焦淑瑜 張建軍

(92941部隊(duì)93分隊(duì) 遼寧葫蘆島 125001)

1 引言

隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，電子信息裝備在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)模式由單純的火力對(duì)抗轉(zhuǎn)向復(fù)雜的電磁對(duì)抗，戰(zhàn)場(chǎng)上多種電磁干擾并存，嚴(yán)重影響了雷達(dá)裝備的作戰(zhàn)性能。為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)需要，提高武器系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)使用性能，某導(dǎo)彈武器系統(tǒng)采用了先進(jìn)的相控陣體制火控雷達(dá)。該雷達(dá)具備多項(xiàng)抗干擾措施，可以有效對(duì)抗多種電磁干擾模式，在復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境中完成對(duì)來(lái)襲目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤，實(shí)現(xiàn)火控系統(tǒng)正常工作，有效提高了武器裝備在戰(zhàn)場(chǎng)上的生存能力。為了檢驗(yàn)火控雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)使用性能，充分反映雷達(dá)的實(shí)際作戰(zhàn)效能，開展復(fù)雜電磁環(huán)境下火控雷達(dá)試驗(yàn)方法研究。以戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境為研究背景，通過(guò)構(gòu)建外場(chǎng)試驗(yàn)的復(fù)雜電磁環(huán)境，確定復(fù)雜電磁環(huán)境下火控雷達(dá)試驗(yàn)與評(píng)定方法，對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境下火控雷達(dá)的作戰(zhàn)性能進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)定。

2 試驗(yàn)復(fù)雜電磁環(huán)境研究

2.1 試驗(yàn)電磁環(huán)境特點(diǎn)

試驗(yàn)電磁環(huán)境是指火控雷達(dá)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在雷達(dá)作用的空間內(nèi)，施加特定的電磁干擾，來(lái)抑制雷達(dá)的工作性能，使雷達(dá)不能正常工作。復(fù)雜電磁環(huán)境下火控雷達(dá)外場(chǎng)試驗(yàn)的關(guān)鍵是構(gòu)建接近于實(shí)戰(zhàn)的外場(chǎng)試驗(yàn)復(fù)雜電磁環(huán)境。火控雷達(dá)在戰(zhàn)場(chǎng)中可能會(huì)受到一種或多種電磁干擾的威脅，這些干擾中有源干擾和無(wú)源干擾并存，干擾戰(zhàn)術(shù)的應(yīng)用形式靈活多樣。戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境具有電磁干擾樣式復(fù)雜、干擾手段多、作用范圍廣的特點(diǎn)，因此，應(yīng)根據(jù)上述特點(diǎn)來(lái)構(gòu)建火控雷達(dá)外場(chǎng)試驗(yàn)的復(fù)雜電磁環(huán)境。

2.2 試驗(yàn)復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)成

復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)成主要包括三部分，即人為電磁環(huán)境、自然電磁環(huán)境和輻射傳播因素。自然電磁環(huán)境和輻射傳播因素由試驗(yàn)環(huán)境的地形、地貌、水文、氣象等自然條件構(gòu)成;人為電磁環(huán)境是指在試驗(yàn)過(guò)程中，在試驗(yàn)的空域、時(shí)域、頻域和能域上采用電子信息裝備模擬電磁信號(hào)的特性，人為的構(gòu)建干擾被試?yán)走_(dá)的電磁輻射環(huán)境。自然電磁環(huán)境和輻射傳播因素受試驗(yàn)場(chǎng)自然環(huán)境條件的制約，試驗(yàn)中無(wú)法人為設(shè)置，因此，雷達(dá)試驗(yàn)的復(fù)雜電磁環(huán)境主要是構(gòu)建人為電磁干擾環(huán)境。按照干擾信號(hào)能量的來(lái)源分類，人為復(fù)雜電磁環(huán)境主要由有源干擾和無(wú)源干擾電磁環(huán)境構(gòu)成，分類如圖1所示。

