艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)有源干擾樣式有效性檢驗方法研究

張宇

（中國人民解放軍91404 部隊，河北秦皇島 066000）

反艦導(dǎo)彈是以水面艦艇為主要攻擊目標(biāo)的作戰(zhàn)武器，隨著科技水平日新月異，反艦導(dǎo)彈的攻擊性能也有了很大提升。特別是制導(dǎo)方式[1-2]的不斷革新，如雷達制導(dǎo)、紅外制導(dǎo)、復(fù)合制導(dǎo)、激光制導(dǎo)等技術(shù)的不斷提高，以及反艦導(dǎo)彈航路規(guī)劃、機動能力的不斷提升[3-4]，極大地增強了對水面艦艇的突防能力，因此，針對主要作戰(zhàn)對象，研究有效的干擾樣式具有重要意義。

水面艦艇有源干擾作戰(zhàn)運用是艦艇電子戰(zhàn)的重要組成部分，是實現(xiàn)有源/無源復(fù)合抗導(dǎo)、軟硬武器協(xié)同抗導(dǎo)的基礎(chǔ)[5-6]。艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)有源干擾主要會面對空中搜索雷達、武器控制雷達、導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達等威脅目標(biāo)[7]。針對不同威脅目標(biāo)時會采取不同的有源干擾手段，而有源干擾樣式的有效性是有源干擾運用的基礎(chǔ)問題，也是核心問題[8-10]。末制導(dǎo)雷達作為電子戰(zhàn)系統(tǒng)最主要的作戰(zhàn)對象，也是末端防御的重中之重，因此，該文以對典型末制導(dǎo)雷達的有源干擾有效性檢驗為研究任務(wù)[11-12]，基于水面艦艇信息作戰(zhàn)訓(xùn)練，提出了一種有源干擾樣式有效性檢驗方法。

1 有源干擾有效性檢驗思路

有源干擾有效性檢驗基本思路如圖1 所示，首先，通過有源干擾技術(shù)及末制導(dǎo)雷達工作原理分析得出易擾性結(jié)論，并結(jié)合電子對抗有源干擾試驗數(shù)據(jù)、訓(xùn)練數(shù)據(jù)和部隊訓(xùn)練經(jīng)驗數(shù)據(jù)提出有源干擾樣式初步方案，然后依托半實物仿真系統(tǒng)篩選出有源干擾預(yù)選方案[13-15]；其次，針對有源干擾有效性檢驗需求，進行訓(xùn)練組織、效果評估和數(shù)據(jù)采集方法設(shè)計；然后，結(jié)合水面艦艇信息作戰(zhàn)訓(xùn)練，開展有源干擾有效性檢驗及數(shù)據(jù)采集；最后，對有效訓(xùn)練數(shù)據(jù)進行分析，依據(jù)干擾效果評估標(biāo)準(zhǔn)，進行干擾效果判定，并依托半實物仿真系統(tǒng)進行動態(tài)閉環(huán)干擾效果驗證[16]，提出有源干擾樣式優(yōu)選樣式方案。

圖1 有源干擾有效性檢驗基本思路

2 有源干擾有效性檢驗方法

有源干擾有效性檢驗按照預(yù)先研究、效果檢驗、數(shù)據(jù)采集、評估優(yōu)選的步驟組織實施，具體方法及研究內(nèi)容如下。

2.1 預(yù)先研究

1）試訓(xùn)成果總結(jié)

首先，針對不同艦載有源干擾系統(tǒng)，對欺騙干擾、噪聲干擾、組合干擾幾種干擾樣式的工作原理及應(yīng)用特點進行分析，并對典型末制導(dǎo)雷達的目標(biāo)搜索、捕獲、跟蹤等基本功能進行研究，從技術(shù)體制及抗干擾技術(shù)等方面進行易擾性分析，得出針對典型末制導(dǎo)雷達的易擾性分析結(jié)論，即可得到有效干擾樣式集合J1。然后，針對該型末制導(dǎo)雷達的有源干擾試驗數(shù)據(jù)、訓(xùn)練數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，得出有效干擾樣式集合J2、J3。最后，結(jié)合部隊訓(xùn)練經(jīng)驗數(shù)據(jù)，得出有效干擾樣式集合J4。

其中，J1、J2、J3、J4均為艦載電子戰(zhàn)有源干擾系統(tǒng)的有源干擾樣式子集。

2）半實物仿真預(yù)選

由于研究總結(jié)過程中得出的干擾樣式集合J0數(shù)量較多，水面艦艇信息作戰(zhàn)訓(xùn)練難以完成全部樣本的檢驗采集，因此，需通過半實物仿真方法完成干擾樣式的預(yù)選，縮小干擾樣式集合。半實物仿真試驗配置如圖2 所示。

