秦國領， 李曉波

(1裝備學院研究生管理大隊 北京 101416

2裝備學院光電裝備系 北京 101416)

基于能力指數法的測控系統抗干擾性能評估方法?

秦國領1， 李曉波2

(1裝備學院研究生管理大隊 北京 101416

2裝備學院光電裝備系 北京 101416)

測控系統抗干擾性能評估是航天測控系統抗干擾效能評估的重要環(huán)節(jié)。通過對測控系統、測控體制及抗干擾技術的深入分析，建立以能力指數法為基礎的評估模型，并通過實例論證了模型的科學合理性。

測控系統； 能力指數法； 抗干擾評估

引 言

隨著航天測控技術的不斷發(fā)展，航天測控系統經歷了從分離體制到統一體制，從非擴頻體制到擴頻體制，從地基到天基再到天地基一體化測控網的發(fā)展歷程[1]。由于測控系統的重要性，干擾與抗干擾技術一直貫穿于測控系統的發(fā)展歷程之中。對測控系統抗干擾性能進行評估是一個復雜的問題，全面、科學評價測控系統抗干擾性能必須對影響抗干擾性能的眾多因素進行綜合分析評估。當前，許多學者對測控系統抗干擾性能評估進行了大量研究，取得了很大進展。如朱詩兵[2]基于模糊圖的有效面積和一定高度下切割面積的比值來評估DS/FH測控系統的測距和測速抗干擾能力，提出了定量分析測距和測速抗干擾性能的新思路；郝建華等[3]通過分析不同干擾在DS/FH測控系統的性能情況，基于層次分析法對不同測控設備的抗干擾性能進行對比評估，操作方便，簡單易懂；潘點飛等[4]提出通過最低性能指標約束法對系統抗干擾性能進行綜合分析，并建立了系統綜合抗干擾性能的指標體系。但是，目前仍缺少從系統角度來評估測控系統的抗干擾性能的方法。本文通過對測控系統、測控體制以及抗干擾技術的深入分析，建立以能力指數法為基礎的評估模型，用以評估測控系統的抗干擾性能，并通過實際例子論證了模型的科學合理性。

1 常見的干擾及抗干擾技術

測控系統面臨的干擾形式有兩大類[5]：①欺騙式干擾，如敵方干擾機根據偵察到的信號結構，產生與其格式相同但內容不同的信號，將其經過自然或人為延時放大發(fā)送到干擾目標；②壓制式干擾，如各類自然噪聲干擾，電子設備的無意干擾，敵方發(fā)射的連續(xù)波、調頻連續(xù)波、掃頻連續(xù)波、隨機二元碼調制噪聲、雜亂脈沖等干擾信號。

測控系統主要通過三個方面來提高其抗干擾性能：①改善基本參數提高抗干擾性能，如提高發(fā)射機功率、天線增益、工作頻率等；②改進工作體制提高抗干擾性能，如采用直接擴頻、跳頻擴頻、混合擴頻等工作體制；③應用多種技術提高抗干擾性能，如采用自適應調零、自適應編碼、脈沖壓縮等技術。

2 基于能力指數法評估測控系統抗干擾性能

2.1 能力指數法簡介

為適應戰(zhàn)爭模擬技術的需要，美國軍方引入了已在國民經濟和工業(yè)領域得到廣泛應用的指數概念，建立了一種新的作戰(zhàn)能力度量方法，即杜(佩)-鄧(尼根)指數法(簡稱能力指數法)，很快推廣到部隊和其他相關部門，至今仍在不斷發(fā)展應用中[6]。能力指數法通過確定不同指標權重并進行指數冪乘積來評估系統的性能。該方法不僅結構簡單、使用方便，而且性能評估建立在系統自身的性能指標基礎上，避免了大量不確定因素的出現，增強了評估的準確性。例如，潘超[7]利用能力指數法評估了雷達的抗干擾性能，過程簡單，結果科學?；谀芰χ笖捣ㄔu估測控系統抗干擾性能是通過分析影響測控系統抗干擾性能的關鍵因素，建立抗干擾指數模型，從而科學定量地評估測控系統的抗干擾性能。

2.2 基于能力指數法評估測控系統抗干擾性能

層次分析法是常見的確定指標權重的方法，然而傳統層次分析法1～9標度存在部分缺陷，如易導致評定結果出現逆序、判斷矩陣一致性與思維一致性相脫節(jié)等問題[8，9]。鑒于此，本文采用指數標度的層次分析法，該方法克服了1～9標度的缺點，具有優(yōu)良的封閉性、一致性[10]。

