雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗研究*

劉江波

(91404部隊 秦皇島 066000)

雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗研究*

劉江波

(91404部隊 秦皇島 066000)

研究雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗問題。在分析了開展適應(yīng)性試驗重要意義的基礎(chǔ)上,從復(fù)雜電磁環(huán)境對雷達裝備的影響與主要構(gòu)建方法,適應(yīng)性試驗的指標體系、試驗方法與評估方法研究等方面,重點分析了雷達裝備適應(yīng)性試驗研究的主要內(nèi)容,最后針對當前試驗現(xiàn)狀存在的一些問題,對適應(yīng)性試驗提出了一些建議。

雷達裝備; 復(fù)雜電磁環(huán)境; 適應(yīng)性試驗

1 引言

雷達的軍事應(yīng)用十分廣泛,既是對空、對海情報的主要來源,承擔著警戒引導(dǎo)、目標跟蹤、瞄準制導(dǎo)、航行保障等任務(wù),同時又為指揮員作戰(zhàn)指揮以及組織對空對海預(yù)警探測、戰(zhàn)術(shù)機動、火力打擊等行動提供支撐,為指揮員進行戰(zhàn)場態(tài)勢感知和對各種武器裝備作戰(zhàn)使用做出決策提供手段。雷達在復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)能力將直接對作戰(zhàn)的進程甚至結(jié)局產(chǎn)生重要影響。

雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗研究就是在這樣一個背景下提出的,其主要研究目的是對雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)能力進行考核,為雷達裝備的研制和發(fā)展提供對策建議。

2 適應(yīng)性試驗的基本概念

一般來講,環(huán)境適應(yīng)性是指設(shè)備在其壽命周期內(nèi)可能會遇到的各種極端應(yīng)力的作用下實現(xiàn)其預(yù)定的所有功能、性能和必備防破壞的能力,是設(shè)備重要的質(zhì)量特性之一[1]。環(huán)境條件包括氣候環(huán)境、機械環(huán)境、電磁環(huán)境、核輻射環(huán)境、生物環(huán)境、化學環(huán)境、運輸環(huán)境、貯存環(huán)境的噪聲環(huán)境等。電磁環(huán)境適應(yīng)性是指裝備、系統(tǒng)以及平臺受電磁環(huán)境影響時的適應(yīng)能力[2]。

從以上概念中可以看出,適應(yīng)性是一種交互性的表達,強調(diào)通過裝備在特定環(huán)境條件下的響應(yīng)來反映其作戰(zhàn)能力[3]。因此,可以將雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)能力定義為雷達裝備在特定電磁環(huán)境條件下完成作戰(zhàn)任務(wù)的能力。雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗主要考查雷達裝備對各種復(fù)雜電磁環(huán)境態(tài)勢的適應(yīng)能力,在各種復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達裝備各項功能是否正常、各項性能指標能否滿足研制總要求規(guī)定等。

3 雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗研究的重要意義

1) 是作戰(zhàn)能力提升的技術(shù)基礎(chǔ)

對雷達裝備復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗進行研究,就是要通過模擬裝備可能面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境,并在這種環(huán)境條件下測試裝備性能參數(shù),從而弄清楚我軍現(xiàn)有雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)力如何、長處和短處是什么,只有這樣才能有的放矢,為研究如何提高復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達裝備的作戰(zhàn)能力奠定基礎(chǔ)。

2) 是武器裝備發(fā)展的必然要求

我軍雷達裝備的研制起步較晚,裝備性能和美國等發(fā)達國家相比差距仍較大。雷達裝備復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗研究的目的之一就是為雷達裝備試驗鑒定方法改進提供對策建議,使裝備研制方從研制初期就重視裝備的復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性?？梢哉f,雷達裝備復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗研究將從根本上推動雷達裝備的研制和發(fā)展。

3) 是軍隊發(fā)展趨勢的客觀要求

現(xiàn)代幾場高科技戰(zhàn)爭,讓我們看到了和美國等軍事強國之間的差距,也看到了雷達裝備在戰(zhàn)爭中發(fā)揮的巨大威力。因此,我軍要想實現(xiàn)跨越式發(fā)展,必須加緊開展雷達裝備復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗研究,努力提高裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)能力。

