防空導彈武器系統(tǒng)復雜電磁干擾環(huán)境構建方法*

康一丁，張振伍，毛瑩

(北京電子工程總體研究所， 北京 100854)

0 引言

未來戰(zhàn)爭是高技術條件下信息化的體系作戰(zhàn)，導彈武器系統(tǒng)是體系作戰(zhàn)中實施精確打擊的關鍵物質基礎，在現代化局部戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用。自高新武器裝備建設工程實施以來，我國的導彈武器裝備得到了快速發(fā)展，并在國防與軍隊現代化建設中發(fā)揮了重大作用。然而，隨著信息技術的發(fā)展和戰(zhàn)場環(huán)境的日益復雜，防空導彈武器裝備建設面臨越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。各類新型機載干擾設備的出現，使得未來的戰(zhàn)場復雜電磁干擾環(huán)境呈現干擾樣式多、占用頻譜寬、組合形式豐富、使用模式多變、時空特性變化快、技術發(fā)展快等特點，對導彈武器系統(tǒng)研制及其抗干擾能力、適應能力及作戰(zhàn)效能具有重大影響[1]。復雜電磁環(huán)境適應能力的高低已成為導彈武器裝備設計、研制、定型及其使用的重要依據。因此，必須在導彈武器裝備研制過程中，加強貼近實戰(zhàn)的逼真復雜電磁干擾環(huán)境構建的研究；加強復雜電磁環(huán)境對導彈武器裝備及其關鍵電子設備的影響研究；加強武器系統(tǒng)及其關鍵設備性能設計及試驗驗證[2-3]。

1 防空導彈武器系統(tǒng)面臨的電磁干擾威脅環(huán)境

1.1 總體分析

電子攻擊是現代戰(zhàn)場上重要的作戰(zhàn)手段，正是電子攻擊武器裝備的更多參戰(zhàn)，形成現代戰(zhàn)場上愈加嚴重、復雜的電磁環(huán)境。武器系統(tǒng)在這種對抗的電磁環(huán)境作戰(zhàn)中，其威力的發(fā)揮和生存受到最大的威脅。由于復雜電磁環(huán)境主要由參戰(zhàn)的電子攻擊武器裝備產生、形成。因而，可用電子攻擊裝備的作戰(zhàn)功能、技術和戰(zhàn)術性能參數，描述和表征電磁威脅環(huán)境[4-6]。

1.2 防空作戰(zhàn)面臨的空襲電磁干擾環(huán)境

電磁干擾威脅環(huán)境總體描述：

(1) 遠距支援干擾

遠距離通信和雷達支援干擾飛機在防空導彈殺傷空域以外，形成大功率的噪聲壓制干擾，由于電子偵測能力提升，可以采用更有針對性的噪聲壓制，干擾功率密度提升。

(2) 隨隊支援干擾

與進攻機群一起編隊飛行，主要干擾方式是噪聲壓制、欺騙類干擾和箔條走廊干擾。

(3) 自衛(wèi)式干擾

主要干擾方式是噪聲壓制、欺騙類干擾、機載拖曳式干擾、箔條云團、曳光彈，由于數字儲頻技術的應用，干擾模式增加了復合干擾等作戰(zhàn)模式。

(4) 投擲式干擾

使用單模被動導引頭的反輻射導彈的硬殺傷。

(5) 小型空射誘餌彈(miniature air launched decog,MALD)

能夠產生各種飛機的雷達特征信號和作戰(zhàn)飛行包線特征，也可以釋放干擾信號，誤導和誘騙綜合防空系統(tǒng)，消耗防空導彈[7-8]。

電磁干擾威脅場景想定：

防空作戰(zhàn)面臨著空襲電子戰(zhàn)體系威脅，如圖1 所示，遠距支援干擾機對防空雷達進行壓制，隨隊干擾飛機攜帶干擾機掩護作戰(zhàn)飛機編隊突防，作戰(zhàn)飛機攜帶自衛(wèi)式干擾機和拖曳式誘餌以及無源箔條彈施放有源與無源干擾進行自衛(wèi)[9]。