圖1 主要干擾類型

2.2.1 有源干擾

雷達(dá)有源干擾是用電子設(shè)備產(chǎn)生射頻信號(hào)擾亂或阻斷對(duì)方雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤。有源干擾按干擾信號(hào)的作用原理可分為噪聲干擾和欺騙性干擾兩大類。

a.噪聲干擾

噪聲干擾又叫遮蓋性干擾，其原理是雷達(dá)接收機(jī)接收到的回波信號(hào)中包括干擾噪聲信號(hào)和真實(shí)目標(biāo)的回波信號(hào)，兩種信號(hào)疊加在一起，當(dāng)噪聲信號(hào)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，將目標(biāo)回波信號(hào)淹沒(méi)，使雷達(dá)難以從中檢測(cè)目標(biāo)信息。包括瞄準(zhǔn)式和阻塞式兩種噪聲干擾工作方式。

b.欺騙干擾

欺騙干擾是干擾機(jī)收到雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)后進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生模擬目標(biāo)信息的干擾信號(hào)，再轉(zhuǎn)發(fā)給雷達(dá)，雷達(dá)接收到干擾信號(hào)和真實(shí)目標(biāo)回波信號(hào)，真實(shí)目標(biāo)信號(hào)被干擾信號(hào)拖引，使雷達(dá)不能正常檢測(cè)目標(biāo)信息。欺騙干擾的主要包括距離拖引、速度拖引及角度欺騙。

2.2.2 無(wú)源干擾

無(wú)源干擾是利用不發(fā)射電磁波的無(wú)源干擾器材，通過(guò)對(duì)電磁波的散射、反射、折射，形成雷達(dá)誘餌，或吸收電磁波，使雷達(dá)無(wú)法正常工作。無(wú)源干擾具有適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便、效能明顯等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在飛機(jī)、艦艇等作戰(zhàn)平臺(tái)上，是雷達(dá)面對(duì)的主要干擾威脅之一。無(wú)源干擾器材主要包括箔條、角反射器、龍伯透鏡及吸波材料等。

2.2.3 干擾作用方式

干擾作用方式是指干擾技術(shù)在作戰(zhàn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)雷達(dá)、目標(biāo)及干擾設(shè)備在一定空間位置關(guān)系上的分布，來(lái)達(dá)到特定的作戰(zhàn)效果。按照雷達(dá)、目標(biāo)及干擾機(jī)的空間位置關(guān)系可分為近距離干擾、隨隊(duì)干擾和遠(yuǎn)距離干擾，按工作方式可分為自衛(wèi)干擾和支援干擾。

a.自衛(wèi)干擾

執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的載體上施放自衛(wèi)式干擾，以保護(hù)載體不被敵方的末端防御系統(tǒng)截獲和跟蹤，是攻擊飛機(jī)在完成突防攻擊、轟炸封鎖、近空壓制敵防空系統(tǒng)所采取的干擾方式。

b.支援干擾

支援式干擾是采用專門的干擾設(shè)備載體平臺(tái)，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)掩護(hù)空中突防飛機(jī)、參戰(zhàn)艦船及地面武器裝備，不被敵方的雷達(dá)發(fā)現(xiàn)和跟蹤。采用支援式干擾時(shí)，干擾施放載體平臺(tái)和被保護(hù)的目標(biāo)不是同一個(gè)載體，因此，支援干擾可以在編隊(duì)作戰(zhàn)時(shí)實(shí)施，常用的干擾方式有遠(yuǎn)距離支援干擾和隨隊(duì)支援干擾。

2.3 電磁環(huán)境輻射強(qiáng)度設(shè)置

進(jìn)行復(fù)雜電磁環(huán)境下火控雷達(dá)外場(chǎng)試驗(yàn)，火控雷達(dá)需根據(jù)電磁干擾的樣式和強(qiáng)度，采取相應(yīng)的抗干擾措施。干擾過(guò)弱時(shí)，對(duì)火控雷達(dá)達(dá)不到足夠的干擾效果，干擾過(guò)強(qiáng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)抗干擾失效，雷達(dá)不能正常工作。因此應(yīng)根據(jù)火控雷達(dá)抗干擾性能指標(biāo)確定適當(dāng)?shù)碾姶鸥蓴_強(qiáng)度。干擾強(qiáng)度用干擾中的可見(jiàn)度進(jìn)行度量。

干擾中的可見(jiàn)度是指在存在干擾時(shí)，雷達(dá)正常工作的臨界狀態(tài)下，干擾與信號(hào)功率比，即雷達(dá)接收天線處干擾與信號(hào)功率密度之比。已知雷達(dá)發(fā)射功率Pt(W)、雷達(dá)天線增益Gt(dB)、干擾機(jī)發(fā)射功率Pj(W)、干擾機(jī)天線增益Gj(dB)，則可見(jiàn)度VJ為:

