雷達(dá)抗干擾性能評價指標(biāo)體系及發(fā)展趨勢*

李亞南，韓壯志

（軍械工程學(xué)院，石家莊 050003）

雷達(dá)抗干擾性能評價指標(biāo)體系及發(fā)展趨勢*

李亞南，韓壯志

（軍械工程學(xué)院，石家莊 050003）

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)面臨著更為復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境，亟需建立一套雷達(dá)抗干擾性能評價指標(biāo)體系來指導(dǎo)雷達(dá)ECCM的測試評價工作。介紹了雷達(dá)抗干擾指標(biāo)體系的指導(dǎo)思想和常用指標(biāo)的選取，分析總結(jié)了現(xiàn)有的指標(biāo)體系。最后，通過對目前研究中存在的問題的分析，預(yù)測了抗干擾指標(biāo)體系未來發(fā)展的趨勢。

雷達(dá)抗干擾，指標(biāo)體系，評價，發(fā)展趨勢

0 引言

隨著電子對抗技術(shù)的飛速發(fā)展，電子戰(zhàn)已成為戰(zhàn)爭中不可缺少的一個重要對抗形式。在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中，雷達(dá)對抗水平成為決定現(xiàn)代戰(zhàn)爭勝負(fù)的關(guān)鍵因素之一，并在一定程度上影響了戰(zhàn)爭的進(jìn)程和結(jié)局。在這種背景下，如何來客觀、準(zhǔn)確評價雷達(dá)抗干的擾性能已經(jīng)成為當(dāng)前世界各國的研究重點和難點。雷達(dá)抗干擾性能評價不僅是雷達(dá)設(shè)計生產(chǎn)、裝備論證等具體應(yīng)用的基礎(chǔ)，而且對于雷達(dá)在戰(zhàn)場上的使用策略都有著重要的指導(dǎo)作用［1］。

經(jīng)過近幾十年的研究，雷達(dá)界專家對于雷達(dá)抗干擾性能的評價做了大量卓有成效的工作，并取得了重要的研究成果，出現(xiàn)了一些專著［2-3］和大量的學(xué)術(shù)論文［4-9］。但是，隨著科技不斷發(fā)展，更多新型雷達(dá)的不斷涌現(xiàn)，雷達(dá)對抗手段日益多樣化，雷達(dá)所處復(fù)雜電磁環(huán)境產(chǎn)生了新的變化，各種新型復(fù)合干擾的出現(xiàn)使得早期定性的評價結(jié)果已不能滿足需要，這就要求評價結(jié)果定量化、體系化。在這種背景下，就需要建立一個科學(xué)、合理的雷達(dá)抗干擾評價指標(biāo)體系來指導(dǎo)對雷達(dá)抗干擾性能評價，這也是試驗評價抗干擾性能的核心與關(guān)鍵。本文結(jié)合已有的準(zhǔn)則指標(biāo)，介紹了雷達(dá)抗干擾性能指標(biāo)體系的構(gòu)建思想及過程，并對現(xiàn)有的指標(biāo)體系進(jìn)行了歸納總結(jié)。最后分析了指標(biāo)體系未來可能的發(fā)展方向和趨勢。

1 指標(biāo)體系的構(gòu)建

雷達(dá)抗干擾指標(biāo)體系的構(gòu)建一般可分為4個步驟：

①約束條件的確定。約束條件一般包括目標(biāo)能力和需求分析以及評價思想確定等。

②評價指標(biāo)的選取。根據(jù)約束條件，選擇合理的評價指標(biāo)。

③指標(biāo)體系的建立。根據(jù)評價思想，聚類所需的性能參數(shù)，初建指標(biāo)體系。

④指標(biāo)體系的篩選、優(yōu)化。進(jìn)行指標(biāo)的篩選和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，完善指標(biāo)體系。

1.1 體系思想

1）“能力需求”思想

為了滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭聯(lián)合作戰(zhàn)能力的需要，美國建立了聯(lián)合能力集成與開發(fā)系統(tǒng)［10］（JCIDS）。JCIDS針對未來美軍所面臨的挑戰(zhàn)，提出了“需要什么樣的能力來對抗未知威脅”的軍事能力需求分析的方法和流程，明確了由上向下、基于能力的需求生成方法論［11-12］，為美國未來作戰(zhàn)能力體系和武器采購提供了一個概念指導(dǎo)。

