第31卷 第2期2010年6月
制 导 与 引 信GUIDANC E &FU ZE
Vol.31No.2
J un.2010
文章编号:167120576(2010)022*******
周 栋
(上海无线电设备研究所，上海200090)
摘 要：拖曳式诱饵的产生对雷达导引头是一种极大的威胁。文章分析了拖曳式诱饵的干扰机理、设计原则和特点，并根据其特点提出了PD 雷达/光学复合制导、提高距离分辨力、 提前分离谱线等抗干扰方法，分析了这几种对抗方法的优缺点。
关键词：拖曳式诱饵；对抗措施；雷达导引头中图分类号:TJ765.331 文献标识码:A
Counter mea sur e Discussion of Tow ed Decoy
Z H O U D on g
(Shanghai Radio Equipment Research Inst it ute ,Sha nghai 200090,China)
A bstra ct :The towed decoy produced t he huge t hreat to t he radar see ker.In t hi s paper ,t he jamming p ri nciple ,desi gn f undamental ,special ty of TRAD are anal yzed.It brought on seve ral met hods of antijam mi ng ba sed o n TRAD ’s specialt y ,such as compound gui dance of PD radar and optics ,improving di st ance resolving 2power ,separati ng ahead on f requency do 2main.It analyzed t he advanta ge s and disadvant ages of t he se counter mea surement.
K ey w or ds :towed decoy ;count ermea sure ;radar seeker
收稿日期:2010-03-30
作者简介周 栋()，男，工程师，主要从事导引头总体技术和收发系统的研究。
0 引言
拖曳式雷达有源诱饵(Towed Radar Acti ve Decoy ，简称TRAD )是为了对抗单脉冲雷达导引头而产生的干扰样式
[1]
。在现代电子对抗战中,
TRAD 占据着非常重要的战略地位。TRAD 主要用于机载平台保护，通过拖曳线与载机配置在一起，处于导引头的瞬时波束范围内[2]。它能逼真地模拟载机的航速、航向及雷达反射特征，使一 般单脉冲雷达导引头的跟踪系统无法通过运动特性来区分载机和诱饵，形成对导引头的质心转移干扰。采用“舍卒保车”战术，诱饵利用与载机相同的运动特性成功地“欺骗”导引头，提高载机作战时的存活率。为保证单脉冲雷达制导导弹的作战效能，使其能够应对拖曳式干扰的严峻挑战，探索导引头在拖曳式诱饵干扰环境中的抗干扰方法，提高导引头在高对抗复杂战场环境中的适应性。
1 拖曳式诱饵
干扰机理
数据执行保护拖曳式干扰是一种载机外有源干扰，载机通
:1981- 1.1
制 导 与 引 信 第31卷
过光纤拖曳一个有源干扰发射装置转发导引头信号，对导引头实施假目标欺骗干扰[3]。由于诱饵
与载机间的距离较短且两者具有几乎相同的运动特性，在中远距离上，不管是迎头、尾追还是截击，载机回波信号与诱饵干扰信号的多普勒频率之差小于导引头的多普勒频率分辨单元宽度，导引头较难分辨载机回波信号与诱饵干扰信号。因此，干扰信号较容易捕获导引头的跟踪波门。捕获跟踪波门后，载机会通过急转机动形成载机、诱饵、导弹之间的三角态势。在三角态势下，当距离接近时，弹机连线与弹诱连线之间的张角逐步增大。最后，载机将处于导引头波束以外，致使导弹“脱靶”。图1所示为拖曳式诱饵释放的典型过程
