一种水下分布式压制性干扰策略设计方法技术

本发明专利技术涉及一种水下分布式压制性干扰策略设计方法，从水下声纳探测技术的反对抗角度考虑，给出一种更为有效地干扰声纳对本方潜艇探测性能的分布式干扰布置策略。布置策略参数主要包括干扰信号频率、干扰发射功率、干扰距离、干扰压制范围、干扰源最佳分布间隔以及干扰源个数。本发明专利技术从所对抗的探测声纳检测概率入手，给出了一种布置策略的优化方案，可以使有限数量的干扰源产生更大的干扰压制范围，解决了传统的集中式或随机式等布置方法可能造成的干扰资源浪费问题。

A design method of underwater distributed suppression jamming strategy

【技术实现步骤摘要】
一种水下分布式压制性干扰策略设计方法
本专利技术属于水声对抗
，涉及一种针对水下岸基警戒声纳的分布式压制性干扰策略设计方法。
技术介绍
水下岸基声纳探测系统是一种固定水声监测系统，通常布放于近海岸或港口的海底或海山上，是水声对抗技术中的一项重要反潜手段。为了在水下作战时有效对抗敌方水下岸基声纳探测系统，保护处于敌方声纳探测距离内活动的我方潜艇不被敌方声纳发现或跟踪，需要利用噪声干扰器发射大功率干扰噪声降低敌方声纳接收信噪比，从而阻碍其对本方潜艇辐射信号的检测。目前水声对抗领域中传统的噪声干扰方式是使用单部大功率噪声干扰器在远距离对抗敌方声纳，袁延艺及夏志军等人分别在“水面舰艇噪声干扰器对抗潜艇声呐效果”(舰船科学技术,2017,39(21):175-177.)与“噪声干扰器对抗主动声纳有效干扰压制区计算方法”(系统工程与电子技术,2010,34(9):1813-1816.)中分别研究了噪声干扰器在对抗被动声纳及主动声纳的干扰效果。然而这种传统单干扰源的干扰方式干扰区域十分有限，当本方潜艇活动范围较大时不能进行有效掩护；且远距离的传播过程大量消耗了干扰信号的功率，干扰资源利用率较低。因此，需要提出更具有更大压制范围的水下噪声干扰方式。田波等人在“发展中的分布式干扰技术”(航天电子对抗,2004,33(1):41-43.)介绍了一种应用于雷达领域的分布式干扰技术，它是采用多个小功率干扰器近距离干扰的干扰方式，可以形成较大的干扰区域，且距离敌方声纳较近，减少了干扰信号的传播损失，可以有效提高干扰效率。在使用分布式干扰时，干扰器的分布位置对整个系统的干扰效果影响较大，目前已有部分文献针对分布式干扰器的布置方法进行了研究，如蔡小勇等人在“分布式电子干扰系统干扰效能分析与仿真”(海军工程大学学报,2006,18(3):47-51.)中分别对干扰机的线阵及扇形布阵方法的干扰效果进行了研究，但只是对不同布阵方法干扰效果进行比较，而未给出有效的干扰布置策略。
技术实现思路
要解决的技术问题针对传统水下干扰方式的不足，本专利技术提供一种新型的水下分布式压制性干扰策略，能够根据当前可用干扰器资源设计出最优干扰器分布位置，从而使得干扰器在敌方声纳探测区域内形成最大的干扰压制范围，掩护处于该范围内的本方作战平台(潜艇或水面舰等，下称本舰)完成作战任务而不被敌方声纳发现。技术方案一种基于分布式压制性干扰源的协同干扰策略设计方法，用于本方潜艇或水面舰处于敌方岸基声纳系统的探测范围之内的情况，其特征在于步骤如下：步骤1：确定干扰压制范围：根据声纳方程，获得声纳正常探测所允许的最大传播损失；根据传播损失经验公式，求得无干扰情况下声纳对于目标的最远探测距离r0；假设在目标行驶轨迹中，距离敌方声纳距离小于r0的角度范围为θs1～θs2，则分布式压制性干扰的作用范围应包含此角度区间；步骤2：确定干扰信号频率：其中，F1为声纳处理频段，F2为所需掩护的目标辐射噪声频段；步骤3：确定干扰发射功率及干扰距离：根据干扰器类型，干扰发射功率与干扰距离应在干扰器所允许的范围内选最大值；步骤4：确定最佳干扰分布间隔：根据被动声纳方程，写出在主瓣θ0方向上敌方声纳系统刚好能检测到本舰时输入端的信噪比表达式，即检测阈：其中，α(fs,rs)表示传播衰减系数，fs∈FT，S表示本舰辐射噪声功率，g(θ0,θs)表示主瓣对准θ0时目标方向θs上的信号阵处理增益；α(fk,rk)表示传播衰减系数，fk∈FJ，由步骤2确定；Jk表示本舰辐射噪声功率，由步骤3确定；g(θ0,θk)表示主瓣对准θ0时干扰器方向θk上的阵处理增益；N为敌方声纳基阵处的背景噪声功率，假设其为各向同性噪声；求出在θ0方向上使得敌方声纳不能正常探测目标的临界干扰功率：在某一方向上不同干扰器所发信号的功率响应的叠加值为此方向上总干扰功率响应，当所有需要掩护的角度上的干扰功率响应大于临界干扰功率时，分布式干扰可以成功达到掩护本舰逃离的目的；为了尽可能提高干扰资源利用率，需要使干扰器之间的分布间隔尽可能大，从而以更少的干扰器覆盖所需干扰区域，因此最优的干扰情况是在所有角度上各干扰源功率响应之和刚好达到临界干扰功率响应，将其简化为模型：其中，γJ表示有效干扰的角度范围，θmax和θmin分别为步骤1中所求得的所需干扰压制范围θs1～θs2中的最大值和最小值；K0表示本舰最多可提供的干扰源个数，J0表示单个干扰源最大发射功率，γ0表示覆盖目标运动区域的最小角度范围；当求得最大干扰间隔时，若需要干扰的范围给定，可以求出达到干扰要求所需的最少干扰源个数；步骤5：确定干扰器个数：假设干扰源总个数为K，总有效干扰区域为γJ，那么有γJ＝(K-1)θd+2θs；式中，θs表示最外侧两干扰源功率响应无重叠的部分中超过临界干扰功率的范围；若需要掩护的范围为γT，则需要γJ≥γT，即γJ＝(K-1)θd+2θs≥γT；那么根据上式可以求出，当最佳分布间隔为θd，所需掩盖范围为γT时，需要的最小干扰器个数为式中，表示向上取整。有益效果本专利技术提出的一种在水下环境中使用分布式压制性干扰器对抗被动声纳探测系统的最优布置策略设计方法，该策略将敌方声纳成功检测本舰所需的最小干扰功率作为判决干扰成功与否的门限值，以使干扰总功率高于此门限值的连续角度范围最大为优化条件，所得策略可以使得可用干扰器产生最大范围的干扰压制范围，有效节省干扰资源，提高干扰资源利用率。附图说明图1为本专利技术流程图；图2为分布式压制性干扰范围示意图；图3为理想情况下的干扰功率响应示意图；图4为实例一计算所得干扰源位于最优分布位置时的干扰总功率；图5为实例一中采用各种布置策略所得敌方声纳检测结果图；图6为实例二计算所得干扰源位于最优分布位置时的干扰总功率；图7为实例二中采用各种布置策略所得敌方声纳检测结果图。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术方法设计的分布式干扰最优布置策略包括干扰压制范围、干扰频率、干扰发射功率、干扰距离、干扰源最优分布位置以及干扰个数。通过对水下战场态势及本舰规避路线分析，确定分布式干扰压制范围；根据本舰辐射噪声信号频段及敌方声纳处理频段确定发射干扰信号频段；根据可用干扰器参数确定干扰发射功率与干扰距离；然后根据成功干扰敌方声纳所需的临界干扰功率计算干扰器最优分布位置，最后结合干扰压制范围计算所需的最少干扰器数量。本专利技术所采用的技术方案包括以下步骤：S1、确定干扰压制范围：根据无干扰情况下敌方声纳探测区域确定本方舰艇的行驶轨迹中可能会被敌方声纳探测到的部分，其角度范围就是分布式压制性干扰需要作用的范围，如图2所示。根据声纳方程，可以获得声纳正常探测所允许的最大传播损失(优质因数)，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式压制性干扰源的协同干扰策略设计方法，用于本方潜艇或水面舰处于敌方岸基声纳系统的探测范围之内的情况，其特征在于步骤如下：/n步骤1：确定干扰压制范围：/n根据声纳方程，获得声纳正常探测所允许的最大传播损失；根据传播损失经验公式，求得无干扰情况下声纳对于目标的最远探测距离r

