艦載雷達偵察裝備復雜電磁環(huán)境適應性試驗研究

趙嚴冰，徐　海

(中國人民解放軍91336部隊，河北 秦皇島 066326)

0　引言

當前，大力提高武器裝備在復雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)能力已成為裝備建設的一項重要目標。復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估作為科學認識和全面摸清裝備在復雜電磁環(huán)境下真實表現的有效途徑，也成為了裝備試驗鑒定的重要組成部分，這是對原有近似實戰(zhàn)環(huán)境條件下裝備檢驗考核內容的完善補充,體現了信息化條件下裝備試驗鑒定的發(fā)展趨勢。

復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估是指按規(guī)范的試驗程序，在想定的復雜電磁環(huán)境下，對武器裝備完成規(guī)定作戰(zhàn)任務的能力進行全面系統(tǒng)的考核，并給出評估結論的活動[1]。其中想定的復雜電磁環(huán)境是指裝備在實戰(zhàn)中可能面臨的、對裝備運用和作戰(zhàn)行動產生嚴重威脅和影響的電磁環(huán)境，也是復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估所關注的“電磁環(huán)境”，其組成分為背景電磁環(huán)境和威脅電磁環(huán)境[2]。

艦載雷達偵察裝備作為海軍艦艇海戰(zhàn)場信息實時感知的主要手段，在當今信息化戰(zhàn)爭中面臨日益復雜的區(qū)域性海戰(zhàn)場電磁環(huán)境，因此在靶場開展相關的試驗評估技術研究具有十分重要而現實的意義。本文以艦載雷達偵察裝備為研究對象，在梳理分析海戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境特點及其對艦載雷達偵察裝備影響的基礎上，從總體層面簡述試驗評估的研究體系，對試驗評估中的指標體系設計、試驗評估方法等關鍵難點問題進行了分析研究，可為該類型裝備復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估提供相應的技術支撐。

1　艦載雷達偵察裝備所面臨的復雜電磁環(huán)境的特點分析

艦載雷達對抗偵察裝備是海軍艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)中的重要組成部分，它利用天線接收作戰(zhàn)空域內的各類輻射源信號，通過信號的分離、分選、分類和識別等處理來獲取信號參數和情報信息，具有頻域寬開、方位寬開、大動態(tài)范圍、高靈敏度等特點。其主要作戰(zhàn)使命任務包括[3]：

1)監(jiān)視本艦(或編隊)周圍的電磁態(tài)勢；

2)在密集的電磁信號環(huán)境中能截獲、分析、識別、處理、測量各類電子信號；

3)提供信號的類型、平臺類型、威脅等級以及識別可信度，并對威脅目標告警；

4)多站聯(lián)合的無源定位；

5)實時引導各類軟硬武器進行艦艇自衛(wèi)。

艦載雷達對抗偵察裝備的作戰(zhàn)任務就其本質而言，就是對周圍環(huán)境存在的威脅信號能做出有效響應，能夠對周圍環(huán)境中的電磁信號進行有效掌控，以獲取作戰(zhàn)平臺的準確信息，以便實施有效的戰(zhàn)術行動，從而確保作戰(zhàn)平臺生存，并有效打擊敵方。

作戰(zhàn)任務和作戰(zhàn)平臺的特殊性，使得艦載雷達偵察裝備所面臨的電磁環(huán)境具有以下特性：

1)目標威脅多樣性

水面艦艇在近海水域面臨的主要威脅有：各種岸基固定和活動站雷達，各類飛機、艦船、導彈等武器平臺。各種武器發(fā)射使用距離近、突然性大、針對性強，影響著偵察裝備對威脅信號的快速判斷和決策。

2)空域分布集群性

圖1　復雜電磁環(huán)境影響分析視圖

海上作戰(zhàn)兵力編成具有明顯的集群特征，無論是水面艦艇、潛艇還是作戰(zhàn)飛機，大多以編隊的方式行動，從雷達偵察的信息感知通道觀察，電磁環(huán)境和威脅信號通常來自幾個重點方向，且時而交疊、時而分離，這一特征增加了偵察裝備及時發(fā)現和識別威脅目標的難度。

3)時域分布隨機性

海戰(zhàn)場條件下的電磁輻射源，從性質上可分為軍用和民用，軍用還可分為敵、我、他等不同歸屬。各種類型的輻射源在發(fā)射時機、持續(xù)時間、工作方式等方面存在較大差異，當共同作用時，將產生隨機多變的不規(guī)則信號，這一特征增加了偵察裝備對威脅信號的截獲分選難度[4]。

