姚宏林 吳忠望

【摘要】基于精確制導武器的高抗干擾性能，提出了基于信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡化電子防空反導系統(tǒng)，詳細描述了電子防空系統(tǒng)網(wǎng)絡化構成和數(shù)據(jù)信息流在電子防空系統(tǒng)中的運用。通過對比評估，分析網(wǎng)絡化電子防空的作戰(zhàn)效能，計算結(jié)果表明，基于網(wǎng)絡的電子防空反導系統(tǒng)可以大大提高電子戰(zhàn)裝備的作戰(zhàn)效能。

【關鍵詞】電子防空;精確制導;指揮控制網(wǎng);作戰(zhàn)效能

1.引言

未來的空襲作戰(zhàn)中，戰(zhàn)場更加透明、作戰(zhàn)節(jié)奏迅速、電子干擾環(huán)境復雜，給防空反導作戰(zhàn)來帶嚴峻考驗。為了應對更加復雜的戰(zhàn)場環(huán)境、對抗更加多元的空襲力量，完成更加繁重的防反任務，防空反導系統(tǒng)必須整合現(xiàn)有的各種防空武器裝備和反導武器系統(tǒng)，構建由“軟殺傷”電子戰(zhàn)力量和“硬殺傷”攔截武器共同組成的一體化網(wǎng)絡防空反導系統(tǒng)。有諸多文獻對基于“硬殺傷”的網(wǎng)絡化反導系統(tǒng)進行了較為深入的研究[1～5]，但對電子防空如何進行網(wǎng)絡化設置卻沒有太多的文獻進行分析。文獻[6]中對區(qū)域防空網(wǎng)絡化作戰(zhàn)中戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈的應用情況進行了分析，沒有設計電子戰(zhàn)力量的配置;文獻[7]對噪聲干擾樣式下導彈作戰(zhàn)效能的評估模型進行了研究，對于電子戰(zhàn)力量的網(wǎng)絡化應用涉及較少。本文以基于GPS制導的戰(zhàn)術導彈為例，提出電子戰(zhàn)力量的網(wǎng)絡化應用模式，并對網(wǎng)絡化電子防空的作戰(zhàn)效能進行評估。

2.網(wǎng)絡化電子防空反導系統(tǒng)構成

美軍為了提高GPS制導導彈的抗干擾性能，在導彈上采用了多種抗干擾技術，如時（頻）域濾波技術、自適應天線技術、幅/相對消技術等等[8，9]。這些技術極大的提高了GPS制導導彈的抗干擾性能，在理想情況下，自適應天線可使GPS接收機的抗干擾性能提高40～50dB;波音公司改進型聯(lián)合直接攻擊彈藥（JDAM）采用的就是自適應天線技術，共有4根天線組成的半球形天線陣;戰(zhàn)斧巡航導彈Block Ⅳ的GPS天線是由5根天線組成的天線陣。正是由于GPS制導抗干擾性能的大幅提高，單純的利用一臺或幾臺電子戰(zhàn)干擾裝備是難以實現(xiàn)有效的干擾敵來襲導彈的。

基于網(wǎng)絡的電子防空反導體系就是依托一體化防空反導信息系統(tǒng)，將電子戰(zhàn)系統(tǒng)和防空反導預警偵察系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、聯(lián)合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡有機聯(lián)接起來，形成信息共享、功能聯(lián)動和行動協(xié)同的防空反導作戰(zhàn)體系，其邏輯組成如圖1所示。

