快批准实施MD 计划制造依据的。它形成一个反导拦截难度小一点的客观条件,为反导“表演赛”成功奠定基础。尽管这样,第一轮试验中还是经常出现试验失败的记录。这足以说明“打”试验的难度比人们想象的还大,因此,先易后难、改难为易的试验计划应运而生。IFT飞行试验也好,RCT-1目标计划也好,都应用了
3
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航天电子对抗2005(5)
轴线(和波束最大值)完全对准目标所在方向,此时有
用的误差信号为零。常规方法中的辅助天线输入为
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,改进方法中的辅助天线输入为z2
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。图1是
以和通道主波束静态方向图最大值归一化的和、差通道主波束静态方向图及常规自适应旁瓣对消方法与改进方法中的辅助天线方向图。图2是由辅助天线的信号分量引起的相对测角误差(以波束主瓣半功率点宽度为单位)随干扰入射角度的变化曲线(当干扰处于主瓣区域时,因不在本文讨论范畴之内,故未绘出)。杜润生逝世
从图中不难看出,改进方法中的辅助天线方向图在期望信号方向形成了零陷,从而消除了由辅助天线信号分量引起的测角误差。
图1 方向图曲线
图2 相对测角误差随旁瓣干扰入射角度的变化曲线!"结束语
fpga通过对自适应旁瓣对消用于相控阵单脉冲测角的研究,提出了采用阵列输入经信号阻塞矩阵处理后产生辅助波束的改进方法,仿真结果表明,该方法可有效地消除由辅助天线信号分量引起的测角误差。回
参考文献:
1 李蕴滋,黄培康,郝祖全等.雷达工程学[M].海洋出版社,
美洲虎xk81999.
2 秦忠宇.相控阵雷达的自适应旁瓣对消系统中的几个问题
[J].系统工程与电子技术,1991,13(10):39-44
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(上接第3页)段应答机组成的闭环传输链,同时又在弹头上安装了GPS全球定位系统及C波段信标机,以便得知弹头的弹道数据和确切位置,这在反导拦截试验中有着重要的指导意义。应该指出:无论是弹上应答信标机或是GPS全球定位系统在飞行中的应用,都是为捕获、精确跟踪与命中拦截弹头起到保驾护航作用。
(4)4个独立目标的形成:序号6的1050S时,SRLR-301诱饵从弹头中以1.7m/S的分离速度释放出去,至序号9的1450S时与弹头的间距达680m;序号7的1200S时,箔条目标从弹头中以4m/S的分离速度释放出去,历时350S后,到序号10的1550S时箔条目标与弹头的间距达1400m;序号8的1250S时,SRLR-302从弹头中以1.7m/S的分离速度释放出去,至序号9的1450S时,与弹头的间距达340m。4个独立的目标以弹头SRV-301为中心在1450S的位置排列是:SR-LR-302诱饵在弹头前方340m,SRLR-301诱饵在弹头前方680m,而箔条目标在弹头后方1km。之所以将箔条目标置于弹头后方,其目的之一是其它各个目标在再入前均已进入大气层内,单独观测箔条云在大气层分界处前与后的气动特性变化情况,能够生效的区间,则一目了然;目的之二是该箔条云团是一个由小变大的扩散型目标,即其RCS值是随时间的变化而改变的,它与反导杀伤命中再入弹头的情况有些类似之处,弹头与反导两者相碰撞后的残片也是随着时间的演变而扩散,测量其目标的RCS值及其变化率!RCS则是其中的一项重要目的。回
参考文献:
1 Kent EE,~eniey J,~arper R.Ranar credibie target-1(RCT-1)
fiight teSt:am innovative Soiution for groumd baSed Radar-Pro-totype(GBR-d)teSting[R].ADA355732,1998-11.
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