2）“試驗規(guī)程”思想

通過對文獻(xiàn)［13-14］和電子裝備綜合試驗的分析研究，可將電子裝備試驗分為作戰(zhàn)能力和靜態(tài)參數(shù)試驗［15］。靜態(tài)參數(shù)試驗指的是對電子系統(tǒng)的靜態(tài)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行試驗；作戰(zhàn)能力試驗指的是對電子系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)、動態(tài)參數(shù)進(jìn)行試驗。“試驗規(guī)程”思想應(yīng)用比較廣泛，適用于各類武器裝備的參數(shù)測量，比較符合試驗設(shè)計和操作人員的習(xí)慣。

3）“功能分解”思想

價值工程學(xué)中功能系統(tǒng)分析技術(shù)（Function Analysis System Technique，F(xiàn)AST）理論認(rèn)為:一個系統(tǒng)的功能，是靠若干項分功能組合而實現(xiàn)，存在上下或并列關(guān)系。根據(jù)不同功能的分系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，將串聯(lián)或并聯(lián)而來的單元作為評價對象，從而判定整個系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。

4）“作戰(zhàn)階段”［1］思想

作戰(zhàn)活動貫穿于各個作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)中，不同作戰(zhàn)階段反映了戰(zhàn)場作戰(zhàn)系統(tǒng)的不同側(cè)重點。這種角度建立的指標(biāo)的體系性就不是內(nèi)涵上的涵蓋關(guān)系，是由不同作戰(zhàn)階段聯(lián)合成完整過程指標(biāo)的關(guān)系。

5）“集成試驗”思想

隨著作戰(zhàn)一體化發(fā)展，集成系統(tǒng)中的單個系統(tǒng)基本都是通過裝備鑒定的武器，“集成試驗”測試就是各個單獨系統(tǒng)集成為一個集體之后所具備的綜合性能，評測它們之間的通信協(xié)作和一體化能力［16］。這種構(gòu)建思想能夠較好地反映集成系統(tǒng)的整體性能。1.2 評價指標(biāo)

抗干擾性能評價指標(biāo)是從不同角度評價雷達(dá)抗干擾性能的具體參數(shù)，性能評價指標(biāo)選取的正確與否，直接會對最終測試結(jié)果的可信度產(chǎn)生影響；在進(jìn)行指標(biāo)篩選、指標(biāo)集構(gòu)建時，評價準(zhǔn)則具有重要參考價值。雷達(dá)抗干擾性能評價準(zhǔn)則有概率、時間、信息以及功率等準(zhǔn)則，在選取指標(biāo)時常常需要綜合運用多種準(zhǔn)則。

1.2.1 評價準(zhǔn)則及其指標(biāo)表現(xiàn)形式

（1）功率準(zhǔn)則，適用于抗遮蓋性干擾評估，通過回波信號與干擾信號的功率之比來評估抗干擾效果，在理論推導(dǎo)和實驗測量都很容易操作，通常用探測距離、抗干擾品質(zhì)因素等功率性的指標(biāo)來表征。該準(zhǔn)則側(cè)重于功率因素，體現(xiàn)了傳統(tǒng)意義上功率對抗的思想，具有一定的局限性。

（2）信息準(zhǔn)則，是從信息熵的角度出發(fā)，引用熵作為壓制性干擾的品質(zhì)特性，進(jìn)而評估可能產(chǎn)生的干擾效果。該準(zhǔn)則理論清晰，計算方法簡便，但需要知道信號的概率分布，這是在雷達(dá)性能測試中難以做到的。

（3）時間準(zhǔn)則，是指根據(jù)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、識別目標(biāo)以及信號處理等反應(yīng)時間的長短來評價武器系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。如果抗干擾措施的效果好，延時將比較小，反之則很大。表現(xiàn)形式主要有雷達(dá)探測時間延遲、截獲跟蹤時間、平均失鎖時間等指標(biāo)。

（4）戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則，是指雷達(dá)通過使用抗干擾措施后對作戰(zhàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響來評估抗干擾效果。戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則通常采用在有、無干擾情況某一戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)發(fā)生變化來度量抗干擾效果。表現(xiàn)形式主要有相對干擾效率、雷達(dá)抗干擾有效度、相對測量精度和雷達(dá)受干擾可用度等指標(biāo)。

1.2.2 常用指標(biāo)

（1）抗干擾改善因子（EIF）

抗干擾改善因子用來表征抗干擾措施對雷達(dá)接收機輸出信干比的改善程度，即：

雷達(dá)抗干擾改善因子可以用來比較各種抗干擾措施的優(yōu)劣，表現(xiàn)了抗干擾措施對雷達(dá)性能的改善狀況。作為雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)，抗干擾改善因子并不能體現(xiàn)出雷達(dá)在干擾條件下的作戰(zhàn)能力［17］。