測控系統主要通過基本措施、體制和抗干擾技術三個方面提高抗干擾性能，因此可對測控系統的抗干擾性能進行如圖1所示的分類。

圖1 測控系統抗干擾性能分類

根據能力指數法的定義，可建立測控系統抗干擾性能的評估模型如下

其中，K是調整系數，為常數；BE是基本抗干擾因子；RE為工作體制抗干擾因子；AE為技術措施抗干擾因子。a、b、c分別對應于BE、RE、AE三種抗干擾因子的冪指數，代表了其對測控系統綜合抗干擾性能的貢獻度，且a+b+c＝1。

基本抗干擾因子是測控系統抗干擾的基礎，其數值是決定系統抗干擾性能的重要依據；體制抗干擾因子能夠有效提高測控系統的抗干擾性能，是一種主動抗干擾方法；技術措施抗干擾因子通過采用多種技術措施來降低干擾的影響，是一種被動抗干擾方法。基于對抗干擾因子的理解，根據表1中相對重要性程度等級及評分，可建立三種抗干擾因子對測控系統抗干擾性能貢獻度的判斷矩陣，如表2。

表1 相對重要性程度等級及評分

表2 抗干擾因子判斷矩陣

通過求解判斷矩陣可得最大特征值為λmax＝3，指標權重為{0.1745，0.5234，0.3022}。

對指標進行一致性檢驗，CR＝0，滿足一致性要求，因此確定因子權重為

2.2.1 基本抗干擾因子評估模型

基本抗干擾因子與測控系統的平均發(fā)射功率PT、信號帶寬BW、天線增益AG、發(fā)射損耗Lt、工作中心頻率fIF、信號傳輸時間T、波束寬度θ有關。PT、AG越大，fIF越高，BW、Lt、T、θ越小，測控系統的抗干擾能力越強。因此可建立基本抗干擾因子的評估模型為

其中，ERIP為測控系統的有效發(fā)射功率，ERIP＝PT·AG/Lt。

2.2.2 工作體制抗干擾因子評估模型

目前測控系統廣泛采用的工作體制有統一載波體制、直接擴頻體制、跳頻擴頻體制以及直擴/跳擴混擴體制四種。由于統一載波體制不具有抗干擾性能，其抗干擾貢獻度為0，直接擴頻體制、跳頻擴頻體制和直擴/跳擴混擴體制的抗干擾增益只與其處理增益有關[11]，因此可根據處理增益得出不同體制對抗干擾性能的貢獻度，如表3所示。

表3 工作體制對測控系統抗干擾能力的貢獻度

這里貢獻度來自體制措施抗干擾增益的dB值。

經過分析建立的評估模型為

其中，ωi取值為0或1，當測控系統采用了該體制，則ωi＝1，否則ωi＝0；μi為第i種體制對抗干擾性能的貢獻度。

2.2.3 技術措施抗干擾因子評估模型

目前測控系統廣泛采用的7種抗干擾技術措施及其對抗干擾性能的貢獻度[12～16]如表4所示。

表4 技術措施對抗干擾能力的貢獻度

這里貢獻度來自技術措施抗干擾增益的dB值。

當測控系統采用多種抗干擾技術措施后，抗干擾性能等于不同措施抗干擾性能的加權求和值。因此可建立技術措施抗干擾因子評估模型

其中，ωj取值為0或1，當測控系統采用了該抗干擾技術，則ωj＝1，否則ωj＝0；μj為第j種抗干擾技術對抗干擾性能的貢獻度。

2.2.4 模型綜合及計算檢驗

綜上所述，可得測控系統綜合抗干擾性能的評估模型

現以國外幾種典型的測控系統來驗證該模型的合理性，這些測控系統的具體參數[17，18]如表5所示。

表5 典型測控系統的抗干擾技術參數

由于TDRSS的波束寬度沒有查詢到相關資料，考慮到其使用相控陣天線，波束寬度很窄，此處認為與Milstar的波束寬度相同，為1.06°；工作時間往往與測控任務有關，此處認為五種測控系統工作時間相同，均為100s；K取值為1。