。
(a )
载机发现导弹并释放诱饵
(b)载机通
过急转机动形成三角态势
(c)载机逃离导弹波束范围
图1 拖曳式诱饵释放的典型过程
图1(a )中，导弹对载机辐射，载机发现威胁
并释放出拖曳式诱饵。图1(b )中，载机迅速做急转机动，形成载机、诱饵、导弹之间的三角态势。由于诱饵转发信号一般强于载机回波信号，导弹波束中心将更靠近诱饵。图1(c)中，随着距离的接近，弹机连线与弹诱连线之间的张角逐渐增大，最终超出导弹波束张角范围，载机逃离波束范围，导弹跟上诱饵。1.2 设计原则
使用拖曳式诱饵的主要目的是通过对单脉冲雷达导引头的测角系统造成有效干扰，使导引头的角度跟踪系统产生测角偏差，从而躲避导弹的
攻击。为了达到这些目的，在拖曳式诱饵的设计中，对诱饵的工作干信比和拖曳线长度都有一定的要求和约束条件。1.2.1 工作干信比
为了构成诱饵吸引导弹所需要的三角态势，载机应当尽早做急转机动。此外，由于载机对诱饵的电磁波有遮挡，要想获得更理想干扰效果，也需要载机做机动。由于诱饵对导引头信号进行线形放大转发，机动时载机、诱饵对导弹的波程差无法保持固定。若载机和诱饵都在导引头波束范围内且速度、
距离无法分辨，两者将对导引头形成两点源非相干干扰。
秦之声文华奖根据两点源非相干干扰机理，导引头波束中心将对准载机回波与诱饵干扰信号的能量质心，瞄准轴将偏向能量大的点源[4]。因此要保证瞄准轴尽量偏离载机，使载机最终能脱离导引头波束范围，机动形成的角度差应尽量大，诱饵的干信比
应尽量大。1.2.2 拖曳线长度
TRAD 与其他雷达诱饵不同的一点在于它由一根长度固定的拖曳线与载机相连。拖曳线长
度的选取是TRAD 成败的关键。
拖曳线的长度应根据导弹杀伤半径、导引头跟踪特性和诱饵工作干信比来选取。若诱饵干信比为1，拖曳线长度应大于导弹杀伤半径的2倍；若干信比大于1，导引头波束中心偏向诱饵，拖曳
线长度可适当缩短。但是，导引头角度跟踪系统
对诱饵相对于载机的最大横向距离和最大纵向距离提出了限制，如果超过限制，导引头可以从方位和距离上对诱饵和载机进行识别，所以拖曳线长度也不能过长。
因此,TRAD 拖曳线的长度一般选取为90m ～150m 。实际亦是如此，例如：波音767军用运输机的拖曳线长度为91m ～122m ，其他战斗机也是在100m 左右。1.3 特点
和其他雷达诱饵相比,TRAD 有一些特殊之处，有些或许可以成为研究其对抗方法的出发点。1.3.1 对导引头跟踪系统造成角度欺骗
如果导引头无法从速度或距离上分辨同一波束内的载机和诱饵，两者可对导引头形成两点源
1
第2期周 栋：拖曳式诱饵对抗方法探讨
非相干干扰，并对导引头在角度上造成欺骗干扰。受到拖曳式诱饵干扰时，单脉冲雷达导引头的瞄
准轴将位于双点源之间，且始终偏向信号能量大的点源。
即使导引头从速度或角度上分辨出两者，但由于干扰信号功率比载机回波功率要大，根据常规的基于功率的信号检测原理，导引头会选择诱饵进行跟踪，角误差信息仅来源于诱饵，将对诱饵进行角度跟踪。1.3.2 无法单纯从角度上分辨
慰安妇74分队由于载机和诱饵同处于导引头的半功率波束宽度内，所以在跟踪状态下导引头无法单纯从角度上来分辨两者。1.3.3 距离越近弹机、弹诱相对速度差越大
载机和诱饵之间有一根固定长度的拖曳线，诱饵自身不带发动机，只是被载机拖着飞行。在中远距离，弹机连线和弹诱连线的张角较小，弹机相对速度和弹诱相对速度几乎相同，导引头无法从速度上进行分辨。
随着距离的接近，两者对导弹的张角逐渐增大，相对速度差也越来越大[5]。这时如果导引头的速度分辨力较高，进行频谱分析时，将可以观察到单根谱线逐渐分离为两根，进而对两者进行分辨。一般两者速度相差两个速度分辨单元宽度时导引头即可分辨。在理想的三角态势下(瞄准轴与载机飞行方向垂直)，谱线分离距离示意图如图2所示
。
图2 理想三角态势下谱线分离距离示意图
此时，弹机连线与弹诱连线的夹角为α，弹机相对速度等于弹诱相对速度在弹机连线上的分量，即
