远程战略弹道导弹在主动段结束后,一般会采取一系列突防措施,逐步释放弹头和突防装置 [6,7] 。突防时,弹头中往往夹杂着假弹头、电磁诱饵箔条和红外诱饵,以及导弹碎片、充气金属涂敷球、反射偶极子、金属涂层锥体角反射器等多种假目标,无论是对成像雷达、激光成像雷达,还是红外探测器都会形成有源和无源干扰,导致雷达和红外探测器“过载”。而且,近程导弹、战术导弹在多弹头分导、头体分离、载荷分离时往往也会释放出弹头、弹体、末级助推装置、载荷和其他分离部件,形成导弹群目标。
弹道导弹可以采用箔条干扰措施进行突防。一般会选择合适的箔条结构形式,保证极化方向、形状(球形、扇形等)、分布位置服从正态分布,箔条指向服从随机分布,箔条间距一般小于高分辨雷达的分辨宽度。在弹头再入大气层前,可随弹头抛洒金属箔条,这些金属箔条长约数厘米,可增大对 X 波段雷达波的反射,在弹头附近造成大片目标,使真弹头隐藏于金属箔条云之中。这样,雷达根本无从分辨哪些回波由真弹头反射。上述突防措施均会对雷达分辨和检测门限的控制造成很大影响,从而干扰对真弹头的探测。
弹道导弹可以采用释放诱饵的干扰措施进行突防。突防中的导弹会有意去模糊弹头和诱饵在雷达和红外传感器中的不同,设计上改变传统弹头的外形,将弹头内的载荷封装于气囊内,释放大量不同形状和尺寸的诱饵气囊,它们与真弹头外部具有同样的金属涂层等。这些诱饵不仅使远程预警雷达和红外传感器无所适从,而且仅仅是诱饵的数量也会很快耗尽有限的拦截弹。重诱饵一般采用姿态控制的可能性较大,也会涂隐身材料。释放的诱饵一般分布在沿弹道方向数十千米、垂直于弹道的径向平面20~40 km 范围内。
导弹突防释放的充气球一般做成弹头形状,为了反射电磁波,其表面可敷以金属网或锡箔带;释放的偶极子反射器造成雷达不能观测和识别弹头目标。这些无源干扰物组成的“云团”宽度可达数十千米,长度达数百千米。
导弹突防过程中形成的群目标有一些共同特点,具体包括如下几点:
(1) 空间分布密集。在雷达一次照射中,径向上可能会检测到多个目标,且距离近;
(2) 高速伴飞。目标高速飞行,运动速度、方向基本一致,因而对回波的多普勒影响基本一致;
(3) 动态演化。箔条、诱饵等干扰目标可能会在短时间内大量出现,释放后在空间上逐渐分散开,箔条、诱饵可能会交互出现,形成群目标的分离与合并。
造成弹头和伴随物形成大量相互靠近的目标,雷达照射时,带来密集复杂的回波,给目标跟踪数据关联带来很大的不确定性。目标间的相互干扰,一方面会增大测量误差,造成多目标误关联,另一方面会造成回波信噪比起伏,导致目标检测的断续,难以维持稳定、连续的航迹。
导弹群目标作为一种极端情况下的多目标,常规的单帧数据关联方法难以取得很好的结果,主要原因如下:
(1) 大量的目标相互靠近,波门技术已经不能排除大量不大可能来自目标的回波,使得关联问题变得复杂,常规方法难以处理;
(2) 常规的“一个目标只关联一个测量,一个测量只来源一个目标”的假设约定不再有效。
多假设跟踪技术在数据关联发生冲突时,形成多种可能的关联假设以延迟关联决定,可有效解决群目标跟踪时的关联混批问题。本书第5章5.2节将详细介绍多假设跟踪技术及其在导弹群目标跟踪中的应用。