經計算可得不同類型測控系統的抗干擾性能，如表6所示。

表6 不同類型測控系統抗干擾能力評估值

通過表6的計算可知，“阿波羅”登月測控系統的抗干擾性能最差，TDRSS系統抗干擾性能居中，Milstar跳擴頻系統的抗干擾性能最好，這與實際情況是相符的；而在TDRSS中，由于星間鏈路(Ka)的信號帶寬比饋電鏈路和星間鏈路(Ku)寬得多，導致其抗干擾性能最差，這也與實際情況相符。通過具體計算分析可知，由能力指數法建立的模型計算出的綜合抗干擾性能值符合實際對這幾種型號測控系統抗干擾性能的定性認識，說明該模型合理、可用。

3 結束語

本文通過對測控系統的綜合分析，借助能力指數法建立測控系統抗干擾性能的評估模型，并通過實例論證了模型的科學合理性。該方法操作簡單，易于理解，對研究測控系統抗干擾性能評估具有一定的參考價值。

[1]袁 波，于 巍.基于天地一體化的航天測控體系建設分析[C]//航天測控研討論文文集.鄭州：中國電子科技集團第二十七研究所，2007：74～77.

[2]朱詩兵，童 菲，孟生云.擴頻測控信號固有抗干擾性能的評價方法研究[J].科學技術與工程，2012，(30)：90～94.

[3]郝建華，席有猷，程乃平.DS/FH測控系統抗干擾性能評估方法研究[J].飛行器測控學報，2013，32(2)：16～20.

[4]潘點飛，郝建華，程乃平.DS/FH測控系統綜合性能評估方法研究[J].飛行器測控學報，2013，32(2)：11～117.

[5]陸偉濤.DS/FH混合擴頻測控體制抗干擾性能研究[D].裝備學院碩士論文，2010.

[6]姚富強.通信抗干擾工程與實踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[7]潘 超.雷達抗干擾效能評估準則與方法研究[D].電子科技大學碩士論文，2006.

[8]黃德才，李青琳.AHP法中判斷矩陣的比例標度構造法[J].控制與決策，2002，17(4)：484～486.

[9]杜 棟.論AHP的標度評定[J].運籌與管理，2000，9(4)：42～45.

[10]呂躍進，張 維，曾雪蘭.指數標度與1-9標度互不相容及其比較研究[J].工程數學學報，2003，20(8)：77～81.

[11]田日才.擴頻通信[M].北京：清華大學出版社，2012.

[12]陳永革，劉 銘，干民主.地空導彈制導雷達綜合抗干擾能力評估[J].空軍工程大學學報(自然科學版)，2000，1(4)：21～23.

[13]Ezers，Rolands，Farsexotu.Performance Evaluation of Commercial SATCOM Modemswith Respect to Interference and Nuisance Jamming[C]//MILCOM’95，1995，864～868.

[14]柴焱杰，孫繼銀，李琳琳，胡 寅.衛(wèi)星通信抗干擾技術綜述[J].現代防御技術，2011，39(3)：113～117.

[15]杜思深，王曉川，楊 寧.自適應編碼調制技術在通信中的應用[J].現代電子技術，2005，(21)：14～15，18.

[16]鄭同良.“軍事星”衛(wèi)星通信系統綜述[J].航天電子對抗，2005，21(3)：51～53.

[17]胡 丹，閏忠文.國外典型中繼衛(wèi)星通信鏈路的性能分析[C]//2008年中國宇航學會飛行器總體專業(yè)委員會學術研討會.海拉爾：中國科學院空間科學與應用研究中心，2010：277～283.

[18]曹國英.美國毫米波抗干擾衛(wèi)星鏈路技術特點[J].外軍信息戰(zhàn)，2011，(1)：7～13.

Performance Evaluation of TT＆C Anti-jamm ing Based on Capability Index

Qin Guoling， Li Xiaobo

The performance evaluation of TT＆C anti-jamming is important to the effectiveness evaluation of TT＆C antijamming.This paper establishes an evaluation model based on the capability index by analyzing the TT＆C system，institutions and anti-jamming technologies，and demonstrates the scientificalness and rationality of themodel through practical examples.

TT＆C system； Capability index； Anti-jamming evaluation

TN9

A

CN11-1780(2014)06-0033-05

秦國領 1990年生，碩士在讀，研究方向為航天測控信息處理。

?武器裝備預研基金項目

2014-04-18 收修改稿日期：2014-05-08

李曉波 1965年生，碩士，副教授，研究方向為航天測控、微波系統、信息傳輸等。