雷達(dá)抗干擾改善因子是評價雷達(dá)抗干擾性能的常用指標(biāo)，在許多關(guān)于雷達(dá)抗干擾性能分析的文獻(xiàn)中都有應(yīng)用，國內(nèi)雷達(dá)試驗場更是把EIF作為性能測試的重要指標(biāo)來評價雷達(dá)的抗干擾性能。

（2）壓制系數(shù)

壓制系數(shù)KS是指雷達(dá)受到遮蓋性干擾時，檢測概率Pd下降到某一定值時接收機中放輸入端通帶內(nèi)的最小干擾—信號比。

壓制系數(shù)是反映抗遮蓋性干擾性能的重要功率準(zhǔn)則參數(shù)，該指標(biāo)屬于技術(shù)指標(biāo)，可用來衡量雷達(dá)的抗干擾性能。文獻(xiàn)［18］中，遮蓋性干擾評估指標(biāo)和方法都提到該指標(biāo)。在許多文獻(xiàn)中，如文獻(xiàn)［19-20］，都將壓制系數(shù)作為重要的抗壓制性干擾性能參數(shù)來分析研究。

（3）相對自衛(wèi)距離

相對自衛(wèi)距離指雷達(dá)自衛(wèi)距離RAJ與雷達(dá)最大探測距離R0的比值，可用來衡量雷達(dá)的抗壓制性干擾能力，其表達(dá)式為：

相對自衛(wèi)距離能夠比較不同雷達(dá)抗遮蓋性干擾能力的強弱，是表征雷達(dá)抗干擾性能的綜合指標(biāo)，在實際靶場測試試驗中得到了較好的應(yīng)用，是能夠較全面反映雷達(dá)抗遮蓋性干擾能力的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）跟蹤誤差

跟蹤誤差是跟蹤雷達(dá)的主要性能指標(biāo)，當(dāng)干擾信號功率遠(yuǎn)大于噪聲功率時，雷達(dá)測量相對誤差為：

跟蹤誤差變化大小可以用來衡量抗干擾效果的優(yōu)劣，誤差變化越大，表明干擾效果越好，雷達(dá)的抗干擾能力越差。

1.3 指標(biāo)體系篩選優(yōu)化

指標(biāo)體系初建時應(yīng)全方面考慮評價對象，根據(jù)評價思想，聚類所需的性能指標(biāo)參數(shù)，初步構(gòu)建評價指標(biāo)體系。初建的雷達(dá)抗干擾指標(biāo)體系還有較多數(shù)量的評價指標(biāo)，能夠全面反映評價對象的抗干擾性能，但指標(biāo)之間內(nèi)涵相互重疊，存在較高的相關(guān)性。所以需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行指標(biāo)篩選和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。篩選優(yōu)化的方法大致可以分為：

1.3.1 主客觀相結(jié)合的方法

主客觀相結(jié)合的方法將對象分為幾個基本方面，充分利用了試驗測量數(shù)據(jù)，經(jīng)過聚類分析和相關(guān)分析選取代表性指標(biāo)，在融合雷達(dá)專家知識和判斷的基礎(chǔ)上，兼顧了指標(biāo)體系的全面性和代表性，得到反映雷達(dá)真實抗干擾能力的結(jié)果，具有較強的適用性和可操作性。

1.3.2 知識挖掘型的篩選方法

知識挖掘型的篩選方法是在專家主觀評價的基礎(chǔ)上，對抗干擾指標(biāo)信息進(jìn)行了深度挖掘，簡練了評估過程，深入認(rèn)知指標(biāo)數(shù)據(jù)與評估結(jié)論之間的規(guī)律性聯(lián)系，提高篩選效率，實現(xiàn)高效的綜合裝備評估。

1.3.3 數(shù)理統(tǒng)計方法

數(shù)理統(tǒng)計方法主要以雷達(dá)試驗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為指標(biāo)篩選的依據(jù)，利用樣本數(shù)據(jù)的平均數(shù)、聚類分析、主成分分析、正交試驗、模糊數(shù)學(xué)和灰色系統(tǒng)理論的研究計算獲得所需要結(jié)果，使得評估這一復(fù)雜過程變得更加容易。

