網絡雷達對抗系統雷達探測兵力需求優化研究*

周敬博，胡 波，徐鴻羽

（電子工程學院，合肥 230037）

網絡雷達對抗系統雷達探測兵力需求優化研究*

周敬博，胡 波，徐鴻羽

（電子工程學院，合肥 230037）

選取防空為背景，緊密結合網絡雷達對抗系統的性能及配置要求，首先通過優化發射點及接收點到被保衛目標距離、相鄰接收點間距獲取單個探測范圍與任務區域的最大交集、相鄰探測范圍覆蓋任務區無間隙情況下的最小交集，并依據上面研究求取對任務空域完全覆蓋所需的最小發射點及接收點數目；進而考慮藍方行動因素，計算各點兵力以完全覆蓋突襲機群；最終求解系統執行雷達探測任務所需總兵力。

優化，覆蓋任務區，雷達探測，總兵力

0 引言

網絡雷達對抗系統是通過網絡技術將地域上分散的、異地配置的N（N≥1）個發射（干擾）站、M（M≥1）個接收站、1個網絡中心站聯接成一個整體，形成一個時域、空域、頻域協調工作的新型雷達電子戰系統［1］，其組成結構如下頁圖1（a）所示。其中發射站即可發射探測信號也可發射干擾信號，接收站負責對信號的接收和處理，整個系統有有源探測、無源偵察與干擾3種工作模式。

本文選取典型背景，以紅方運用網絡雷達對抗系統保衛目標不被藍方突襲機群轟炸為目的，緊密結合系統的性能及配置要求，首先通過優化發射點及接收點到被保衛目標距離、相鄰接收點間距獲取單個探測范圍與任務區域的最大交集、相鄰接收點探測范圍覆蓋任務區無間隙情況下的最小交集，并依據上面研究通過粗算和仿真求取對任務空域完全覆蓋所需的最小發射點及接收點數目；進而考慮藍方行動因素，計算各點的兵力以完全覆蓋突襲機群；最終求解系統執行雷達探測任務所需總兵力。

1 網絡雷達對抗系統的雷達探測任務

網絡雷達對抗系統在防空的不同階段分別執行雷達探測、雷達對抗偵察及雷達干擾3大任務，當來襲機群較密時，還涉及任務的協同。本文重點闡述雷達探測任務。該任務主要應對藍方突防階段，即圖1（b）中的AB段。在此時間段內網絡雷達對抗系統主要對藍平臺進行探測，并對探測結果進行初步分析，形成空情情報。雷達探測任務區的面積為：

式（1）中，Ωrs表示雷達探測區域，LOA為雷達探測搜索線到被保衛目標距離（km），LOB為雷達對抗偵察任務起始線到被保衛目標距離（km），△準為網絡雷達對抗系統的作戰任務責任區（°）。

2 發射點及接收點數目的優化模型

針對紅方任務，系統一般采用中心環形的配置方式。以被保衛目標為中心建立坐標系，設發射點坐標為P，接收點坐標為Qi。為實現以最小的發射點及接收點數目實現對空域的完全覆蓋，首先優化發射點及接收點到被保衛目標距離LPO，LQiO使探測范圍與任務區域交集最大；其次優化相鄰接收點間距LQiQi+1使相鄰接收點探測范圍覆蓋任務區無間隙情況下交集最??；進而依據上面研究粗算出接收點數目；最終將粗算數目按如上所求間距及夾角配置，看是否滿足任務要求，如果滿足，則粗算數目就是所需接收點數目Nrsm，如果不滿足，再增加一個接收點必可滿足任務。整個優化模型如圖2所示。

2.1 優化發射點及接收點與被保衛目標的間距求取

2.1.1 探測范圍覆蓋任務區域的面積模型

以被保衛目標作為原點，任務區域的中心分割線為y軸建立坐標系。P（xlau，ylau）表示發射點坐標，Q（xrec，yrec）表示接收點坐標，依據坐標系可求出任務邊界及探測范圍邊界的方程，方程聯立可求得邊界交點（xi，yi）i=1，2，3，4。根據坐標用距離公式可求得邊長，依據邊長長用余弦定理求得相應角度。

如圖3所示，對覆蓋區域的面積進行分塊求解。則探測范圍覆蓋任務區域的面積為：

其中：

2.1.2 間距優化模型

2.1.3 模型求解算法

2.2.1 相鄰探測范圍覆蓋任務區域交集的面積模型

根據式（3），可得出S6到S10的計算模型，則相鄰探測范圍覆蓋任務區域交集的面積為：

其中：

2.2.2 間距優化模型

相鄰探測范圍共同覆蓋任務區域的面積為：

2.2.3 模型求解算法

2.3 接收點數目的粗算模型

2.4 接收點數目的精確模型

因為任務區域形狀的特殊性，有時會出現如圖6所示情況。這種情況下，雖然所求無誤，但在邊界處會發現本以為在任務區內的探測范圍覆蓋到了任務區外而無法完成對任務區域的完全覆蓋。所以粗算過接收點的數目后，必須將所得數目按最優間距配置后仿真看是否能將任務區完全覆蓋。如果完全覆蓋任務區域，則所需接收點數目為：