式中:σ為目標(biāo)有效散射面積(m2);Rt為雷達(dá)作用距離(m);Rj為干擾機(jī)至雷達(dá)距離(m)。

3 試驗(yàn)與評(píng)定方法

3.1 試驗(yàn)條件

靶場(chǎng)應(yīng)具備提供各種干擾樣式的干擾設(shè)備作為主要的配試設(shè)備，即應(yīng)具備多種典型實(shí)體雷達(dá)干擾機(jī)、雷達(dá)干擾模擬器及相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)施，能提供多種有效干擾樣式的干擾，且所有設(shè)備要求指標(biāo)明確、性能穩(wěn)定，以滿足火控雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的試驗(yàn)需求。靶場(chǎng)同時(shí)應(yīng)具備架設(shè)各種實(shí)體干擾機(jī)及干擾模擬器的場(chǎng)區(qū)條件，如試驗(yàn)陣地、試驗(yàn)航路等。靶場(chǎng)的所有真值測(cè)量設(shè)備、雷達(dá)引導(dǎo)設(shè)備、通信設(shè)備及時(shí)統(tǒng)設(shè)備，都應(yīng)具備較強(qiáng)的抗干擾能力，或采取有效的抗干擾措施，不受干擾源的干擾。

3.2 試驗(yàn)方法

具體的試驗(yàn)方法，可以檢測(cè)火控雷達(dá)的抗干擾性能指標(biāo)，也可以將被試?yán)走_(dá)作為一個(gè)對(duì)抗單元實(shí)體，應(yīng)用最終效果評(píng)定準(zhǔn)則，用雷達(dá)在作戰(zhàn)中完成自身使命任務(wù)的能力作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。本文采用最終效果評(píng)定法，通過(guò)檢測(cè)被試?yán)走_(dá)采用抗干擾措施和未采用抗干擾措施的各項(xiàng)戰(zhàn)技性能指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果相比較，來(lái)評(píng)定該雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)性能。

3.2.1 檢驗(yàn)指標(biāo)

通過(guò)外場(chǎng)試驗(yàn)檢驗(yàn)火控雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)主要包括精度指標(biāo)、威力指標(biāo)等，抗干擾性能指標(biāo)包括抗干擾改善因子、識(shí)別概率等。

3.2.2 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

a.雷達(dá)相對(duì)測(cè)量精度

雷達(dá)的相對(duì)測(cè)量精度是指在干擾條件下，雷達(dá)采取抗干擾措施后的測(cè)量誤差與未采取抗干擾措施時(shí)雷達(dá)測(cè)量誤差的比值。

式中MJo為干擾環(huán)境中雷達(dá)采取抗干擾措施后測(cè)量最大誤差;Mmo為干擾環(huán)境中雷達(dá)未采取抗干擾措施時(shí)測(cè)量最大誤差。

b.抗干擾改善因子

抗干擾改善因子是雷達(dá)采用某種抗干擾措施后，雷達(dá)輸出端信噪比與雷達(dá)未采取抗干擾措施時(shí)，雷達(dá)輸出端信噪比的比值。即雷達(dá)采取抗干擾措施后信噪比提高的倍數(shù)。

式中P'So/P'Jo為采取抗干擾措施后雷達(dá)輸出端信噪比;PSo/PJo為未采取抗干擾措施時(shí)雷達(dá)輸出端信噪比。

3.3 實(shí)例分析

某火控雷達(dá)，具有頻率捷變、旁瓣對(duì)消、自動(dòng)增益調(diào)整等多項(xiàng)抗干擾措施，對(duì)有源噪聲壓制干擾、噪聲掩護(hù)干擾、瞄準(zhǔn)干擾、欺騙干擾等有較好的抑制能力，并能有效對(duì)抗箔條干擾、雜波干擾等無(wú)源干擾。通過(guò)構(gòu)建具有多種電磁干擾的復(fù)雜電磁環(huán)境，對(duì)該火控雷達(dá)進(jìn)行外場(chǎng)試驗(yàn)。

A.目標(biāo)機(jī)參數(shù)

目標(biāo)機(jī)從雷達(dá)的法線方向300km進(jìn)入，高度10km，速度300m/s，RCS3m2，試驗(yàn)全程采用真值測(cè)量設(shè)備，測(cè)量目標(biāo)機(jī)的位置真值。

B.電磁環(huán)境設(shè)置

試驗(yàn)復(fù)雜電磁環(huán)境包括無(wú)源干擾和有源干擾。無(wú)源干擾采用箔條干擾，有源干擾采用噪聲和欺騙干擾。

a.無(wú)源干擾

在距離雷達(dá)100km時(shí)，干擾機(jī)1施放箔條干擾彈，對(duì)雷達(dá)進(jìn)行無(wú)源干擾，檢驗(yàn)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)跟蹤情況。