4)頻域分布非線性

海戰(zhàn)場條件下的電磁輻射源，從頻段分布上看，幾乎覆蓋了從短波到毫米波的廣闊區(qū)間，但從分布特性上看，呈現出疏密不均的現象，在某些頻段或頻點上電磁信號密集，而在其它頻段或頻點上則相對稀疏。這一特征增加了偵察裝備對威脅信號的截獲分選難度。

5)傳播擾動未知性

電磁信號在海面背景下的傳播存在著“窗口”和“色散”效應，主要表現為空間衰減、多路徑干涉、海面蒸發(fā)波導等現象，造成了傳播擾動上的未知性，進一步增加了海戰(zhàn)場電磁環(huán)境的復雜度，更易導致艦載雷達偵察對威脅信號的虛警或漏警。

6)平臺及編隊自擾互擾性

現代水面艦艇的信息化程度越來越高，指揮通信、預警探測、電子對抗、武器控制等多種電子信息裝備集聚一體，而且采用艦艇編隊的作戰(zhàn)使用方式，使得電磁頻譜域的自擾互擾現象較為突出，更易影響艦載雷達偵察裝備工作的穩(wěn)定性和可用性。

7)戰(zhàn)場偵察干擾的對抗性

現代雷達普遍采用多種戰(zhàn)術、技術措施降低其截獲概率和可觀測性，同時雷達偵察裝備還受到有意實施的各類干擾，嚴重影響艦載雷達偵察裝備的作戰(zhàn)使用。

2　復雜電磁環(huán)境對艦載雷達偵察裝備的主要影響

艦載雷達對抗偵察裝備由于自身工作機理和作戰(zhàn)使用的特點，在復雜電磁環(huán)境各因素共同作用下，在信號接收、處理、分選、識別和操作等各個環(huán)節(jié)均會受到不同程度的影響，如圖1所示，使得偵察的作用距離、處理的時效性、信息的準確性和系統(tǒng)的操作性等方面也有不同程度的改變。

影響因素分析是開展裝備復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估的一項基礎性研究內容，需要基于具體對象所面臨的電磁環(huán)境，按照典型性、相似性原則設計復雜電磁環(huán)境構成因素，以支撐復雜電磁環(huán)境構設與結果評估。

3　復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估的研究內容

復雜電磁環(huán)境對裝備戰(zhàn)技性能的影響是客觀存在和動態(tài)時變的，對復雜電磁環(huán)境影響機理和演變規(guī)律進行科學認知是指導裝備作戰(zhàn)使用和針對性改進的基礎，也是開展裝備復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估的基本目的。

艦載雷達對抗偵察裝備的復雜電磁環(huán)境適應性作為裝備的一個重要質量特性，源于設計和制造[5]，關鍵是如何采用工程化語言來描述，因此艦載雷達偵察裝備復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估是一項實踐性很強的系統(tǒng)工程。一是綜合性，復雜電磁環(huán)境對裝備的影響不僅體現在幾個單項指標上，而且是從整體上影響作戰(zhàn)能力，因此需要從單項能力、單裝適應性、系統(tǒng)適應性等不同層面開展綜合性評估。二是復雜性，由于海戰(zhàn)場電磁環(huán)境的多變性和不確定性，構建的復雜電磁環(huán)境應能體現對抗博弈的動態(tài)過程。由于其對裝備的影響機理和作用效果是多樣化的，適應性評估描述也相對復雜。三是漸進性，裝備的復雜電磁環(huán)境適應性要求是不斷變化的，未來隨著相關技術的發(fā)展、作戰(zhàn)任務的拓展以及研究與實踐的不斷深入，復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估內涵將持續(xù)深化。

艦載雷達偵察裝備復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估研究涉及復雜電磁環(huán)境構建與定量描述、評估指標體系建立、評估模型與方法選取等多個方面內容，具體研究體系視圖如圖2所示。

圖2　適應性試驗評估的研究體系視圖

復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估重在復雜電磁環(huán)境下裝備性能實際表現的評估，一是需要在影響機理和影響效果分析基礎上，構建針對性強和敏感度高的適應性評價指標體系；二是需要在電磁環(huán)境影響因素分析的基礎上，把復雜多變、難以預測的電磁環(huán)境典型化和抽樣化；三是需要結合適應性試驗評估的目的和要求，給出評估的準則和方法；四是需要綜合利用多種試驗手段，獲取有效的試驗數據。試驗評估的方法流程如圖3所示。