圖1 防空作戰(zhàn)面臨的空襲電磁干擾環(huán)境Fig.1 Air defense operations faced the electromagnetic interference environment

2 電磁干擾環(huán)境構建逼真性定量指標

2.1 干擾場景等效模擬

根據想定作戰(zhàn)場景中的作戰(zhàn)規(guī)模、作戰(zhàn)對象和干擾裝備，明確試驗場景的縮比要求、模擬設備的布設方式等。干擾場景的等效模擬要求試驗電磁環(huán)境中的設備類型、數量、布設位置等與想定作戰(zhàn)環(huán)境相一致。干擾場景符合性是指作戰(zhàn)場景及其各平臺運動變化趨勢與實際作戰(zhàn)規(guī)模、作戰(zhàn)對象、干擾裝備等要素的一致性程度，其對比表見表1。

表1 干擾場景符合性對比表Table 1 Comparison table of interference scene compliance

當構建場景中作戰(zhàn)規(guī)模、作戰(zhàn)對象、干擾裝備的所有對比項目均與想定場景一致時，判定試驗電磁干擾環(huán)境構建的干擾場景符合性合格。

2.2 干擾技術等效模擬

在干擾場景符合性滿足要求的情況下，應考慮干擾技術的逼真度，即模擬設備與干擾裝備在干擾技術性能上的等效近似程度。設置模擬設備的干擾技術體制和性能參數，產生與想定作戰(zhàn)場景中相同的干擾技術，包括干擾技術的種類、數量及相關技術指標。

干擾裝備的種類及代表性技術指標見表2。

表2 干擾裝備的技術指標Table 2 Qualification of jamming equipment

假設想定作戰(zhàn)場景中包含X個干擾裝備，每個干擾裝備具有M個干擾技術指標，按式(1)計算模擬設備與干擾裝備之間的技術逼真度：

(1)

(2)

當X個模擬設備的技術逼真度均大于試驗大綱中的要求值時，判定試驗電磁干擾環(huán)境構建的干擾技術逼真度合格[10-11]。

2.3 干擾戰(zhàn)術等效模擬

在干擾技術逼真度滿足要求的情況下，應考慮干擾戰(zhàn)術的逼真度，即模擬設備與干擾裝備在干擾實施過程中的戰(zhàn)術運用等效近似程度。根據想定作戰(zhàn)場景中的干擾戰(zhàn)術，選擇并明確干擾技術運用的組合方式，設置模擬設備施放干擾的時機，通過對天線陣列分系統(tǒng)中不同天線施放的電磁信號，調整天線角度和電磁信號強度，模擬被試導彈武器面臨的整個作戰(zhàn)過程。作戰(zhàn)中常用的干擾戰(zhàn)術包括：

遠距支援干擾(stand off jamming,SOJ)：干擾機遠離導彈和目標，一般位于火力威脅范圍以外，通過發(fā)射強干擾信號掩護目標，干擾信號主要從天線的旁瓣進入接收機，一般由專用的大功率干擾發(fā)射機執(zhí)行作戰(zhàn)任務，主要采用壓制干擾或密集假目標干擾方式。

近距支援干擾(stand forward jamming,SFJ)：干擾機到導彈的距離近于彈目距離，基于接收到射頻信號，快速引導和發(fā)射干擾信號掩護后續(xù)目標，一般由投擲式干擾機和無人機執(zhí)行作戰(zhàn)任務，主要采用壓制干擾或密集假目標干擾方式。

隨隊支援干擾(escort jamming,ESJ)：干擾機位于被保護目標附近，隨目標運動，通過輻射強干擾信號掩護目標，干擾信號主要從天線的主瓣進入接收機。一般通過改造作戰(zhàn)平臺裝載隨隊干擾電子戰(zhàn)裝備，以便具有與原平臺相同的戰(zhàn)術行動能力，主要采用壓制干擾或密集假目標干擾方式。