v -2
Δv =v co s α(1)
式中:v 为弹诱相对速度;Δv 为导引头速度分辨单元宽度;α为弹机连线与弹诱连线的夹角。
因此，谱线分离距离为
R =
R α
=R (α)
=
R d
[1/(1-2Δv/v)
2
起来不愿做-1]
1/2
(2)
式中:R s 为谱线分离距离;R d 为拖曳线长度。小于该距离时，导引头即可从速度上进行分辨。如果不是理想的三角态势，谱线分离距离会更近些；当三者在同一直线上时，导引头就无法从速度上分辨。对于速度分辨力较低的导引头，可能还没有观察到谱线分离，载机已逃离波束范围外，从速度上进行
分辨也就无从谈起。1.3.4 载机回波信号与诱饵干扰信号存在延时
在结构上，诱饵的电路部件分成两部分。只有发射系统这一小部分放在诱饵上，其他大部分电子部件(包括接收、处理控制和供电系统等)都放在载机内，信号通过拖曳线中的光缆传输。这样，诱饵转发信号时刻相对于载机接收导引头辐射时刻滞后了信号在拖曳线中传输的时间[6]。
拖曳式干扰时弹机距离和弹诱距离示意图，如图3所示
。
图3 弹机距离与弹诱距离示意图
图3中，信号往返载机的时间为
t m =
2R 1
c
(3)
式中:t m 为信号往返载机的时间;R 1为弹机距离;
c 为光速。
导引头从发射信号到收到诱饵干扰信号的时间为
t d =
福利乐透型c735
R 1+R d +R 2
c
(4)
式中:t d 为从发射信号到收到诱饵干扰信号的时间;R 2为弹诱距离。
诱饵干扰信号相对于载机回波信号的延时为
Δt =t d -t m =R d +R 2-R 1
c
(5)
式中:Δt 为诱饵干扰信号相对于载机回波信号的延时。
延时最大的情况是迎头攻击时，导弹、载机、诱饵在同一直线上，载机、诱饵等效距离差为拖曳线长度；延时最小的情况是尾追攻击时，导弹、载机、诱饵在同一直线上，延时为零。只要导引头的
1
1s d
tan d
1/cos 2
-11/2
制 导 与 引 信 第31卷
距离分辨力足够高，就有可能从距离上进行分辨。
1.3.5 对光学制导体制的导引头没有干扰作用
雷达型拖曳式诱饵可对雷达制导体制的导引头造成角度欺骗干扰，但对由可见光、红外线构成的光学制导体制的导引头却没有干扰作用。这主要是由于光学制导体制的导引头与雷达型拖曳式诱饵不在一个频段工作。
2 对抗方法
2.1 PD雷达/光学复合制导
由于拖曳式诱饵对光学制导体制的导引头没有干扰作用，所以可以考虑用光学制导体制与PD 雷达制导体制复合的方法来对抗拖曳式干扰[7]。
由于导引头工作在光学体制时探测距离不足，远距离时利用PD雷达体制对高速运动目标的强探测能力进行目标检测与初始跟踪，近距离时再转入光学制导体制进行诱饵、载机的分辨、识别以及载机的跟踪。
这种方法的优点是导引头工作在光学制导体制时完全不受诱饵干扰，可对载机进行稳定跟踪，但也存在系统复杂、硬件成本高的缺点。
2.2 提高距离分辨力
前面提到，载机回波信号与诱饵干扰信号之间存在一定延时，所以可以考虑通过提高导引头距离分辨力的方法来分辨两者。
PD体制导引头可采用脉冲压缩技术来提高距离分辨力。对导引头的发射脉冲采用脉冲压缩技术后，可在保证发射平均功率的前提下，有效提高其距离分辨力，从而使导引头在距离上分选双目标的能力得到加强。只要载机和诱饵处在不同的距离分辨单元内，导引头即可对两者进行分辨。但是脉冲压缩得到的距离分辨单元长度与拖曳线长度处于同一个数量级，尾追攻击时，由于载机和诱饵的视在距离差较小，导引头有可能还是无法分辨两者。
高距离分辨(H RR)体制可得到比拖曳线长度小一个以上数量级的距离分辨单元长度。相比PD体制采用脉冲压缩,H RR体制从距离上进行分辨将更有优势。在RR体制的距离分辨力下，载机将表现为占据多个距离分辨单元的大型
体目标，而诱饵始终处在单个距离分辨单元内，这将更有利于导引头进行识别。但是在尾追情况下，特别是三者几乎处于同一直线时，诱饵有可能“隐藏”在载机所占据的众多距离分辨单元中，使导引头无法分辨。