圖3　艦載雷達偵察裝備復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估的方法流程

4　復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估的關鍵技術

復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估主要涉及四項關鍵技術：

一是復雜電磁環(huán)境適應性評估的指標體系構建。目前，艦載雷達偵察裝備戰(zhàn)技指標中與電磁環(huán)境相關的主要指標有適應信號環(huán)境密度、部數、占空比和適應信號形式等，但這些指標之間關聯(lián)性不強，內涵外延不清晰，使用邊界條件不明確，使得單項指標的檢驗還無法完整滿足適應性評估的需求，鑒于適應性評估內涵的特殊性，必須注重適應性評估指標體系的整體性、層次性與要素的可測性，以便準確反映出不同復雜電磁環(huán)境下的適應能力。因此指標構建首先從系統(tǒng)角度設計單項指標與其他指標和整個指標體系的層次關系；其次，選擇的指標對電磁環(huán)境有足夠的敏感性，與作戰(zhàn)使用有較強的關聯(lián)性；另外，各項指標的數據可以采集、處理與定量分析。

綜上所述，艦載雷達偵察裝備電磁環(huán)境適應性評估指標項聚焦在整體能力變化上，向下關聯(lián)功能及單項性能指標，從截獲、測量、處理、分選、識別及操作使用的整體協(xié)調性等方面設計，具體度量參數結合具體型號確定。最后通過采用相關的聚合模型和算法[6]，支持復雜電磁環(huán)境適應能力的特征分布和演變規(guī)律分析。具體如表1所示。

表1　復雜電磁環(huán)境適應性指標體系表

二是試驗評估的復雜電磁環(huán)境典型化構建。艦載雷達偵察裝備所面臨的復雜電磁環(huán)境規(guī)模與其作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)對象、作戰(zhàn)海域等條件密切相關，所面臨的電磁環(huán)境組成雜、要素多，需要在分析預測的基礎上，針對性地抽樣選取，以有限的試驗資源最大程度地反映復雜電磁環(huán)境特性，突出典型性、實用性，達到工程化的等效近似，使得所構建的復雜電磁環(huán)境能夠有效反映電磁環(huán)境的不同規(guī)模和組成要素，完整體現電磁環(huán)境動態(tài)變化的特征和規(guī)律，并實現各類試驗資源的合理利用、重點突出和有機結合[7]。

試驗評估的復雜電磁環(huán)境構設方法如圖4所示。

三是復雜電磁環(huán)境量化分級。量化分級是由簡到繁構建復雜電磁環(huán)境的基礎，可為試驗結果的定量評

圖4　試驗評估的復雜電磁環(huán)境構設方法

估提供客觀準確的數據支撐。由于海戰(zhàn)場電磁環(huán)境的特殊性和裝備試驗的實踐性，分級量化要遵循方法可行、結果直觀的原則,依據背景環(huán)境和威脅環(huán)境的作用效果和分布特征,從微觀到宏觀，從個體到集群，從時變到量變，從內部到外部，從關聯(lián)到從屬等多個層面對電磁環(huán)境進行表征。在分級度量上，采用基于受體相關性的多參數聯(lián)合方法，按照定量結合定性準則，給出簡單、輕度復雜、中度復雜和重度復雜等四級區(qū)間。

四是復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估方法。復雜電磁環(huán)境適應性評估與傳統(tǒng)的性能指標評估具有較大的不同，適應性評估更關注系統(tǒng)性評價，不能完全套用原有的方法和模式。這是由于復雜電磁環(huán)境本身具有一定的不確定性，而電磁環(huán)境與試驗評估結果還具有較強的關聯(lián)性，電磁環(huán)境所包含的信息對試驗評估結果能夠產生顯著影響[8]。因此對艦載雷達偵察裝備復雜電磁環(huán)境適應性進行評估，需要綜合考慮點線面等多個層次，評估內容主要包括三個部分：1)單項能力適應性的量化評分，就是采用直接測量和計算的方法，對單項能力進行量化分析和對比。2)裝備適應性的量化評分，考慮到單項能力的傳導性和貢獻度，采用加權方法給出裝備適應性的量化評分。3)單項能力和裝備適應性綜合評估，單項能力適應性以能力達標度來表征，劃分為達標(在正常范圍內)、超差(等于閾值或超出閾值，可接受)、嚴重超差(超出閾值顯著，不可接受)三個等級；裝備適應性以裝備可用度表征，劃分為正常使用、有限使用、不可用三個等級。

5　結束語

近年來，電子對抗技術進入了飛速發(fā)展的時期，在接收、處理、分選到顯示控制等各個方面都有了跨越性的進步，精確化測量、智能化處理和差異化分選使其作戰(zhàn)能力得到大幅度躍升。但是在裝備復雜電磁環(huán)境適應性試驗評估方面仍然需要不斷深化，提升裝備復雜電磁環(huán)境適應性也將是一個持久而長遠的過程，未來復雜電磁環(huán)境適應性評估的發(fā)展將向著評估對象體系化、環(huán)境構建精確化、評估數據多元化、評估方法精細化方向發(fā)展。■