一種艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能評估方法?

（91404部隊 秦皇島 066000）

1 引言

艦艇有源干擾指的是利用艦載雷達干擾設備有意發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)某種形式的干擾信號，主動對敵方電子設備進行壓制或欺騙干擾，削弱或破壞其雷達對目標探測和跟蹤能力的一種戰(zhàn)術技術措施。對艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能的評估主要是指通過分析艦艇在規(guī)定條件下對偵察到的威脅雷達信號進行有源干擾的能力，考查其滿足預期作戰(zhàn)目標的程度[1]。

隨著艦艇電子戰(zhàn)作戰(zhàn)運用的不斷發(fā)展，艦艇有源干擾也將廣泛運用于未來海戰(zhàn)，對艦艇有源干擾的作戰(zhàn)效能檢驗也成為各級指揮員關注的重點。進行艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能評估方法研究對艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)使用具有指導意義，可為提高艦艇電子對抗作戰(zhàn)能力奠定基礎[2]。

2 有源干擾作戰(zhàn)效能評估指標體系

艦艇有源干擾基于威脅雷達信號實施，立足于干擾機自身性能和指揮員決策并置身于復雜的海戰(zhàn)場環(huán)境，因此，可選擇雷達偵察能力、干擾機有源干擾能力和電磁頻譜管控能力作為艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能評估指標。

2.1 信號偵察能力

雷達信號偵察是實施有源干擾的基礎，也是評估雷達有源干擾效果的基本指標。雷達信號偵察能力主要取決于雷達信號先驗信息可靠性和雷達偵察機性能兩方面。

要實現(xiàn)對威脅雷達信號的有效偵察，雷達偵察接收機就得在平時偵收潛在威脅雷達的電磁輻射信號并確定其技術體制、發(fā)射功率、工作模式及頻率特征等技術參數(shù)，查明作戰(zhàn)對手各種電子設備的基本部署、配置數(shù)量等信息，我們把這些信息統(tǒng)稱為先驗威脅信號。先驗威脅信號的獲取一般是通過雷達偵察機日常偵察搜集獲取，通過大量的偵測數(shù)據(jù)積累，分析提取雷達的工作模式，及各種工作模式下的信號特征參數(shù)，或者通過作戰(zhàn)情報部門提供的作戰(zhàn)對象的雷達技術資料人工裝訂雷達偵察機的數(shù)據(jù)庫。

雷達信號偵察概率由雷達偵察機的性能決定，雷達偵察機主要通過對雷達信號的截獲和分析實現(xiàn)情報偵察和雷達尋的告警等，是艦艇進行情報偵察、電子支援偵察及引導干擾等的重要依據(jù)[3]。要實現(xiàn)艦艇有源干擾的作戰(zhàn)效果，需要雷達偵察機具備足夠的靈敏度和方位精度外，還要求其對指定輻射源具有一定的跟蹤、識別能力。

2.2 有源干擾能力

艦載干擾機是艦艇有源干擾的核心裝備，也是影響艦艇有源干擾效果的主要因素，其有源干擾能力通常用干擾對準、干擾功率、干擾時機和干擾樣式等指標衡量[4]。

干擾對準指的是干擾機發(fā)射的干擾信號的頻率必須對準雷達的工作頻率，使干擾功率能進入雷達接收機。若干擾機發(fā)射的噪聲中心頻率瞄準了雷達信號的中心頻率，噪聲頻譜能覆蓋雷達接收機的濾波器帶寬，干擾信號就可以被雷達接收機接收，從而實現(xiàn)了有效干擾。

在干擾對準基礎上，要達成有源干擾效果，還必須使干擾信號功率足夠大，這樣，經(jīng)過雷達處理后的干擾信號強度就可能大于或等于雷達目標回波信號的強度，在雷達顯示器上的目標會淹沒在干擾信號中，或者顯示不出目標回波信號，或者顯示出假目標信號。

同樣，干擾信號發(fā)射時機和干擾樣式選擇也都是很重要的指標。要確保干擾信號在合適的時機并保證在足夠長的時間內(nèi)形成有效干擾，還要根據(jù)雷達信號體制和抗干擾措施確定干擾樣式，要么使真假目標難以分辨，要么破壞雷達對目標的跟蹤[5]。