4 雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗研究的主要內(nèi)容

4.1 復(fù)雜電磁環(huán)境對雷達裝備性能的影響分析

復(fù)雜電磁環(huán)境是指在一定的空域、時域和頻域上,電磁信號縱橫交叉、連續(xù)交錯、密集重疊,功率分布起伏變化,對相應(yīng)的電磁活動產(chǎn)生重大影響的電磁環(huán)境[4]。戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境對雷達作戰(zhàn)能力的影響主要可分為以下四個方面的內(nèi)容[5]。

1) 影響目標探測的穩(wěn)定性

雷達在戰(zhàn)場上會遇到地物雜波、云雨雜波、海雜波等多種雜波的影響。過強的雜波會使雷達回波的信噪比降低、接收機飽和、雜波頻譜展寬從而導(dǎo)致雷達對目標的探測距離下降、信號處理效果變差。同時由于海上及陸上大氣波導(dǎo)的存在使正常傳播條件下接收不到的、位于視距之外的陸地雜波和海浪雜波呈現(xiàn)在雷達顯示器上從而增加雷達的雜波強度降低雷達對目標的探測能力,造成雷達顯示畫面混亂,出現(xiàn)虛警,導(dǎo)致目標跟蹤不穩(wěn)定。

2) 影響目標信息的真實性

同型號雷達之間產(chǎn)生的相互干擾在頻譜分布上基本重合,突出表現(xiàn)在干擾方向較多且不確定、干擾時段集中和干擾頻段阻塞三個方面,這不僅使雷達的探測能力大幅度降低,無法完成探測任務(wù)還難以確定干擾源方向以至連受干擾的真實情況都不能準確判定。同時來自對手的有源的壓制性干擾、欺騙性干擾和無源的遮蔽式干擾、假目標干擾也是嚴重影響雷達探測性能的主要因素,而高功率微波和反輻射攻擊則是雷達自身生存所面臨的最嚴重威脅。

3) 影響目標航跡處理的可靠性

由于受到戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境的影響,雷達目標航跡處理錄取到的目標點跡中存在大量的虛假點跡,這樣會給準確航跡的建立帶來很大的困難,并且還容易出現(xiàn)“航跡過載”的現(xiàn)象。航跡建立的不準確將會影響航跡的外推與濾波,進而影響目標跟蹤的質(zhì)量,并最終影響主航跡表的生成。航跡處理的不可靠將對雷達在實際作戰(zhàn)時的目標跟蹤、制導(dǎo)攔截產(chǎn)生嚴重影響。

4) 限制了雷達的作戰(zhàn)使用

在戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境條件下,由于己方的各種電子裝備充斥于狹小的戰(zhàn)場空間內(nèi),各種樣式電磁信號交織在一起,大大增加了己方互擾的概率。為了使各種電子裝備協(xié)同工作,同時減低被對手探測的概率必須進行電磁頻譜管控,對雷達的開機時間、開機時長、開機時序進行嚴格的控制,這就限制了雷達在戰(zhàn)場上的作戰(zhàn)使用使其效能發(fā)揮受到制約。

4.2 雷達裝備面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法研究

雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗具有很強的實踐性[6]。為了滿足各類型裝備試驗鑒定的需求,對復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建也有特殊的需求,主要是條件已知,可調(diào)可控,分層分級。在對復(fù)雜電磁環(huán)境分析的基礎(chǔ)上,更加體現(xiàn)試驗設(shè)計的主觀性。

復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建方法有很多,主要包括:全數(shù)字化計算機環(huán)境仿真、內(nèi)場半實物環(huán)境仿真、外場全實物電磁環(huán)境模擬等[7]。

在內(nèi)場試驗中,通常采用全數(shù)字化計算機環(huán)境仿真或半實物環(huán)境仿真的方式,通過控制復(fù)雜電磁環(huán)境的參數(shù)構(gòu)建相應(yīng)的試驗態(tài)勢。這種構(gòu)造方法方便、靈活,具有很高的可重復(fù)性,可較好地適用于開展雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗研究。在外場試驗中,通常采用全實物電磁環(huán)境模擬的方式,用典型裝備構(gòu)建典型戰(zhàn)場電磁環(huán)境。這種構(gòu)造方式能真實地反映實際情況,但是成本較高,可重復(fù)性差,可以作為內(nèi)場試驗的補充,對內(nèi)場試驗結(jié)果進行驗證。