2 現(xiàn)有指標(biāo)體系分析

2.1 “能力需求”指標(biāo)體系

“能力需求”指標(biāo)體系［21］，通過借鑒美軍JCIDS思想，在對雷達(dá)作戰(zhàn)能力分析、功能需求分析的基礎(chǔ)上，建立評估指標(biāo)體系。基于“需求”構(gòu)建指標(biāo)體系，其指標(biāo)分解最為全面，能夠綜合體現(xiàn)雷達(dá)對抗未知威脅的抗干擾能力。

圖1 “能力需求”指標(biāo)體系

2.2 “試驗規(guī)程”指標(biāo)體系

雷達(dá)的抗干擾性能不僅與采取的抗干擾技術(shù)密切相關(guān)，還與雷達(dá)系統(tǒng)本身的性能參數(shù)也有較大關(guān)系。而雷達(dá)本身的技術(shù)指標(biāo)參數(shù)基本確定不變，易于測量。因此，雷達(dá)抗干擾性能測試將重點關(guān)注戰(zhàn)術(shù)類指標(biāo)，這類動態(tài)指標(biāo)能夠在接近真實的條件下反映雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾能力?；凇霸囼炓?guī)程”思想的指標(biāo)體系［22］比較符合裝備綜合測試人員的習(xí)慣，容易被人接受使用。然而在實際的雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾性能測試中，戰(zhàn)術(shù)能力類指標(biāo)與靜態(tài)參數(shù)指標(biāo)具有較強的相關(guān)性，例如，戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)中的“自衛(wèi)距離”與靜態(tài)參數(shù)中的“發(fā)射功率”等有很強的交叉。

圖2 “試驗規(guī)程”指標(biāo)體系

2.3 “功能分解”指標(biāo)體系

將“功能分解［23］”的思想應(yīng)用到雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾性能評價指標(biāo)體系的建立上，分解得出的子系統(tǒng)都是雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分，減少了遺漏重要指標(biāo)的可能，可以更充分地反映雷達(dá)系統(tǒng)的性能。然而，雷達(dá)系統(tǒng)中有些性能指標(biāo)往往涉及到多個子系統(tǒng)，使得劃分歸類不是很明顯，增大了指標(biāo)體系構(gòu)建的困難度。

圖3 “功能分解”指標(biāo)體系

2.4 “作戰(zhàn)階段”指標(biāo)體系

雷達(dá)在整個作戰(zhàn)活動的不同階段有著不同的側(cè)重點，例如，在“探測搜索”階段關(guān)注的是雷達(dá)的威力范圍與反應(yīng)時間；在“截獲跟蹤”階段關(guān)注的是雷達(dá)的跟蹤精度誤差，反映了雷達(dá)系統(tǒng)整體作戰(zhàn)能力的不同側(cè)面?？梢姡凇白鲬?zhàn)階段”思想建立指標(biāo)體系能夠抓住作戰(zhàn)任務(wù)的重點，比較全面地反映作戰(zhàn)過程中雷達(dá)所應(yīng)具備的抗干擾能力，具有較強的說服力。

3 發(fā)展趨勢分析

雷達(dá)電子抗干擾性能評價是一個極其復(fù)雜的過程，一方面由于雷達(dá)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)就十分復(fù)雜，技術(shù)參數(shù)數(shù)量眾多；在另一方面，雷達(dá)工作過程中含有大量不確定因素，性能往往會受到人為和環(huán)境因素的影響，所以雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾性能測試難以得到準(zhǔn)確評測，迄今為止尚未形成一套統(tǒng)一的評價指標(biāo)體系及測試方法。

圖4 “作戰(zhàn)階段”指標(biāo)體系

通過分析當(dāng)前抗干擾指標(biāo)體系的發(fā)展現(xiàn)狀，可以總結(jié)出未來抗干擾指標(biāo)體系的特點：

1）指標(biāo)體系的完備性，即能夠完全描述體現(xiàn)評估對象的性能；

2）指標(biāo)體系的簡練性，即區(qū)分主次指標(biāo)，避免體系復(fù)雜化；

3）指標(biāo)的可測性，即性能指標(biāo)在具體的測試中應(yīng)該易于獲??；

4）指標(biāo)的獨立性，即指標(biāo)間應(yīng)該不是重疊的，減少多余測試工作；

5）指標(biāo)的明確性，即指標(biāo)定義清晰，避免爭議指標(biāo)。

雷達(dá)抗干擾性能指標(biāo)體系的未來發(fā)展可以分為以下兩個基本趨勢：一種是根據(jù)雷達(dá)類型及其使用環(huán)境的不同，構(gòu)造一套面向應(yīng)用對象的“工具箱”式的評價體系。基于“作戰(zhàn)階段”思想的指標(biāo)體系就是其中典型代表，它根據(jù)不同類型雷達(dá)的不同作戰(zhàn)場景，構(gòu)建了適合當(dāng)前戰(zhàn)情的指標(biāo)體系，這類指標(biāo)體系僅適用于單一場景的雷達(dá)抗干擾性能評價，目的性和應(yīng)用性非常明確。然而這類“工具箱”式的評價體系“因事論事”，缺少統(tǒng)一的指標(biāo)體系基礎(chǔ)，因而適用性較差，難以比較不同場景下雷達(dá)抗干擾性能的優(yōu)劣。