圖2 半實物對抗仿真試驗配置示意圖

首先，運用導(dǎo)引頭實裝模擬威脅目標(biāo)、射頻信號生成系統(tǒng)模擬目標(biāo)回波、干擾回波和背景噪聲環(huán)境，構(gòu)設(shè)有源干擾雙方對抗態(tài)勢。然后，通過有源干擾樣式參數(shù)設(shè)置、戰(zhàn)場態(tài)勢想定方案設(shè)計進行干擾效果檢驗及信息采集，完成不同干擾樣式的干擾效果預(yù)選，最終得出有源干擾預(yù)選方案為：

2.2 效果檢驗

有源干擾樣式有效性檢驗主要在水面艦艇信息作戰(zhàn)訓(xùn)練中組織，結(jié)合有源干擾項目實施。在檢驗過程中，通過雷達信號環(huán)境模擬器構(gòu)設(shè)復(fù)雜電磁環(huán)境態(tài)勢，參訓(xùn)艦電子戰(zhàn)系統(tǒng)主要以典型末制導(dǎo)雷達導(dǎo)引頭作為威脅目標(biāo)和干擾對象，對有源干擾樣式預(yù)選方案進行有效性檢驗。效果檢驗過程如圖3 所示，檢驗過程具體實施方法如下：

圖3 有源干擾有效性檢驗實施過程

1）參訓(xùn)艦艇按照預(yù)設(shè)位置就位，參訓(xùn)艦電子戰(zhàn)部門備便，末制導(dǎo)雷達系統(tǒng)備便。

2）末制導(dǎo)雷達開機，對艦艇進行搜索，并進行穩(wěn)定跟蹤。

3）電子戰(zhàn)系統(tǒng)正確偵收威脅雷達信號，職手根據(jù)預(yù)先加載數(shù)據(jù)庫文件，正確識別威脅雷達類型。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 24.0軟件進行統(tǒng)計分析，使用秩和(Mann-Whitney U)檢驗分析連續(xù)變量之間的差異，使用卡方檢驗比較分類變量之間率的差異。取α=0.05，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。然后對差異有統(tǒng)計學(xué)意義的因素進行多因素Logistic回歸分析。

4）針對威脅雷達預(yù)先裝訂的有源干擾樣式，實施有源干擾，并根據(jù)干擾效果或偵收情況視情更換有源干擾樣式，威脅雷達實時上報受干擾效果。

2.3 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)有效性評估判定要素需求，以原始數(shù)據(jù)為評估基礎(chǔ)，設(shè)置雷達偵察、雷達有源干擾、末制導(dǎo)雷達、復(fù)雜電磁環(huán)境監(jiān)測、雷達信號環(huán)境模擬和戰(zhàn)場態(tài)勢6 個關(guān)鍵性數(shù)據(jù)采集部位，綜合采取計算機自動錄取、音視頻攝錄、人工記錄和手持終端方式采集參訓(xùn)兵力、保障兵力客觀數(shù)據(jù)，用以有源干擾效果評估及問題分析。關(guān)鍵采集部位具體采集方式及采集要素介紹如下：

1）雷達偵察分系統(tǒng)采用自動錄取、音視頻攝錄、手持終端和人工記錄方式進行數(shù)據(jù)采集，主要采集威脅雷達相關(guān)參數(shù)、雷達名稱、告警時刻、丟失時刻等要素。

2）雷達有源干擾分系統(tǒng)采取自動錄取、手持終端和人工記錄方式進行數(shù)據(jù)采集，主要采集干擾樣式、干擾開始時刻、干擾停止時刻等要素。

3）末制導(dǎo)雷達采取自動錄取、音視頻攝錄和人工記錄方式進行數(shù)據(jù)采集。自動錄取方式采集航偏角、距離、戰(zhàn)斗指令等要素；音視頻攝錄方式采集末制導(dǎo)雷達工作界面和示波器回波波形；人工記錄方式采集加高壓時刻、跟蹤時刻、受干擾時刻、干擾消失時刻、受干擾情況、效果初判、關(guān)高壓時刻等要素。

4）復(fù)雜電磁環(huán)境監(jiān)測采取人工記錄方式進行數(shù)據(jù)采集，主要采集訓(xùn)練海區(qū)實時電磁頻譜信息。

5）雷達信號環(huán)境模擬采取計算機自動錄取、人工記錄方式進行數(shù)據(jù)采集，主要采集模擬設(shè)備的工作狀態(tài)及雷達信號模擬情況。

6）態(tài)勢采集方面，電子對抗評估席全時錄取態(tài)勢，重點采集威脅方位、艦艇航向、對抗雙方距離等要素。

2.4 評估優(yōu)選

1）效果評估

依據(jù)原始信息采集數(shù)據(jù)，檢驗艦艇被末制導(dǎo)雷達穩(wěn)定跟蹤情況下，電子戰(zhàn)系統(tǒng)有源干擾樣式的干擾效果，并通過有效性優(yōu)選判定準(zhǔn)則，研究確定有源干擾樣式優(yōu)化組合，為部隊有源干擾作戰(zhàn)運用提供指導(dǎo)。針對預(yù)選有源干擾樣式，以有源干擾樣式“干擾有效性”和“干擾成功率”作為檢驗項目：

