通信對抗干擾效果評估方法綜述*

周 朋

（海軍91404部隊，河北 秦皇島 066000）

通信對抗干擾效果評估方法綜述*

周 朋

（海軍91404部隊，河北 秦皇島 066000）

為解決目前通信對抗干擾效果評估方法種類繁多，而單個評估方法不足以充分、全面地評估干擾效果的問題，介紹了通信對抗干擾效果評估分類、評估指標以及指標選取原則，研究現(xiàn)有評估方法的評估機理、評估流程，根據(jù)不同干擾效果評估方法的原理依據(jù)、參數(shù)選取、評估效果等特征，對現(xiàn)有典型的通信對抗干擾效果方法進行梳理歸類，提出了通信對抗干擾效果評估研究方向的展望，對通信對抗干擾效果評估發(fā)展具有一定的指導意義。

通信對抗；干擾效果；綜合評估方法；評估體系

0　引 言

通信對抗干擾是指利用通信對抗設(shè)備發(fā)射專門的干擾信號，破壞或擾亂敵方無線電通信設(shè)備正常工作能力的一種電子干擾[1]。而通信干擾效果的評估，是許多軍事專家研究的對象。目前，受技術(shù)水平限制，內(nèi)場仿真試驗評估具有一定的局限性。在外場進行通信對抗試驗中，應用最廣泛的評估方法是利用通信的最終結(jié)果直接評估，這種評估方法準確性較高，但很多情況下無法直接獲得通信結(jié)果，會對干擾效果的評估帶來一定的困難。因此，通信對抗干擾效果評估向基于客觀評估方面發(fā)展。針對上述情況，許多專家提出多種通信對抗干擾效果評估方法[2-5]。本文在前人研究成果基礎(chǔ)上，梳理介紹幾種典型的客觀通信干擾效果評估方法，簡要分析通信對抗干擾效果評估發(fā)展方向。

1　通信對抗干擾效果評估特點

按照評估方法分類，通信對抗干擾效果評估方法可分為定性評估、定量評估和綜合評估三種。定性評估是指由多個專家組成的專家組根據(jù)通信中的某一特征值對干擾效果進行評估，人的主觀因素對判決的準確性影響較大；定量評估（也稱作客觀評估）指在試驗中以某種手段獲取一定量的實際數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)根據(jù)某一特征進行量化，利用量化指標對干擾效果進行評估，是系統(tǒng)分析研究中經(jīng)常使用的方法；綜合評估是指利用定量與定性相結(jié)合的方法進行通信對抗干擾效果評估。按照通信系統(tǒng)中通信接收方信號處理流程，通信對抗干擾效果評估分為基于射頻信號的評估方法、基于中頻信號的評估方法和基于基帶信號的評估方法。本文介紹的幾種方法都是基于輸出信號的定量評估方法。

通信干擾效果評估指標的選取對評估的準確性起到關(guān)鍵的作用。評估指標的選取要遵循一定的原則[1,6]：系統(tǒng)性、簡明性、客觀性、時效性、可測性、完備性、獨立性和一致性。根據(jù)上述原則，一些常用的評估指標如下：

（1）干擾功率。被干擾目標接收到的干擾信號與有用信號功率之比應該大于其對信號正常接收所必須的信干比。

（2）頻域覆蓋率。干擾信號的頻率必須與通信信號的頻率重合，重合程度越高，干擾效果越好。

（3）時域覆蓋率。通信干擾壓制的時間占總威脅時間的比率。

（4）調(diào)制樣式。通過調(diào)制方式的識別和調(diào)制參數(shù)的提取，對干擾效果進行評估。

（5）信息完整度。敵方接收機接收信息的完整程度。評價完整度的指標包括誤碼率、誤字率、任務(wù)未完成率等因素。

每種評估指標只能代表通信被干擾的一個方面，單一的評估方法不能使通信干擾效果的評估達到理想的目的。因此，通信干擾評估指標的組合使用是能夠反映干擾效果評估質(zhì)量的優(yōu)選方法。

2　典型通信對抗干擾效果評估方法

2.1基于調(diào)制識別理論的通信對抗干擾效果評估

調(diào)制是用待傳送信號去控制某個高頻信號的幅度、相位、頻率等參量變化的過程，即用一個信號去裝載另一信號[7]。調(diào)制的基本方法有三種：幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。利用調(diào)制識別理論進行通信干擾效果評估流程如圖1所示?；谡{(diào)試識別理論干擾效果評估的基本思想：利用調(diào)制識別理論選取的特征值作為干擾效果評估的特征值，利用調(diào)制識別的難易程度評估干擾效果。

圖1　通信對抗干擾效果評估流程

通信信號的基本特征值有3種，幅度、頻率和相位。這三個特征值也是通信信號調(diào)制識別技術(shù)的最基本特征參數(shù)，而干擾效果特征值的選取也是以這三個特征值為基礎(chǔ)的。