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式压制性干扰源的协同干扰策略设计方法，用于本方潜艇或水面舰处于敌方岸基声纳系统的探测范围之内的情况，其特征在于步骤如下：
步骤1：确定干扰压制范围：
根据声纳方程，获得声纳正常探测所允许的最大传播损失；根据传播损失经验公式，求得无干扰情况下声纳对于目标的最远探测距离r0；假设在目标行驶轨迹中，距离敌方声纳距离小于r0的角度范围为θs1～θs2，则分布式压制性干扰的作用范围应包含此角度区间；
步骤2：确定干扰信号频率：其中，F1为声纳处理频段，F2为所需掩护的目标辐射噪声频段；
步骤3：确定干扰发射功率及干扰距离：
根据干扰器类型，干扰发射功率与干扰距离应在干扰器所允许的范围内选最大值；
步骤4：确定最佳干扰分布间隔：
根据被动声纳方程，写出在主瓣θ0方向上敌方声纳系统刚好能检测到本舰时输入端的信噪比表达式，即检测阈：



其中，α(fs,rs)表示传播衰减系数，fs∈FT，S表示本舰辐射噪声功率，g(θ0,θs)表示主瓣对准θ0时目标方向θs上的信号阵处理增益；α(fk,rk)表示传播衰减系数，fk∈FJ，由步骤2确定；Jk表示本舰辐射噪声功率，由步骤3确定；g(θ0,θk)表示主瓣对准θ0时干扰器方向θk上的阵处理增益；N为敌方声纳基阵处的背景噪声功率，假设其为各向同性噪声；
求出在θ0方向上使得敌方声纳不能正常探测目标的临界干扰...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓颉，熊梦尘，景鑫，苗峰，贺红梅，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61