提高导引头距离分辨力的方法相比复合制导，系统结构要简单一些,HRR体制能得到较高的距离分辨力。但是不管是脉冲压缩还是高距离分辨都依赖于弹载频率综合器的性能，对频综器要求较高，而且
在尾追情况下导引头有可能还是无法分辨。
2.3 提前分离谱线
载机释放诱饵后，会横向做急转机动，与导弹之间形成三角态势，这就为导引头从频域上进行分辨提供了条件。以下从理想的三角态势来进行分析。
上面提到了理想三角态势下载机与诱饵的谱线分离距离。对一些速度分辨力差的导引头而言，该距离是不够的，往往还没接近到该距离，载机就已逃离波束范围。所以有必要考虑提前分离谱线的方法。
当导引头发现载机释放诱饵时，采取一定的制导策略，仍然可以在较远的距离分离两者的多普勒谱线。载机刚释放诱饵时，导引头暂时无法分辨两者，瞄准轴将对准两者的能量质心。这时使弹速方向偏离瞄准轴一定的方位角。具体的偏离方向由载机的飞行方向决定，载机向哪个方向飞，弹速方向就偏向波束的哪个方向。例如，载机向左侧移动，弹速方向就偏向波束的左侧。由于诱饵自身不带发动机，只是被载机拖着飞行，这样弹速方向就始终靠近载机一侧而远离诱饵一侧。理想三角态势下非零方位角跟踪时的谱线分离距离示意图，如图4所示
。
图4 理想三角态势下非零方位角跟踪时的谱线
分离距离示意图
当弹诱距离达到谱线分离距离时，小角度下
21
H
第2期周 栋：拖曳式诱饵对抗方法探讨 (小于10°)弹机相对速度可近似为
v′=v cos(β-α)≈v[1-(β-α)2]1/2(6)
陈景润
式中:v′为弹机相对速度;β为弹速方向偏离瞄准
轴的角度;α、β用弧度表示。
弹诱相对速度可近似为
v′-2Δv=v cosβ≈v(1-β2)1/2(7)
则谱线分离距离可近似为
R s=
R d
ta nα
≈R d
α= R d
β-{1-[1-β2)1/2+2Δv/v]2}1/2
(8) 式(8)中，谱线分离距离R s为β的递增函数、Δv的递减函数。可见，想要增加谱线分离距离，一种途径是增大弹速方向和瞄准轴的夹角，另一种途径是提高导引头的速度分辨力。只要增大β以及减小Δv，谱线分离距离将足够远。从谱线分离时刻起，导引头可分别提取两者的角误差。由于弹速方向偏向载机一侧而远离诱饵一侧，此时已可以初步判断：相对速度快、方位角靠近弹速方向的为载机；相对速度慢、方位角远离弹速方向的为诱饵。
随着距离的接近，载机和诱饵的速度差越来越大。由于导引头的速度分辨力经过提高，此时载机将表现为大型体目标，占据多个速度分辨单元，而诱饵始终保持着单点源的特征。
三者之间如果不是理想的三角态势，往往需要更大的β和更小的Δv以达到与理想三角态势相同的谱线分离距离，但是β不能无限增大,Δv 不能无限减小，所以当弹机、弹诱张角较小时导引头还是较难分辨的，当三者在同一直线时，则无法分辨。
这种抗干扰方法系统简单，可根据情况灵活调整参数，但是由于需要较长的信号积累时间，对弹载数字信号处理机的存储容量和运算速度要求较高，而且弹机、弹诱张角较小时较难分辨。
3 结束语
本文讨论了几种拖曳式诱饵的对抗方法，其优点和缺点如表1所示。
表1 几种拖曳式诱饵对抗方法的优点和缺点
对抗方法优点缺点
PD雷达/光学复合制导导引头工作在光学制导体制时，不受雷达型
诱饵的干扰
a)系统复杂
b)硬件成本高
提高距离分辨力a)系统简单
b)HRR体制可获得较高的距离分辨力
a)对频率综合器要求较高
b)尾追情况下有可能无法分辨
提前分离谱线a)系统简单
b)可根据情况灵活调整参数
a)对数字信号处理机要求较高
b)弹机、弹诱张角较小时较难分辨
以上几种对抗方法都多少存在一些缺点，也许无法从根本上解决单脉冲雷达体制的导引头对拖曳式诱饵的抗干扰问题，但是为抗干扰方法的探索提供了方向，为下一步研究打下了基础，具有一定的参考价值。
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