在通信干擾效果評估中，以包絡(luò)為基準的特征值可以有效識別AM、FM、SSB和DSB通信信號。本文以瞬時信號包絡(luò)為例，簡要介紹特征值的選取。

假設(shè)通信接收信號為：

對于信號S(n)和噪聲N(n)的復信號可以表示為：

（接排）則其包絡(luò)的表達式為：

包絡(luò)的變化帶來信號干擾程度的變化，包絡(luò)的變化程度代表了信號識別的難度。因此，可以用包絡(luò)的變化強度來評估通信信號的干擾效果。接收方接收信號包絡(luò)的瞬時方差為：

因此，可用接收信號包絡(luò)的瞬時方差作為評估干擾效果的特征值對干擾效果進行評估。

基于調(diào)制方式識別理論的干擾效果評估，特征參數(shù)的提取和選擇非常重要。理想情況下，經(jīng)過提取和選擇所得到的特征矢量對不同調(diào)制類型的信號有較好的評估結(jié)果。然而，在實際問題中卻常常不容易找到那些最重要的特征。這使得特征提取和選擇的任務(wù)復雜化，從而成為干擾效果評估系統(tǒng)中最困難的任務(wù)之一。

2.2基于小波理論的通信對抗干擾效果評估

小波作為一門新興的學科，已經(jīng)被廣泛應用到許多領(lǐng)域。小波的主要特點是它能提供一個信號局部化的頻域信息，將各種交織在一起的不同頻率組成的混合信號分解成不同頻率的塊信號，對不同的時間和頻率有不同的解釋[1]。小波分析優(yōu)于傅里葉分析的地方在于，它的時間域與頻率域同時具有良好的局部化特征，即在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時間分辨率，在高頻部分具有較低的頻率分辨率和較高的時間分辨率。這種特性使小波變換具有對信號的適應能力。

常用的基于小波理論的識別方法有基于Haar小波的調(diào)制識別[8]、類Haar小波與數(shù)字信號調(diào)制識別[9]、基于Moelet小波的調(diào)制識別?；谛〔ɡ碚撻_展通信對抗干擾效果評估一般包括如下步驟[1]：

（1）通過小波變換獲取該信號的小波系數(shù)；

（2）通過小波系數(shù)計算干擾效果評估特征值；

（3）根據(jù)一定的門限值，對干擾效果進行判決，大于門限值時，認為干擾效果有效。

這里，小波和特征值的選取都需要遵循一定的條件，文獻[1]中已詳細解析，本文不再贅述。

雖然小波理論近年來被廣泛于語音信號的增強、去噪等方面，并取得很大的成果，但針對語音信號干擾效果的評估與小波變化特性的研究還處于起步階段。小波理論運用到語音信號的評估領(lǐng)域，作為一種新的理論還需時間和實踐的驗證。

2.3基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的通信對抗干擾效果評估

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能而建立的一種信息處理系統(tǒng)[10]。它由大量的神經(jīng)元構(gòu)成，每個神經(jīng)元都具有獨立處理信息的能力。神經(jīng)元對輸入信息進行加權(quán)求和，并在激勵函數(shù)的作用下輸出信息，通過目標輸出和自身輸出之間的誤差，不斷調(diào)整輸入?yún)?shù)與神經(jīng)元之間的連接權(quán)值，直到誤差達到要求的精度為止。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獨特的非線性映射功能能夠解決許多復雜問題，應用領(lǐng)域十分廣闊。

在應用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前，要確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入值。對于通信干擾效果評估，就是確定影響干擾效果的主要因素。通?？梢园凑找韵聨讉€原則來確定主要影響因素[11]：

（1）獨立性，即因素之間應該不是重疊的，甚至應該是不相關(guān)的；

（2）明確性，因素的含義必須清楚；

（3）可測性，即因素具體實現(xiàn)上的可操作性；

（4）可定量化，適合計算、仿真。

在實際應用中，要先建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并用試驗數(shù)據(jù)（樣本集）反復對網(wǎng)絡(luò)進行訓練，獲得知識和經(jīng)驗，得到網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并存儲下來，確定網(wǎng)絡(luò)模型。具體訓練算法流程如圖2所示。

圖2　通信對抗效果評估訓練算法流程

文獻[11]選取接收機靈敏度、干擾信號功率、干擾信號瞄頻精度3個因素的數(shù)值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，選取報文錯組率作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，較好地得到了干擾效果的評估結(jié)果。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性特性為通信對抗干擾效果評估提供了一種新的途徑和措施，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練需要大量的數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出，實際數(shù)據(jù)的獲取可能成為制約該方法使用的主要因素。

2.4其他通信對抗干擾效果評估方法

除上述介紹的典型通信對抗干擾效果評估方法外，國內(nèi)一些學者也提出了利用其他有效算法進行干擾效果評估的方法。它們各自指標選取不盡相同，針對現(xiàn)有方法存在的不足從不同方面提出解決問題的改進辦法，對通信對抗干擾效果評估的研究起到了一定的促進作用。

根據(jù)評估指標的關(guān)聯(lián)特性，岑新龍等提出基于灰色關(guān)聯(lián)分析的通信干擾效果評估方法[6]，建立了干擾效果評估指標。在灰色關(guān)聯(lián)分析的基礎(chǔ)上，將