圖1 基于網(wǎng)絡的電子防空反導體系邏輯組成

預警偵察系統(tǒng)是電子防空反導作戰(zhàn)的情報偵察和監(jiān)視系統(tǒng)，由陸、海、空、天各個領域的傳感器組成，作為電子防空作戰(zhàn)的信息源，為電子戰(zhàn)系統(tǒng)實施干擾、欺騙等作戰(zhàn)行動提供準確、實時、可靠的預警情報信息。根據(jù)組織層次不同，預警偵察系統(tǒng)包括國家預警偵察系統(tǒng)、戰(zhàn)區(qū)預警偵察系統(tǒng)和戰(zhàn)術預警偵察系統(tǒng)。根據(jù)空間位置，預警偵察系統(tǒng)包括陸基/?；A警偵察系統(tǒng)、空基/臨近空間偵察預警系統(tǒng)和天基預警偵察系統(tǒng)。陸基/?；A警偵察系統(tǒng)主要有各種地面和艦載雷達探測系統(tǒng)、光電探測系統(tǒng)組成;空基/臨近空間偵察預警系統(tǒng)和天基預警偵察系統(tǒng)組要有各種高空偵察機、無人偵察機、高空偵察飛艇、高空偵察氣球以及空中預警機等組成;天基預警偵察系統(tǒng)主要由各型預警衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星及其通信與中繼衛(wèi)星組成。

指揮控制系統(tǒng)是有各級防空反導作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)及其聯(lián)結(jié)關系所構成的具有指揮、控制和協(xié)同關系的網(wǎng)絡系統(tǒng)。在網(wǎng)絡化電子防空反導作戰(zhàn)體系中，指揮控制系統(tǒng)負責接收預警偵察系統(tǒng)傳遞來的預警偵察信息，并對信息進行融合處理，決策判斷，定下作戰(zhàn)決心，通過聯(lián)合數(shù)據(jù)網(wǎng)下達作戰(zhàn)指令，指揮電子戰(zhàn)系統(tǒng)實施干擾、欺騙等作戰(zhàn)行動。在網(wǎng)絡化電子防空反導體系中，指揮控制系統(tǒng)作為神經(jīng)中樞和核心，整合了有線、無線、衛(wèi)星通信等通信資源，共享作戰(zhàn)信息和決策信息，通過提高電子防空作戰(zhàn)指揮員對戰(zhàn)場態(tài)勢的共同認知，進一步提高電子防空作戰(zhàn)效能。

電子戰(zhàn)系統(tǒng)是網(wǎng)絡化電子防空反導體系的直接作戰(zhàn)終端，為電子防空作戰(zhàn)行動提供各種電子對抗手段。電子戰(zhàn)系統(tǒng)根據(jù)指揮控制系統(tǒng)的電子對抗指令，對來襲目標實施電子毀傷、信號干擾、信號欺騙和電磁壓制等作戰(zhàn)行動。目前，防空反導作戰(zhàn)的主要防反目標是精確制導導彈。針對精確制導導彈，在導彈飛行的中段、末端實施有效地電子干擾，影響目標制導精度，使來襲導彈偏離既定航線，是電子防空的主要作戰(zhàn)樣式。通過網(wǎng)絡化配置電子戰(zhàn)系統(tǒng)，使各種電子對抗裝備協(xié)同工作，在頻段、功率、作用距離和對抗原理上優(yōu)勢互補，形成整體聯(lián)動的電子防空態(tài)勢，提升防空反導作戰(zhàn)效能。

圖1中還有一個聯(lián)合數(shù)據(jù)網(wǎng)，這并不是一個實體的網(wǎng)絡，而是一個集數(shù)據(jù)收集、處理、分發(fā)的系統(tǒng)。復雜電磁環(huán)境下的信息作戰(zhàn)，各種數(shù)據(jù)紛繁復雜，如果不能在海量數(shù)據(jù)中分析出有效的信息，勢必會極大影響信息作戰(zhàn)的效果。

圖2 網(wǎng)絡化電子防空數(shù)據(jù)信息流邏輯圖

利用網(wǎng)絡化優(yōu)勢，電子防空系統(tǒng)在作戰(zhàn)中可以實現(xiàn)部隊部署的分散化，利用信息流動代替物質(zhì)流動，提高信息作戰(zhàn)準確度、作戰(zhàn)指揮速度和作戰(zhàn)質(zhì)量，使電子信息武器的作戰(zhàn)效能得到充分發(fā)揮。圖2所示為網(wǎng)絡化電子防空數(shù)據(jù)信息流邏輯圖，從圖中可知，基于信息系統(tǒng)的戰(zhàn)場數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡是電子防空網(wǎng)絡化的基礎，在防空反導系統(tǒng)發(fā)揮最大作戰(zhàn)效能中發(fā)揮了至關重要的作用。

