一种基于多元矢量合成的单脉冲雷达欺骗干扰方法与流程

本发明涉及电子战雷达对抗技术领域，更具体的是涉及一种基于多元矢量合成的单脉冲雷达欺骗干扰方法。

背景技术：

在现代高科技战争中，电子战已经成为必不可少的重要组成部分，对电子战技术的研究直接关系到雷达技术的发展。电子干扰作为信息化战争中的杀手锏和力量的倍增器，是阻断敌指挥体系、击破敌预警体系的重要手段。特别是对于空中战场，空中制导雷达武器的存在是战斗机生存的一个重大威胁，在众多雷达跟踪制导技术中，单脉冲雷达广泛应用于军事领域，尤其是精确制导领域，单脉冲雷达由于其响应速度快、测角精度高、抗单点源干扰能力强等优势被广泛应用于各跟踪雷达系统中。

现有技术中应用较多的针对单脉冲雷达的干扰方法为多点源干扰，其中非相干多点源干扰有空射诱饵弹、拖曳式诱饵、闪烁干扰、编队干扰等，这类干扰方法虽然应用较广，但只能将对方的单脉冲雷达指引向多点源内部能量质心处，同时具有施放时机把握困难，机动性差等缺点。

而相干多点源干扰可将对方的单脉冲雷达指引向平台物理结构范围之外，而且相对于非相干多点源干扰实施更加灵活、单次施放成本低。但目前相干多点源干扰方法大多只进行单一数学模型验证，缺乏电磁仿真印证，无法模拟干扰平台散射等复杂电磁环境的干扰，无法有效保障干扰方法实施的有效性。因此，我们迫切的需要提高相干多点源干扰实施的成功率。

技术实现要素：

基于以上问题，本发明提供了一种基于多元矢量合成的单脉冲雷达欺骗干扰方法，用于解决现有技术中多元矢量合成干扰实施的精确度不高的问题。本发明通过基于多元矢量合成原理的单脉冲雷达欺骗干扰技术，通过合理配置干扰天线布局和馈电参数，可使比幅法或比相法单脉冲测角雷达同时在方位角、俯仰角方向出现较大测角误差，使对方无法继续实施有效跟踪，并且通过数学模型与电磁仿真模型双重印证，从而可以极大程度地提高多元矢量合成干扰实施的精确度。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种基于多元矢量合成的单脉冲雷达欺骗干扰方法，包括如下步骤：

步骤s1：给定干扰平台模型、干扰天线物理模型、干扰距离、干扰天线布局和馈电参数可控信息；

步骤s2：针对单脉冲雷达测角机制建立干扰数学模型，计算理想条件下雷达产生的测角误差；

步骤s3：建立加载干扰天线的飞行器电磁仿真模型，计算仿真单脉冲雷达产生的测角误差，与步骤s2中的结果对比印证；

步骤s4：根据数学模型与电磁模型仿真的结果实施干扰，或对干扰天线布局、馈电参数进行修正后重复步骤s2-s4。

作为一种优选的方式，步骤s1中所述的干扰天线布局为天线在干扰平台上的安装位置，需要在干扰平台建立空间坐标系，天线位置使用坐标描述，所述馈电参数包括天线馈电幅值与相位信息。

作为一种优选的方式，所述干扰天线的数量大于等于三个，利用任意三个不在同一直线上的干扰天线物理模型组合进行欺骗干扰。

作为一种优选的方式，步骤s2中所述的理想条件是指忽略干扰平台对干扰信号的散射作用。

作为一种优选的方式，步骤s2中所述的单脉冲雷达测角机制包括比幅测角机制与比相测角机制，所述干扰数学模型包括单脉冲雷达和通道信号、单脉冲雷达差通道信号、单脉冲比与测角误差的数学表达式，由干扰天线坐标位置、馈电参数表示，计算理想条件下雷达产生的测角误差具体包括如下步骤：

步骤s2.1：确定干扰天线和单脉冲雷达接收天线角度位置关系；

步骤s2.2：计算单脉冲雷达和通道接收信号与单脉冲雷达差通道接收信号；

步骤s2.3：计算单脉冲比，得到测角误差。

作为一种优选的方式，步骤s3中仿真单脉冲雷达产生的测角误差包括如下步骤：

步骤s3.1：根据干扰天线布局，建立加载干扰天线的干扰平台物理模型；

步骤s3.2：根据干扰天线馈电参数，计算单脉冲雷达接收到的天线辐射场，并根据比幅测角法或比相测角法计算测角误差。

作为一种优选的方式，步骤s4中所述的干扰天线布局的改变可以通过激活不同位置的干扰天线实现。

本发明的有益效果如下：

1、本发明中提出的基于多元矢量合成原理的单脉冲雷达欺骗干扰方法在合理的干扰天线布局及馈电参数下可以使比幅或比相单脉冲雷达同时在方位角、俯仰角方向产生较大测角误差，使干扰平台可以应对来自任意方向的单脉冲雷达的跟踪，将雷达指引至干扰平台之外。