b.隨隊(duì)干擾

隨隊(duì)干擾模式下，干擾機(jī)1和目標(biāo)機(jī)編隊(duì)飛行，高度和速度與目標(biāo)機(jī)相同，左右相距100m，干擾機(jī)與目標(biāo)機(jī)均在雷達(dá)主波束內(nèi)，距離200km～100km范圍內(nèi)，通過(guò)干擾吊艙向雷達(dá)施放欺騙干擾、窄帶瞄準(zhǔn)干擾、寬帶阻塞干擾，檢驗(yàn)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)探測(cè)和跟蹤情況。

c.遠(yuǎn)距離支援干擾

遠(yuǎn)距離支援干擾模式下，干擾信號(hào)從旁瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，干擾機(jī)2處于雷達(dá)跟蹤副瓣波束內(nèi)，高度和速度與目標(biāo)機(jī)相同，距離300km～100km范圍內(nèi)，通過(guò)干擾吊艙向雷達(dá)施放窄帶瞄準(zhǔn)干擾和寬帶阻塞干擾，檢驗(yàn)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)探測(cè)和跟蹤情況。

C.航路設(shè)計(jì)

根據(jù)試驗(yàn)方案，確定干擾機(jī)與目標(biāo)機(jī)的相對(duì)位置，及與雷達(dá)的空間相對(duì)位置，進(jìn)行試驗(yàn)航路設(shè)計(jì)。如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)航路(俯視)

a.雷達(dá)相對(duì)測(cè)量精度試驗(yàn)

目標(biāo)由J點(diǎn)(距離雷達(dá)300km)進(jìn)入，經(jīng)A點(diǎn)(距離雷達(dá)200km)、B點(diǎn)(距離雷達(dá)100km)，至 T點(diǎn)(距離雷達(dá)40km)退出，干擾機(jī)1進(jìn)行隨隊(duì)干擾，干擾機(jī)2進(jìn)行遠(yuǎn)距離支援干擾，干擾機(jī)1飛行至B點(diǎn)，施放箔條干擾彈。分雷達(dá)全程未采用抗干擾措施和采用抗干擾措施兩個(gè)航次，對(duì)目標(biāo)的測(cè)量精度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

b.抗干擾改善因子試驗(yàn)

在試驗(yàn)過(guò)程中全航路記錄被試?yán)走_(dá)輸出的信噪比。第一航次，雷達(dá)全程未采用抗干擾措施，在每個(gè)距離段記錄被試?yán)走_(dá)輸出的信噪比。第二航次，雷達(dá)采用抗干擾措施后，全程記錄雷達(dá)輸出的信噪比，測(cè)量結(jié)果與第一航次該距離段內(nèi)雷達(dá)輸出的信噪比進(jìn)行比較，計(jì)算抗干擾改善因子。

D.試驗(yàn)結(jié)果

共進(jìn)行2航次飛行試驗(yàn)，火控雷達(dá)在未采取抗干擾措施和采取抗干擾措施兩種情況下，得到雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)的距離、方位、俯仰精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

由表1可見(jiàn)，未采取抗干擾措施的情況下，雷達(dá)的測(cè)量精度超差，說(shuō)明在復(fù)雜電磁環(huán)境下，如果雷達(dá)沒(méi)有相應(yīng)的抗干擾措施，其作戰(zhàn)性能將受到嚴(yán)重影響。采取相應(yīng)的抗干擾技術(shù)后，該火控雷達(dá)可有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境條件。由公式(2)計(jì)算雷達(dá)的相對(duì)測(cè)量精度。

2航次分別得到雷達(dá)輸出的信噪比SNR，圖3、圖4為雷達(dá)在目標(biāo)距離175800m～17300m時(shí)輸出的SNR曲線。由試驗(yàn)結(jié)果可計(jì)算雷達(dá)抗干擾改善因子IJ。

圖3、4中的SNR擬合曲線是對(duì)SNR進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得到的擬合曲線，由該曲線可以看出，在相同的目標(biāo)跟蹤距離內(nèi)，采取抗干擾措施后雷達(dá)輸出的信噪比大于未采取抗干擾措施的信噪比，抗干擾措施可以有效提高雷達(dá)的跟蹤效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)形態(tài)、作戰(zhàn)樣式、作戰(zhàn)對(duì)象和作戰(zhàn)環(huán)境等都離不開復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境背景，未來(lái)武器裝備的靶場(chǎng)試驗(yàn)也將是基于復(fù)雜電磁環(huán)境背景下的試驗(yàn)與鑒定。該方法為靶場(chǎng)開展復(fù)雜電磁環(huán)境下裝備的外場(chǎng)試驗(yàn)提供了可行的試驗(yàn)復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法、試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定方法，能夠有效提高靶場(chǎng)在復(fù)雜電磁環(huán)境條件下的綜合試驗(yàn)水平。

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