3.網(wǎng)絡化電子防空反導系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估

由于網(wǎng)絡化電子防空反導系統(tǒng)中裝備的型號各異，不同的電子信息系統(tǒng)、不同的戰(zhàn)技指標、不同的信息作戰(zhàn)效能給網(wǎng)絡化電子防空反導系統(tǒng)聯(lián)合信息作戰(zhàn)效能的定量評估增加了復雜性。按照一般系統(tǒng)的評估步驟，既要預測來襲目標的飛行規(guī)律，又要描述網(wǎng)絡化電子防空反導系統(tǒng)聯(lián)合作戰(zhàn)的指揮模式，還要考慮大量隨機事件和隨機過程，顯然過于復雜。通過上節(jié)對網(wǎng)絡化電子防空反導系統(tǒng)的詳細分析可知，其信息作戰(zhàn)能力提高的關鍵是：在信息資源實時共享的基礎上，實現(xiàn)了多型電子防空反導系統(tǒng)的集中指揮和實時電子干擾。在作戰(zhàn)想定模式下，運用概率論對比作戰(zhàn)效能的評估方法給出網(wǎng)絡化電子防空反導系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的評估結(jié)果，其步驟分為兩步：①評估指標確定;②對比分析。

3.1 評估指標確定

以導彈脫離真實航線的概率（P）為最終評估指標，下級指標可分為可靠性概率（P1）、探測概率（P2）、可干擾率（P3）、可干擾條件下的有效干擾概率（P4）和有效干擾條件下的導彈偏離率P5。

導彈脫離真實航線概率是指電子防空系統(tǒng)有效干擾目標后，制導導彈脫離真實航線的概率，有：

式中，P1為可靠性概率，是指該系統(tǒng)執(zhí)行任務過程中的各參戰(zhàn)系統(tǒng)有效發(fā)揮作用的程度，與預警探測系統(tǒng)可靠性P11、指揮控制系統(tǒng)可靠性P12和電子戰(zhàn)系統(tǒng)可靠性P13有關，且有。

P2為探測概率，預警偵察系統(tǒng)在作戰(zhàn)中發(fā)現(xiàn)進襲目標與來襲目標總數(shù)之比，與各預警偵察系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)概率有關，設雷達偵察概率P21、預警偵察飛機偵察概率P22和探測衛(wèi)星偵察概率P23，則有。

P3為可干擾概率，是指導彈飛行時進入該電子戰(zhàn)干擾區(qū)域的概率。在形成電子防空網(wǎng)絡后，如果導彈受到某個電子戰(zhàn)干擾后其飛行路線發(fā)生偏離，由于戰(zhàn)場強大的信息網(wǎng)絡，那么該導彈再次進入下一個干擾區(qū)域的概率會增加。

P4為可干擾條件下的有效干擾概率。在制導導彈進入電子防空系統(tǒng)后，由于存在遮擋、電波傳播等因素的影響，電子戰(zhàn)系統(tǒng)并不一定會有效的壓制GPS信息，而是存在一個概率。

P5為有效干擾條件下導彈偏離航線概率。由于GPS制導導彈即使在被干擾后，當導彈飛離干擾區(qū)域后重新搜索GPS衛(wèi)星，制導導彈仍可能搜尋到真實目標信息并實施有效打擊。除非導彈飛離干擾區(qū)域后已來不及獲得GPS信息并進行修正裝訂數(shù)據(jù)。需要指出的是，如果形成電子防空網(wǎng)絡，導彈受到一定數(shù)量的電子防空系統(tǒng)有效干擾后必然會偏離航線，設有n個電子防空系統(tǒng)，最小受到m個系統(tǒng)干擾后導彈無法獲得GPS信息，則有。