如果未完全覆蓋任務區，再增加一個接收點必可滿足任務：

3 各發射點及接收點兵力計算模型

在第2節已經從空域的角度對發射點及接收點的數目進行了優化，本節要考慮藍方行動的因素計算各發射點及接收點的兵力。

根據藍方行動計算偵察兵力要考慮藍方編隊，隊形及我方系統作戰能力的綜合影響。在剛才已經根據藍方的編隊及攻擊方式對藍機數進行了求解，發射站可同時探測平臺個數為lt，接收站可同時處理信號個數為lr，系統發現概率為Prs［4］，則各發射點及接收點所需兵力為：

4 探測總兵力計算模型

探測總兵力包括完成任務所需發射站數目及接收站數目。當系統采用中心環形配置方式對平臺進行偵察時，發射點的個數為一個，則發射點的兵力數即為所需發射站的個數，發射站的兵力計算模型為：

接收站個數為接收點的數目乘以各接收點兵力，計算模型為：

j為0或1，具體情況見第2節。

5 示例分析

網絡雷達對抗系統要在120°范圍內有效探測來襲目標?！袄走_探測搜索線”距目標距離為300 km，“探測終止線”距目標距離為200 km。

發射站的發射功率為100 W，天線的波束寬度為30°，天線活動的方位為90°，增益為33 dB；接收站的帶寬為2 MHz?？紤]到防止附帶損傷、暴露被保衛目標及便于指揮的問題，配置時上級一般要求發射站距目標的距離控制在3 km～10 km，接收站距目標的距離控制在10 km～50 km。

根據情報積累，藍方突襲機群由若干個3機小編隊組成，編隊內采用楔形隊形，各機間隔一般為300 m～700 m，各編隊從3個方向攻擊目標，相鄰編隊之間間隔為60 km，同一方向上編隊起飛時間間隔為10 min，飛行速度為800 km/h。

5.1 發射點及接收點數目的優化

從仿真中可以看出，發射點據目標10 km，接收點據目標50 km時面積最大。通過式（3）可求得單個探測單元覆蓋任務區域的最大面積：

（3）接收點數目的粗算

由式（9）計算可知，接收點粗算的數目為：

（4）精確接收點的數目

仿真將所得數目按最優間距配置后看是否能將任務區完全覆蓋，如圖9所示：

從圖9可以看出，探測范圍沒有完全覆蓋任務區域，此時再增加一個接收點必可滿足任務：

5.2 計算各發射點及接收點兵力

根據式（11），可求得各發射點及接收點所需兵力為：

5.3 探測總兵力的計算

探測總兵力包括完成任務所需發射站數目及接收站數目。根據式（12），可求得發射站數量為：

接收站個數為接收點的數目乘以各接收點兵力，根據式（13），可求得接收站數量為：

6 結束語

網絡雷達對抗系統實現了雷達與雷達對抗一體化，是雷達系統與雷達對抗系統發展的新趨勢。本文選典型背景，緊密結合系統的性能及配置要求，在對網絡雷達對抗系統覆蓋雷達探測任務區面積建?；A上，通過優化配置及仿真得到完全覆蓋任務空域所需最小發射點及接收點的數目；進而考慮藍方的行動因素，計算各點的兵力以完全覆蓋突襲機群；最終求解系統執行防空任務所需總兵力。但對于系統執行其他任務所需兵力還有待進一步研究。

［1］姜秋喜.網絡雷達對抗系統導論［M］.北京:國防工業出版社，2010.

［2］章桂永，胡波.空中進攻作戰電子對抗兵力需求分析［J］.艦船電子對抗，2011，34（1）:46-48.

［3］馮廣飛，謝軍偉.基于距離和定位的雙/多基地雷達定位精度分析［J］.現代防御技術，2011，39（2）:65-68.

［4］韓國璽，何俊.基于灰色AHP的網絡雷達對抗系統的綜合效能評估［J］.中國雷達，2013，27（1）:4-7.

［5］劉方正，祁建清.網絡雷達對抗系統偵察效能評估模型研究［J］.現代雷達，2013，35（1）:29-34.

Optimization Research of Troops Demand for Network Radar Counter-Measure System in Radar Detection

ZHOU Jing-bo，HU Bo，XU Hong-yu
（Electronic Engineering Institute，Hefei 230037，China）

In this article，firstly，through optimizing launch and receive to the secured target distance to obtain the biggest intersection of single detection range and task area，by optimizing adjacent receiver space for adjacent detection range covers the minimum task area without clearance. On the basis of the above research，through thick calculate and simulation to obtain minimum number of launch and receiver full cover the task area.Secondly，consideration facts of the enemy action，calculation the forces of each point to completely cover raids fleet.Finally，the troops of system in radar detection is calculated.

optimizing，covers task area，radar detection，completely troops

E939；O224

A

1002-0640（2015）10-0060-05

2014-08-03

2014-10-17

國家自然科學基金資助項目（KY09016）

周敬博（1991- ），男，山東德州人，碩士研究生。研究方向：系統建模與仿真。