4.3 雷達裝備復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗指標體系研究

雷達裝備對復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗指標體系的研究一方面應(yīng)保留和優(yōu)化原有內(nèi)容,主要是對單個指標的細化深化,增加條件設(shè)置的因素集,提高指標體系的涵蓋能力。另一方面要充分考慮復(fù)雜電磁環(huán)境的影響,增加適應(yīng)性考核的定性和定量描述,從整體角度實現(xiàn)有效融合。

其中,原有的指標主要包括固有技術(shù)性能指標、戰(zhàn)術(shù)性能指標、作戰(zhàn)平臺協(xié)調(diào)能力指標等。對固有技術(shù)性能指標、戰(zhàn)術(shù)性能指標的改進方法主要是在原有的試驗考核方法基礎(chǔ)上,增加電磁環(huán)境條件的設(shè)置。作戰(zhàn)平臺協(xié)調(diào)能力反映裝備在實際裝載平臺上,與己方電子信息系統(tǒng)在使用時的相互協(xié)調(diào)性,這類指標的考核對試驗場地、試驗條件等要求較高,數(shù)據(jù)搜集獲取難度較大,因此主要進行定性分析。

指標體系研究的重點是,針對復(fù)雜電磁環(huán)境對裝備的影響,在指標體系中增加“雷達裝備對復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性指標”,主要從電磁環(huán)境對裝備的影響出發(fā),通過合理的抽取,結(jié)合具體裝備的工作原理和流程,設(shè)置相關(guān)的指標項。

4.4 雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗方法研究

構(gòu)建基于作戰(zhàn)想定的典型電磁環(huán)境,研究雷達裝備復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性指標的試驗方法和數(shù)據(jù)獲取方法,為修訂雷達裝備試驗相關(guān)的標準提供建議。

根據(jù)雷達裝備工作原理及其在未來戰(zhàn)場中面臨的電磁環(huán)境情況,運用工程化的方法,可以從電子對抗偵查環(huán)境適應(yīng)性、電子干擾環(huán)境適應(yīng)性、電子摧毀環(huán)境適應(yīng)性、目標超低空環(huán)境適應(yīng)性和目標隱身環(huán)境適應(yīng)性五個方面,對雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗方法進行研究。

4.5 雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性評估方法研究

在對雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗數(shù)據(jù)進行分析評估時,可以采用圖表、曲線和三維圖形方式[8],對結(jié)果數(shù)據(jù)進行橫向和縱向的比較,分析不同裝備作戰(zhàn)使用特點,相同裝備不同條件下響應(yīng)與規(guī)律,進行指標的一致性驗證,以及為內(nèi)外場試驗結(jié)果的一致性研究提供依據(jù)。

同時,由于指標體系呈現(xiàn)出多層次結(jié)構(gòu),任一層次的能力可能由其多個下層能力聚合而成。因此可以采用層次分析方法(AHP)進行指標聚合[9],并引入基于區(qū)間數(shù)的模糊層次分析法計算各指標的權(quán)重,從而對復(fù)雜電磁環(huán)境下的雷達裝備適應(yīng)能力進行綜合評估。

5 雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗的研究現(xiàn)狀

當前,我軍雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗研究取得了初步成績,主要表現(xiàn)在以下方面[10]:

1) 研究意識正在增強。

隨著全軍信息化建設(shè)的全面展開,戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境研究的深入發(fā)展,各單位逐漸意識到開展雷達裝備復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗研究的重要性。

2) 相關(guān)試驗正在起步。

近年來,各科研單位、院校和試驗單位都加大了對復(fù)雜電磁環(huán)境研究的力度。部分單位相繼成立了專門的仿真試驗中心等機構(gòu),模擬戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境進行雷達裝備試驗,為雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗研究積累了一定的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

3) 人員訓練正在開展。

各試驗單位逐漸從單一的裝備試驗向試、訓一體轉(zhuǎn)變,在完成試驗任務(wù)的同時,越來越多地承擔起了復(fù)雜電磁環(huán)境訓練任務(wù),定期組織短期培訓,幫助使用單位適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境條件下雷達裝備的作戰(zhàn)使用。