①干擾有效性

每種預(yù)選干擾樣式對相應(yīng)末制導(dǎo)雷達至少干擾n0次，每次干擾時長t0，持續(xù)干擾以干擾發(fā)出后t1時刻起算。在干擾有效時間段內(nèi)，如出現(xiàn)末制導(dǎo)雷達持續(xù)穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)Δt0以上，即判定干擾無效；在干擾有效時間段內(nèi)，如穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)累計時間大于Δt1，則判定干擾無效；否則判定干擾有效。

②干擾成功率

干擾成功率是有源干擾樣式優(yōu)選的重要準(zhǔn)則，成功率高的干擾樣式作為優(yōu)選對象。當(dāng)不同干擾樣式的干擾成功率相同時，通過計算有效干擾起始時刻t、有效干擾時長Δt、角度誤差α、距離誤差r的歸一化有效性系數(shù)，并結(jié)合專家意見權(quán)重，采用“專家意見灰色關(guān)聯(lián)算法”和“代數(shù)加權(quán)評估法”計算得出該干擾樣式的成功率優(yōu)選指數(shù)，優(yōu)選指數(shù)較大的干擾樣式作為優(yōu)選對象，并結(jié)合理論分析得出最終評估結(jié)論。

2）半實物仿真復(fù)盤驗證

通過外場高速數(shù)據(jù)記錄的能量、距離、多普勒信息，實現(xiàn)目標(biāo)回波和干擾回波的分離，依托半實物仿真系統(tǒng)，通過想定方案設(shè)計，雙方對抗態(tài)勢設(shè)置，結(jié)合彈道仿真模擬系統(tǒng)，實現(xiàn)對抗過程動態(tài)模擬，通過計算導(dǎo)彈命中目標(biāo)的脫靶量、成功率，完成有源干擾效果內(nèi)場閉環(huán)仿真驗證工作，實現(xiàn)對外場評估結(jié)果的復(fù)盤驗證、效果優(yōu)選目的。

3 有效性檢驗仿真分析

為了展現(xiàn)檢驗方法的有效性及合理性，通過仿真系統(tǒng)設(shè)置有源干擾對抗場景，基于仿真結(jié)果數(shù)據(jù)描述有源干擾有效性的判定過程。以某電子對抗系統(tǒng)有源干擾樣式為例，通過數(shù)字仿真形式模擬有源干擾對抗過程，對仿真數(shù)據(jù)進行綜合評估，主要分析末制導(dǎo)雷達受干擾前后，跟蹤目標(biāo)距離、方位、戰(zhàn)斗指令信息的變化，并繪制有效性標(biāo)識曲線，進行干擾樣式有效性判定。假定有源干擾設(shè)備與干擾對象距離D，對抗仿真時長為1 000 s，步長為1 s，仿真結(jié)果如圖4 所示。

由圖4 可知，末制導(dǎo)雷達受干擾前，可以穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)，距離信息為真值數(shù)據(jù)，方位角穩(wěn)定變化，戰(zhàn)斗指令為1。艦艇在距離目標(biāo)D時，采用某干擾樣式對末制導(dǎo)雷達實施干擾，末制導(dǎo)雷達受到干擾進入搜索狀態(tài)，距離、方位、戰(zhàn)斗指令信息變?yōu)?，綜合上述信息繪制有效性標(biāo)識曲線如圖4（d）所示。通過統(tǒng)計分析，該干擾樣式共有效實施n次，其中有效干擾n0次，則該干擾樣式干擾成功率為。通過不同干擾樣式干擾成功概率比較，進行干擾樣式有效性排序，建立有源干擾優(yōu)選方案集合。

圖4 某干擾樣式干擾有效性判定圖

4 結(jié)束語

隨著水面艦艇部隊作戰(zhàn)任務(wù)的不斷拓展，對水面艦艇兵力訓(xùn)練質(zhì)效要求越來越高。電子戰(zhàn)系統(tǒng)作為水面艦艇對抗反艦導(dǎo)彈的重要軟防御手段，其效能底數(shù)是部隊作戰(zhàn)運用的基礎(chǔ)。文中著眼部隊作戰(zhàn)應(yīng)用需求，基于水面艦艇信息作戰(zhàn)訓(xùn)練，提出一種有源干擾樣式有效性檢驗方法，該方法能夠為部隊有源干擾作戰(zhàn)運用提供指導(dǎo)，為電子戰(zhàn)作戰(zhàn)手冊完善提供一定參考。