另一種則是在一個統(tǒng)一的理論框架內(nèi)，構(gòu)造一個內(nèi)涵一致、具有向下兼容性的“公理體系”式的評價體系。基于“能力需求”思想的指標(biāo)體系就屬于這一類“公理體系”，它明確了自頂向下雷達(dá)應(yīng)具備的各方面的抗干擾能力，強調(diào)需要什么樣的能力來對抗各種場景下的各種未知威脅，能夠全面體現(xiàn)雷達(dá)對抗未知威脅的抗干擾能力?！肮眢w系”涵蓋了雷達(dá)抗干擾各方面的能力需求，有著良好的通用性，適用于各種雷達(dá)抗干擾性能評價。然而“公理體系”式的評價體系的實現(xiàn)難度大，在實際的測試應(yīng)用中可能難以對指定雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾性能做出準(zhǔn)確的評價，容易陷入適應(yīng)性差的窘境。

從兩種發(fā)展趨勢可以看出：在指標(biāo)體系的構(gòu)建和應(yīng)用中，存在普遍適用性與客觀有效性相沖突的問題。普遍適用的指標(biāo)體系在消除個體之間差異的基礎(chǔ)上將它們的相同點提取出來，綜合了個體所共有的屬性，如果把這類指標(biāo)體系盲目套用到特定情境下具體雷達(dá)裝備上，可能會導(dǎo)致評估測試結(jié)果無法準(zhǔn)確客觀反映個體的真實性能，客觀有效性難以得到保證。從目前科研試驗和裝備測試水平來看，“工具箱”式的評價指標(biāo)體系具有很強的實際應(yīng)用性，符合現(xiàn)代裝備綜合評估的發(fā)展特點，因而具有較大的發(fā)展?jié)摿?；而在目前的理論基礎(chǔ)上，構(gòu)建一套通用“公理體系”式的指標(biāo)體系難度極大，可信度較低，難以被眾人所接受。可以預(yù)見，未來的總體趨勢主要是：結(jié)合實際場景和具體戰(zhàn)情，進(jìn)一步構(gòu)建和發(fā)展統(tǒng)一的基本理論體系，為建立適合的指標(biāo)體系和評估方法提供理論指導(dǎo)與支撐；同時重點發(fā)展面向應(yīng)用對象和具體戰(zhàn)情的“工具箱”式指標(biāo)體系方法。

4 結(jié)束語

隨著信息化的不斷發(fā)展，更多的新技術(shù)將應(yīng)用到在未來雷達(dá)反干擾的研究和發(fā)展中，雷達(dá)抗干擾性能評價的體系和方法正向著完備化、科學(xué)化、合理化和可操作性強的方向發(fā)展?；诶走_(dá)對抗幾十年來的研究經(jīng)驗，在借鑒總結(jié)這些成果的基礎(chǔ)上，與新的測試技術(shù)相結(jié)合，是可以改變雷達(dá)抗干擾性能評價難以評價這一現(xiàn)狀的。

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Study on Index System of Radar Anti-jamming Effectiveness Evaluation and Development Trend

LI Ya-nan，HAN Zhuang-zhi
（Ordnance Engineering College，Shijiazhuang 050003，China）

With the development of electronic countermeasure technology，under the complex electromagnetic interference environment，it is necessary to establish a set of evaluation index system of radar anti-jamming performance to guide the complicated evaluation for test.This paper introduces the guiding ideology of the index system and the selection of commonly used indicators，and analysis the existing index system.Then，aiming at the problems existing in the research，the future development trend of the anti-interference index system is pointed out.

radar ECCM，index system，evaluation，development trend

TN958

A

1002-0640（2015）04-0001-05

2014-03-05

2014-04-07

國家自然科學(xué)基金青年基金資助項目（51107147）

李亞南（1988- ），男，河北鹿泉人，碩士研究生。研究方向：雷達(dá)信號處理。