2.3 電磁頻譜管控能力

艦艇有源干擾期間，必然伴隨著不同型號雷達信號、不同種類武器系統(tǒng)、不同頻段電子設備同時工作而產(chǎn)生相互間的電磁干擾，為保證艦艇有源干擾作戰(zhàn)效果，進行電磁頻譜管控勢在必行。

艦艇眾多設備布設復雜、錯綜交織，同步工作時，工作頻段相同或頻段重疊的設備之間會存在同頻干擾、鄰頻干擾或諧波干擾等問題，為提高有源干擾作戰(zhàn)使用效果，必然要采取一定的控制措施，抑制其中的互擾問題[6]。另外，多型電子設備產(chǎn)生的多部電磁信號因工作頻段寬且相互作用而產(chǎn)生的互調(diào)干擾會對接收機和發(fā)射機都產(chǎn)生干擾，還會惡化電磁環(huán)境，對艦艇有源干擾作戰(zhàn)效果勢必也產(chǎn)生影響，對此也要采取有效的電磁頻譜管控措施。

組織對敵方雷達實施有源干擾期間，可以通過限制有源干擾某個或某些頻段的輻射、調(diào)整干擾指向和干擾仰角范圍、控制干擾功率、控制干擾信號發(fā)射時段等方式實現(xiàn)有源干擾與艦載其他設備的兼容，最大程度地減少多型設備間的相互干擾。

3 雷達有源干擾作戰(zhàn)效能評估模型

通過分析雷達有源干擾各項指標可以看出，雷達有源干擾作戰(zhàn)效果主要通過雷達信號偵察能力、艦載偵察機有源干擾能力和艦艇電磁頻譜管控能力三方面體現(xiàn)[7～8]。為方便研究，假設雷達信號偵察、有源干擾、電磁頻譜管控是相互獨立的概率事件，若用PR表示雷達信號偵察能力、PJ表示偵察機有源干擾能力、PS表示艦艇電磁頻譜管控能力，所以艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能評估模型可表示為

3.1 信號偵察能力

雷達信號偵察能力可通過先驗威脅信號可信度和雷達信號偵察概率進行度量。用ER表示先驗威脅信號可信度、PTK表示雷達信號偵察概率，雷達信號偵察能力可表示為

3.1.1 先驗威脅信號可信度

先驗威脅信號的獲取主要有直接獲取和間接獲取兩種方式，為提高先驗威脅信號的可信度，往往將直接法和間接法結合起來使用。設采用直接法、間接法獲取先驗威脅信號的比重分別為μ1，μ2，μ1+μ2=1，對應獲取威脅信號的可信度分別為ER1，ER2，那么，對敵方雷達的先驗威脅信號可信度可表示為

3.1.2 雷達信號偵察概率

雷達偵察機對信號的截獲時間和截獲概率是一個在多維空間中的概率問題，可采用窗口函數(shù)模型進行分析。設Ti為截獲條件i的平均搜索周期、τi為截獲條件i的平均窗口寬度、為平均重合寬度、P0為任意時刻的重合概率、為平均重合周期；若假定n為多維信號空間中的搜索窗口數(shù)量，每個窗口函數(shù)都是隨機的獨立事件，某一時刻n個窗口重合表示偵察機截獲了雷達信號[9～10]。則有：

根據(jù)截獲事件特征，采用泊松分布分析其概率，設定在T時間內(nèi)發(fā)生k次重合，那么偵察機對雷達信號的截獲概率可表示為

3.2 有源干擾能力

有源干擾能力主要取決于干擾機本身的性能和有源干擾指揮決策水平。根據(jù)效能評估指標，有源干擾能力可表示為

其中：EA表示干擾對準概率，EJ表示干擾功率影響因子，ET表示干擾時機影響因子，EM表示干擾樣式影響因子。

3.2.1 干擾對準概率

干擾對準概率可表示為

其中：PRI為引導概率；EC為有效干擾覆蓋系數(shù)；而引導概率由方位引導和頻率引導確定，設PθI為方位引導概率；PFI為頻率引導概率，那么引導概率PRI=PθI?PFI。