自衛(wèi)干擾(SSJ)：干擾機位于被保護目標上，使目標免遭敵方的威脅和攻擊，干擾信號始終從天線主瓣進入接收機。一般采用固定安裝、可切換掛載、可即時投放拖曳和隨行等多種配置形式，主要采用欺騙干擾方式，或結合壓制干擾使用[12-13]。

將導彈武器的作戰(zhàn)過程分解成目標監(jiān)視、目標瞄準、導彈發(fā)射、導引頭捕獲目標、穩(wěn)定跟蹤目標、命中目標等Y個作戰(zhàn)階段，各作戰(zhàn)階段中包含N個敵方的干擾裝備，按式(3)計算不同作戰(zhàn)階段的戰(zhàn)術逼真度

(3)

按式(4)計算導彈武器整個作戰(zhàn)過程模擬的戰(zhàn)術逼真度

(4)

(5)

式中：δ為導彈武器整個作戰(zhàn)過程模擬的戰(zhàn)術逼真度；νi為第i個作戰(zhàn)階段對整個作戰(zhàn)過程影響的權重。νi的具體取值根據已有實測試驗數據分析確定，若無先驗信息支撐，可取νi=1/Y。

當導彈武器整個作戰(zhàn)過程模擬的戰(zhàn)術逼真度δ大于試驗大綱中的要求值時，判定內場試驗電磁干擾環(huán)境構建的干擾戰(zhàn)術逼真度合格[14]。

2.4 干擾強度等效模擬

在干擾戰(zhàn)術逼真度滿足要求的情況下，通過電磁環(huán)境監(jiān)測和數據采集系統(tǒng)，測量導彈武器導引頭天線口面處的干擾強度表征指標，并與想定作戰(zhàn)場景中干擾強度的理論計算值作對比，分析內場模擬過程中導彈武器感受到的干擾強度與想定作戰(zhàn)過程中的等效近似程度[15]。

一般噪聲壓制類干擾強度用功率譜密度和干擾帶寬表征；

欺騙類干擾強度用干信比J/S和假目標個數m及時間域參量t表征；

組合類干擾除用上述參量表征外，需要用參與組合的干擾樣式種類n以及組合干擾的切換時間t表征。

將導彈武器的作戰(zhàn)過程分解成目標監(jiān)視、目標瞄準、導彈發(fā)射、導引頭捕獲目標、穩(wěn)定跟蹤目標、命中目標等Y個作戰(zhàn)階段，在每個階段中選取K個關鍵時間點，測量各時刻導彈武器天線口面處的干擾強度表征指標實際值，并計算理論值，按式(6)～(8)計算不同作戰(zhàn)階段的強度逼真度：

(6)

(7)

(8)

經計算得出導彈武器整個作戰(zhàn)過程模擬的強度逼真度

(9)

式中：ρ為導彈武器整個作戰(zhàn)過程模擬的強度逼真度；ρi為第i個作戰(zhàn)階段模擬的強度逼真度，其值等于該階段所有表征指標強度逼真度的平均值;μi為第i個作戰(zhàn)階段模擬的強度對整個作戰(zhàn)過程影響的權重。μi的具體取值根據已有實測試驗數據分析確定，若無先驗信息支撐，可取μi=1/Y。

當導彈武器整個作戰(zhàn)過程模擬的強度逼真度ρ大于試驗大綱中的要求值時，判定試驗電磁干擾環(huán)境構建的干擾強度逼真度合格。

3 結束語

本文在對防空導彈武器面臨的復雜電磁環(huán)境的分析基礎上,提出了從干擾場景等效、干擾戰(zhàn)術等效、干擾技術等效、干擾強度等效的復雜電磁環(huán)境定性和定量化的逼真評估方法,相信對于防空導彈武器的試驗驗證工作將具有很強的借鑒意義。