双基地雷达在抗反辐射武器系统中的应用分析精.docx
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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Vol.31No.32009年6月CommandControl&SimulationJun.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:
A
TheappliedanalysisofBistaticRadarinthecountermeasure
systemofAnti-RadiationWeapon
HEXiao-zu,LIUChang-jin
（ArtilleryAcademyofPLA,Hefei230031,China
Abstract:
Nowadays,theradarsystemismeetingmoreandmoreseriousthreatsfromanti-radiationweaponsystem.Thispaperanalyzestheprimarycountermeasuretechnologyadvantagesofanti-radiationweaponandbistaticradarinmoderndefensesysteminbrief,andputsforwardcorrespondingmethodsofarrangingreceivingandradiatingbasesproperly.Accordingtothecalculationandemulation,theresultisthattherateofkillinglowsto0.13byarrangingthebasesproperly.Itshowstheimportanceofbistaticradarandtheperfectforegroundinthefuturemilitaryconflict.
Keywords:
bistaticradar;anti-radiationweapon;anti-attack
在现代战争中,雷达构成了侦察、监视和C4I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≤′2
ρ0.8;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3
ρ′≈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ARMρ′=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]:
min
3
22max
4（
（
（RBRTTRTPGGPRRπβσλ=（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
X
TXR目标
第3期指挥控制与仿真37
与单基地雷达一样,有
minRP=min/（NSBkTnS（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
R
TnSR
T
BRTTRTLLNSBkTF
FGGPRRmin3
222
2max/（4（（（πβσλ=
（4式中,TP为发射基地的发射机输出的功率;TG为发射天线的功率增益;TR为发射基地至目标的距离;RG为接收基地天线的功率增益;RR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;minRP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/10
38.1（23
Ws−×;ST为
接收机的噪声温度;nB接为收机检波器前的噪声带宽;min/（NS为正常检测时接收机输入端所需的最小
信噪比;TF为发射方向图传播因子;RF为接收方向图传播因子;TL为发射损耗;RL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（RTRR的最大值,而并非单基地情况下的最大距离max（MR,（RTRR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（RTRR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
LRTRRR≤−LRTRRR≥+（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。
此时,平面探测范围是接近椭圆状的Cassini卵形线（如图5所示。
至于空间探测范围,理论上说应是卵形线以基线为轴的旋转体,这是未考虑接收与发射空间匹配,并把接收天线与发射天线都看成是全向性的情况。
此外,双基地雷达较单基地雷达而言,在前向散射区（即双基地角135°<β≤180°的雷达截面积