指標的關(guān)聯(lián)系數(shù)與權(quán)值相結(jié)合，提出了通信干擾綜合評估模型。以權(quán)重的形式體現(xiàn)各個評價指標對整體的影響程度，克服以往權(quán)重賦值主觀性較強的局限，最終以關(guān)聯(lián)度為定量指標來對通信干擾效果進行比較分析。

針對難于獲取發(fā)送方的原始數(shù)據(jù)從而不能進行誤碼率計算的問題，張會等提出基于眼圖分析的數(shù)字通信干擾效果方法[12]，即通過濾波器觀察接收端的基帶信號波形，從而估計和調(diào)整系統(tǒng)性能的一種方法。眼張開的大小表示失真的程度，眼圖特征的變化與誤碼率密切相關(guān)。利用誤碼率與眼圖參數(shù)的對應關(guān)系，給出了基于眼圖分析的數(shù)字通信干擾效果方法。

在通信對抗干擾效果評估方面，還有陸萬宏等提出的一種基于干擾可信賴度的通信干擾效果評估方法[13]，以及付立提出的基于MVDR譜的語音通信干擾效果評估方法[11]。

3　通信對抗干擾效果評估發(fā)展展望

3.1建立內(nèi)外場相結(jié)合的干擾效果評估體系

隨著通信對抗技術(shù)的不斷發(fā)展，電子戰(zhàn)規(guī)模不斷升級。未來戰(zhàn)場電磁環(huán)境將日趨復雜化，單一指標有時無法有效完成對通信對抗干擾效果的評估。目前，大多數(shù)評估方法是在特定環(huán)境下對干擾效果進行評估，且都是針對外場實測環(huán)境，并利用通信效果直接評估。雖然這類方法準確性較高，但對通信達成效果的依賴性較大，對通信對抗干擾效果評估方向的發(fā)展具有一定的制約作用。因此，建立一種合理、科學的評估體系顯得尤為重要。內(nèi)場仿真與外場實測相結(jié)合的干擾效果評估體系正成為一個熱門的研究方向，即將大量的試驗在內(nèi)場仿真試驗室中進行，外場試驗主要用于內(nèi)場仿真試驗結(jié)果的驗證以及內(nèi)場無法完成的試驗。內(nèi)場試驗結(jié)果為外場試驗提供技術(shù)支持，外場試驗結(jié)果為內(nèi)場試驗提供校驗和數(shù)據(jù)庫的建立。這樣，既能利用外場的實際效果，又具有內(nèi)場環(huán)境的保密性強、可操作好的優(yōu)點。

3.2建立通信對抗干擾效果綜合評估方法

目前，多種新研通信干擾裝備都具有多功能、綜合干擾的特點，即可以對同一個通信信號的不同因素進行干擾，又能夠同時干擾多個信號。而無論采取何種方法或者利用哪些評估指標都會存在某些問題或缺陷，單個評估方法不足以充分、全面地評估干擾效果。因此，需要利用綜合評估的方法對通信對抗干擾效果進行綜合評估，即多個綜合算法對多個指標進行客觀、科學的評估，根據(jù)不同干擾裝備的特點，選取不同的指標，進行綜合的評估，以達到較好的評估效果。評估指標的選取可按照第1節(jié)描述的原則。

4　結(jié) 語

隨著通信對抗方向的發(fā)展，對通信對抗效果評估的要求也越來越迫切。本文對通信對抗干擾效果評估特點進行了簡要分析，針對不同評估方法的特征，對現(xiàn)有典型通信對抗干擾效果方法進行梳理歸類。針對單一的評估方法不能全面有效地評估通信對抗干擾效果，建議使用評估指標組合使用的方法對通信干擾效果進行評估。同時，提出重點研究建立通信對抗干擾效果評估體系和通信對抗干擾效果綜合評估方法研究方向的發(fā)展展望，這對通信對抗干擾效果評估發(fā)展具有重要的指導意義。

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周 朋（1989—），男，碩士，助理工程師，主要研究方向為通信裝備試驗。

Overview on Communication Countermeasure Jamming Effect Assessment Method

ZHOU Peng
（PLA Navy Unit 91404, Qinhuangdao Hebei 066000,China）

In order to solve the problem of diverse communication countermeasure jamming effect assessment methods and inadequate assessment countermeasure jamming by single assessment method ,the communication jamming effect assessment type, assessment index and strategy for index selection are described, the assessment theory and mechanics of existing assessment methods, According to the principle, parameter selection, assessment effect of different jamming effect assessment methods, the existing typical communication jamming effect assessment methods are combed and classified,the future research direction for communication jamming effect assessment also suggested. And all this would be of certain significance to the development of communication jamming effect assessment.

communication countermeasure;jamming effect;general assessment method;assessment system

TN912.3

A

1002-0802(2016)-08-01029-05

10.3969/j.issn.1002-0802.2016.08.014

2016-04-22;

2016-07-25

date:2016-04-22;Revised date:2016-07-25