3.2 對比評估分析

如圖3所示為一個網(wǎng)絡化區(qū)域電子防空反導系統(tǒng)，由3個電子作戰(zhàn)單元（F1、F2、F3）構成電子防空網(wǎng)，指揮控制中心C1構成信息網(wǎng)絡，預警探測系統(tǒng)由分布于地面、空中和天基探測設備組成。

圖3 區(qū)域電子防空反導網(wǎng)絡示意圖

設定來襲目標為GPS巡航導彈，電子防空干擾距離為A到B全段。由文獻[10]可知，電子戰(zhàn)干擾有效區(qū)為一圓形區(qū)域，如圖3所示。設定來襲目標能夠被偵測到，各參戰(zhàn)裝備完好且已進入電子防空網(wǎng)絡，即P1、P2都為1;進入電子干擾區(qū)域的概率，第二次進入電子干擾區(qū)域的概率，第三次進入電子干擾區(qū)域的概率;有效壓制的概率為0.8，導彈在有效干擾后偏離的概率為0.6。

（1）單個電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)時

當GPS巡航導彈進入AB段時，僅有電子戰(zhàn)系統(tǒng)F1探測到目標且參與干擾，選擇目標進行干擾;則導彈偏離概率。

（2）網(wǎng)絡化電子反導系統(tǒng)作戰(zhàn)時

導彈在AB段飛行過程中，由于預警探測信息共享，整個電子防空網(wǎng)絡的干擾設備都可以同時開機實施干擾，但由于干擾距離及被地方反輻射武器發(fā)現(xiàn)的威脅，這并非最佳的作戰(zhàn)方案。當預警探測信息獲得導彈飛行狀態(tài)信息后，指控中心指揮距其最近的電子干擾戰(zhàn)實施干擾，同時探測導彈狀態(tài)信息是否發(fā)生改變，指揮第二個電子防空系統(tǒng)參與干擾，以此類推。這樣可以發(fā)揮電子防空網(wǎng)絡化的最佳優(yōu)勢。當然，如果多個電子防空系統(tǒng)都可以實施有效干擾時，如圖3中電子干擾系統(tǒng)F1和F2存在重疊的干擾區(qū)域，指控中心可以根據(jù)需要指揮多個電子防空系統(tǒng)參與干擾。下面計算多次干擾后導彈偏離航線的概率。

兩個電子防空系統(tǒng)實施有效干擾：

三個電子防空系統(tǒng)實施有效干擾：

計算結(jié)果表明，即便在其他條件概率相等的情況下，網(wǎng)絡化電子防空系統(tǒng)在實施有效干擾后使得導彈偏離航線的概率大為增加。相對于單個系統(tǒng)分散作戰(zhàn)其作戰(zhàn)效能提高數(shù)倍。在上述計算網(wǎng)絡化電子防空系統(tǒng)中預設的各概率值只是為了說明網(wǎng)絡化電子防空的優(yōu)勢，真實的概率值需要依據(jù)深入的研究才能得出，如導彈在不同電子戰(zhàn)區(qū)域的可干擾概率值，在不同的作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)應該是互為條件概率的，其計算和分析過程也將是非常復雜的。

4.結(jié)束語

防空反導作戰(zhàn)不僅包含“硬殺傷”的反導系統(tǒng)，同時還包括基于“軟殺傷”的電子防空系統(tǒng)。由于目前制導導彈的抗干擾性強，對其實施有效的干擾顯得非常困難?；诖?，本文提出了基于信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡化電子防空反導系統(tǒng)，并就其組成結(jié)構、數(shù)據(jù)信息流邏輯給出詳細的闡述。同時給出評估指標，綜合評估了網(wǎng)絡化電子防空系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，并通過計算表明了網(wǎng)絡化模式對提高電子防空系統(tǒng)反導作戰(zhàn)效能的重要性。

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作者簡介：

姚宏林（1974—），男，碩士，副教授，主要從事信息安全教學與研究。

吳忠望（1979—），男，博士，講師，主要從事信息安全教學與研究。