2、本发明中建立的干扰场景数学模型可以快速计算出理想条件下，当前干扰天线布局和馈电参数可以实现的理想干扰效果；建立的电磁仿真模型在数学模型的基础上，考虑了干扰平台散射特性在内的复杂电磁环境对干扰效果的影响，两种模型双重印证，从而可以极大程度地提高多元矢量合成干扰实施的精确度。

附图说明

图1是本发明中基于多元矢量合成原理的单脉冲雷达欺骗干扰技术实施方法的流程简图；

图2是本发明中运-8飞行器模型及坐标系；

图3是本发明中半波长偶极子天线模型；

图4是本发明中方位角方向上，三个干扰天线与比相单脉冲雷达角度位置关系的示意图；

图5是本发明中加载干扰天线的运-8模型；

图6是本发明中接收天线处相位分布中方位角方向相位分布的示意图；

图7是本发明中接收天线处相位分布中俯仰角方向相位分布的示意图。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好地理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例：加载三个干扰天线的运-8飞行器干扰比相法单脉冲雷达。

步骤s1：如图2所示，以运-8飞行器作为干扰平台模型，以飞行器主机翼中点o为直角坐标系坐标原点，x轴平行于主机翼方向，y轴平行于机身方向。如图3所示，以半波长偶极子天线为干扰天线模型，三个干扰天线a1，a2和a3坐标分别为(-15m，0m，0m)，(15m，0m，0m)和(0m，-15m，0m)，馈电信号电压值均为a1＝a2＝a3＝1v，相位分别为δ1＝0°，δ2＝120°，δ3＝240°，干扰距离为r＝1km。

步骤s2：针对比相单脉冲雷达测角机制建立干扰信号数学模型，计算测角误差。

步骤s2.1：确定干扰天线和比相单脉冲雷达接收天线角度位置关系。

如图4所示，以方位角为例计算三个干扰天线与比相单脉冲雷达角度位置关系。其中为雷达视轴转角，分别为三个干扰天线方位角张角，a1，a2和a3与雷达视轴夹角分别为

步骤s2.2：计算单脉冲雷达和通道接收信号与单脉冲雷达差通道接收信号。

比相法单脉冲雷达和通道信号、单脉冲雷达差通道信号在三个干扰天线方向上的增益分别为，

其中sn和dn分别表示在第n个干扰天线方向上，和通道与差通道增益，j为虚数单位，k为自由空间相位常数，da为雷达天线单元间距，fr为比相单脉冲雷达波束函数。进一步得到单脉冲雷达和通道接收到的信号为：

差通道接收到的信号为：

其中fj为干扰天线波束函数，ω为干扰天线信号角频率，s0为和通道在中心点0方向上增益，

s2.3：计算单脉冲比，得到测角误差。

比相法测角雷达的单脉冲比由差通道信号向和通道信号做归一化后取虚部得到：

其中，

α和β分别代表天线a2、a3在雷达方向信号幅值与天线a1在雷达方向信号幅值的比值。δ12和δ13分别代表天线a2、a3与天线a1馈电信号相位差。

由于均很小，所以采取近似，

令

式(1-6)可化为：

其中，

当单脉冲雷达对准飞行器时，此时很小，有k≈1，式(1-9)可近似为：

比相单脉冲雷达方位指示角与单脉冲比关系为：

因此有：

得到方位指示角测角误差表达式：

同理可得俯仰指示角测角误差δθ表达式：

其中θ1，θ2，θ3分别为三个干扰天线俯仰角张角。

根据干扰天线布局与干扰距离，干扰天线张角为：

结合s1中给定的馈电参数，根据式(1-14)与(1-15)计算得到的方位角误差与俯仰角误差δθ均达到无穷大。

数学模型表明，理想条件下，本文提出的基于多元矢量合成的单脉冲雷达欺骗干扰方法可使单脉冲雷达在方位角与俯仰角方向产生很大测角误差，指引雷达指向干扰平台范围之外。

s3：建立加载干扰天线的飞行器电磁仿真模型，仿真单脉冲雷达产生的测角误差，与s2中结果对比印证。

s3.1：根据干扰天线布局，建立加载干扰天线的干扰平台物理模型，如图5所示。

s3.2：根据干扰天线馈电参数，计算单脉冲雷达接收到的天线辐射场，计算得到的接收天线处相位分布如图6所示。雷达视轴附近发生明显相位畸变，根据比相测角机制计算得到测角误差为：

电磁仿真结果说明，本文提出的基于多元矢量合成原理的单脉冲雷达欺骗干扰方法可使单脉冲雷达在方位角与俯仰角方向产生很大测角误差，指引雷达指向干扰平台范围之外，与数学模型相互印证，从而可以极大程度地提高多元矢量合成干扰实施的精确度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。