有源干擾覆蓋系數(shù)可表示為

ΔωJ為作戰(zhàn)實際達到的干擾空域；ΩJ為作戰(zhàn)任務規(guī)定或要求的空域；ΔFJ為實際達到的干擾頻域；ΔFJ0為作戰(zhàn)任務規(guī)定或要求的干擾頻域。

3.2.2 干擾功率影響因子

干擾功率影響因子可用下式表示

若用KJ1，KJ2表示干擾機開始干擾、結束干擾時的壓制系數(shù)，那么。

式中，(Kmin，Kmax)表示干擾機對雷達有效干擾的壓制系數(shù)取值范圍，壓制系數(shù)可表示為

Pj為干擾發(fā)射功率；Gj為干擾天線增益；Pt為雷達發(fā)射功率；Gt為雷達發(fā)射天線增益；Rt為雷達與干擾機之間的距離；Lj為極化損耗；Δf0為雷達接收機中頻帶寬；Δfj為干擾信號帶寬；μ為雷達饋線損耗；σ為目標雷達反射面積。

3.2.3 干擾時機影響因子

干擾時機影響因子可表示為

其中：ΔT=T2-T1，表示雷達威脅時間，(tSj，tEj)，j=1，…，n為干擾機干擾的n段時間，且tSj，tEj∈ (T1，T2)，ωj為各時段的權重：

3.2.4 干擾樣式影響因子

干擾樣式的選擇主要與對方雷達體制、雷達抗干擾措施有關。干擾樣式影響因子可表示為

其中，Et表示雷達體制的抗干擾能力，由雷達工作體制決定；Ek表示雷達抗干擾措施與干擾樣式的匹配程度；ω1表示雷達體制與干擾樣式匹配程度的系數(shù)；ω2分別表示雷達抗干擾措施與干擾樣式匹配程度的系數(shù)，且ω1+ω2=1。

3.3 電磁頻譜管控能力

為提高艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能，在電磁頻譜兼容管控方面一般采取頻域管理、空域管理、能域管理及分時管理四種手段加以控制[11～12]。其中的能域管理辦法主要是通過控制干擾功率的方式實施，對有源干擾作戰(zhàn)效能的影響可參照3.2.2節(jié)分析。

電磁頻譜管控能力可表示為

其中EFC、EAC、EJC、ETC分別表示經(jīng)頻域管控、空域管控、能域管控和時域管控后艦艇有源干擾的作戰(zhàn)效能指數(shù)。

3.3.1 頻域管控效能

采取頻域管理后，有源干擾作戰(zhàn)效能可表示為

其中：Emax為不受電磁頻譜管控艦艇最大有源干擾能力，ΔBi為第i個頻段的冗余保護帶寬，Bi為電磁兼容管理限制該設備不允許使用的頻帶有效帶寬，B為有源干擾設備總的干擾頻段帶寬，n為總計需要控制的頻段的數(shù)量。

3.3.2 空域管控效能

設定A為干擾波束仰角半波束角，A'為管理后天線仰角指向偏離理想方向的角度；B為干擾波束方位半波束角，B'為管理后天線方位指向偏離理想方向的角度；Emax為不受電磁頻譜管控艦艇最大有源干擾能力。

當A≥A'且B≥B'時，實施電磁頻譜空域管控后有源干擾作戰(zhàn)效能可表示為

當A≤A'或B≤B'時，EAC=0。

3.3.3 時域管控效能

經(jīng)電磁頻譜時域管控后，艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能可表示為

其中：Emax為不受電磁頻譜管控艦艇最大有源干擾能力，TN為作戰(zhàn)任務對該設備需求的總計預期時長，Ti為該設備在工作期間第i次受時域電磁兼容管理的時長，n為設備工作期間預期需要分時管理的次數(shù)。

4 結語

本文從作戰(zhàn)使用角度系統(tǒng)性的提出了艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能評估指標體系，對影響艦艇有源干擾能力的各項指標進行了梳理和分析并分別建立相應的作戰(zhàn)能力評估模型，形成了艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能評估方法。該方法對于客觀反映艦艇有源干擾效果有參考價值，對提高艦艇有源干擾作戰(zhàn)效能評估的科學性和可信度也有指導意義。