（βσB明显增大,对于探测象ARM一样的点目标更
能发挥出其优势。
因此,在布置双基地雷达的收发基地时要考虑上
述几个主要因素,进行合理搭配布置,尽可能做到对
ARM告警时间早、安全性能好、覆盖范围广等。
2.3示例分析
针对双基地雷达的收发基地经合理布置后在对抗
ARM优势所在,现以某海岸为例模拟布置双基地雷达
进行警戒探测,对抗ARM的情况,如图6所示。
将双基地雷达的接收机布置在前沿海岸,在满足
双基地雷达几何及能量关系的情况下,将发射机布置
在远离前沿后方约100km处。
假设来袭敌机为一架A
型战机,发射一枚第三代B型高速反辐射导弹预攻击
我雷达发射机。
根据资料,A型战机的飞行速度≈机V2
马赫,发射反辐射导弹时设飞行高度10kmh≈,在此高度上B型反辐射导弹的最大射程为80km,飞行速
度≈弹V3马赫,接收机最远探测距离30kmr≈,接收机从发现到检测出敌战机的反应时间为10s,敌机发射
ARM后我方也要10s才能检测出ARM进行告警,通
过组网技术及传感器数据融合技术应用后,从接收机检测出目标到告警第一、第二、第三火力摧毁区的时间分别只需3s、6s、9s。
ARM的飞行轨迹为直线指向雷达发射站（如图5所示,是正向多普勒频率[4-5]。
设敌用B型反辐射导弹攻击我雷达发射站的距离约为60km,敌A型战机势必只能在进入我方接收机纵深40km时才能发射反辐射导弹攻击我方发射站,在这40km处我方将之设为第一火力摧毁区,设置地对空导弹拦截进入该区的战机;在第一火力摧毁区后30km为第二火力摧毁区,在该区内设置高能激光武器用以拦截第一火力摧毁区未能摧毁战机而发射的反辐射导弹;在第二火力摧毁区后至接收机30km为第三火力摧毁区,在该区内设置密集阵火炮及高重频脉冲激光武器用以拦截第二火力摧毁区未能摧毁的反辐射导弹。
敌机从被检测出到进入第一火力摧毁区的时间
11032st=≈（6
图5Cassini卵形线
最大距离Cassini卵形线
38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
敌机经过第一火力摧毁区的所需的时间为
st60334
21000402≈××=（7
从接收机检测出敌机到告警第一火力摧毁区的告警时间为3s,第一火力摧毁区的地对空导弹系统做好攻击准备的反应时间约为30s。
这说明只要敌机进入第一火力摧毁区1s后,我地对空导弹就可对其进行拦截,拦截时间约为59s,飞机的被击毁概率≈1P0.4。
若敌机在第一火力摧毁区未被摧毁,发射反辐射导弹通过第二火力摧毁区所需的时间为
330s23334
t≈××=（8
从接收机检测出敌机到告警第二火力摧毁区的告警时间为6s,从敌机发射ARM后我方要10s才能检测出ARM,第二火力摧毁区的高能激光武器系统（在反辐射导弹对抗系统中,可供使用的主要是氟化氚化学激光器等做好攻击准备的反应时间也约为30s。
这说明只要敌机一发射反辐射导弹进入第二火力摧毁区,我高能激光武器只要在一检测出敌ARM后就可对其进行拦截,除去检测时间,拦截时间约为20s,导
弹的被击毁概率≈2P0.4。
若反辐射导弹在第二火力摧毁区未被摧毁,通过第三火力摧毁区射向发射机所需的时间是
4330stt≈=（9从接收机检测出敌机的第一时间告警第三火力摧毁区的告警时间为9s,第三火力摧毁区的密集阵火炮（密集阵系统发射的炮弹形成一个扇面,足以拦截来袭的反辐射导弹及高重频脉冲激光武器（高重频脉冲激光是将反辐射导弹的激光近炸引信提前引爆就做好拦截准备,准备时间为30s。
那样的话我方一检测出敌ARM,告警第三火力摧毁区的告警时间为3s,密集阵火炮可在反辐射导弹进入第三火力摧毁区前5s就布置好火力网对其进行拦截,高重频脉冲激光在反
辐射导弹一进入第三火力摧毁区就对其进行拦截,拦截时间都约为30s,导弹的被击毁概率−≈12P0.6×0.6=0.64。
综上,双基地雷达发射机被杀伤概率为
（（（123111PPPP−−−≈ii杀伤=0.13（10
由此例可以看出,通过合理布置双基地雷达的收
发基地,经过多个阶段的有效防御后,在受反辐射导弹打击下的双基地雷达发射机的生存能力得到很大提高,被杀伤概率明显降低,若再配合发射机处的诱骗、机动、干扰等技术的话,雷达的抗摧毁能力将得到进一步提高。
3结束语
目前,反辐射导弹（ARM已成为雷达生存的最大威胁之一,随着反辐射导弹技术的发展,要对其进行对抗的难度将越来越大。
经过本文分析与验证,双基地雷达在其抗反辐射摧毁方面与单基地雷达相比有着明显的优势。
通过双基地雷达收发基地的合理布置及多阶段的有效防御,雷达受ARM的杀伤概率大大降低,生存能力大大提高。
相信在未来的军事斗争中,双（多基地雷达将越来越广泛地被运用并发挥出重要作用。
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图6双基地雷达布防示意图
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