但同時仍存在一些問題:

1) 試驗理論研究明顯落后。

電磁環(huán)境的復(fù)雜性給雷達裝備適應(yīng)性試驗研究帶來了很多困難,各科研單位大都各自為戰(zhàn),沒有形成整體效應(yīng),在復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法、適應(yīng)性指標體系、試驗方法以及數(shù)據(jù)分析等方面的理論研究不夠系統(tǒng)。

2) 試驗條件有限。

復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建難以貼近實戰(zhàn),試驗設(shè)計難以滿足實際作戰(zhàn)需求,部分試驗數(shù)據(jù)難以獲取。

3) 相應(yīng)的考核標準尚未確立。

復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗只作為考察試驗項目,受到試驗條件限制,態(tài)勢設(shè)置較為單一,不能全方位、多層次地考核武器裝備的作戰(zhàn)性能,無法真實反映雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)能力。

6 雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗的發(fā)展趨勢及幾點建議

未來雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗研究的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面:

1) 更加注重頂層設(shè)計,從頂層制定復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達設(shè)計、試驗標準體系,強化科研開發(fā),提高雷達對抗復(fù)雜電磁環(huán)境干擾的能力,從源頭上提高雷達的作戰(zhàn)能力。

2) 建立面向復(fù)雜電磁環(huán)境的裝備研制程序與標準規(guī)范,將電磁環(huán)境效應(yīng)作為裝備研制重要因素進行考量,全面建立電磁環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)標準規(guī)范。

3) 著眼作戰(zhàn)使用需求,著重改進裝備試驗方法,包括復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法、作戰(zhàn)想定設(shè)計等,使試驗設(shè)計更貼近實戰(zhàn),重點考核雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性指標,試驗結(jié)果更有實用價值。

針對目前現(xiàn)狀存在的問題及發(fā)展趨勢,提出以下建議:

1) 抓好雷達裝備的科研立項、研制、考核定型等環(huán)節(jié),將復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性貫穿在裝備全壽命全周期階段。

2) 開展基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法研究,從分析裝備的工作原理出發(fā),結(jié)合過去的試驗經(jīng)驗和數(shù)據(jù),研究開發(fā)復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建和運用方法,構(gòu)建各類型雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性指標體系,并通過進一步試驗對該指標體系進行完善。

3) 構(gòu)建配套齊全的試驗設(shè)施,重點是試驗與評估需要的基礎(chǔ)設(shè)施,建設(shè)能模擬未來可預(yù)見的戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境,嚴格測試雷達裝備在此環(huán)境下的作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)、保障能力降級情況,為準確、全面評定雷達裝備綜合作戰(zhàn)性能提供依據(jù),同時,也為未來部隊在戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境作戰(zhàn)使用提供經(jīng)驗。

4) 充分利用各試驗基地的資源,組織相關(guān)人員進行訓練,幫助雷達裝備使用單位了解復(fù)雜電磁環(huán)境,適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境,掌握在復(fù)雜電磁環(huán)境條件下雷達裝備的作戰(zhàn)使用方法。

7 結(jié)語

本文主要研究了雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗,首先闡述了雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下適應(yīng)性試驗研究的重要意義,然后從復(fù)雜電磁環(huán)境對雷達裝備性能的影響、復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法、適應(yīng)性試驗指標體系、試驗方法、評估方法等方面,重點研究了適應(yīng)性試驗需要研究的主要內(nèi)容,最后給出一些合理性的建議,為更好的開展雷達裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性試驗打下一定的理論基礎(chǔ)。

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Radar Equipment Adaptability Test under Complex Electromagnetic Environment

LIU Jiangbo

(No. 91404 Troops of PLA, Qinhuangdao 066000)

Radar equipment adaptability test under complex electromagnetic environment is researched. Firstly the signification of adaptability tests is analyzed, then the influence on radar equipment and the main construction method of complex electromagnetic environment is studied, the index system, test method and evaluation method of adaptability test are also studied. In the end aiming for problems in the current test status, some suggestions for adaptability test are proposed.

radar equipment, complex electromagnetic environment, adaptability test

TN974

2016年9月3日,

2016年10月21日

劉江波,男,碩士,工程師,研究方向:雷達信號處理。

TN974

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.03.019