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        Mar k ⅫA Mo d e 5對抗方法研究

        2017-08-02 09:10:57四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司孫盛喜
        電子世界 2017年14期
        關(guān)鍵詞:信號方法

        四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司 孫盛喜

        Mar k ⅫA Mo d e 5對抗方法研究

        四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司 孫盛喜

        Mode 5是西方體制敵我識別系統(tǒng)的最新升級,其對抗方法是當(dāng)前敵我識別對抗領(lǐng)域的重要研究課題。在總結(jié)當(dāng)前敵我識別系統(tǒng)有效對抗方法的基礎(chǔ)上,分析了各種方法對Mode 5的干擾效果。通過定量計(jì)算,可知噪聲壓制對Mode 5的干擾難度并不大,是目前針對Mode 5最為有效的對抗方法。

        敵我識別;Mode 5;噪聲壓制;欺騙利用;應(yīng)答機(jī)占據(jù);高重頻脈沖

        0 引言

        識別敵我是古今中外戰(zhàn)爭中首先要解決的根本問題之一;在現(xiàn)代電子戰(zhàn)和信息戰(zhàn)中,準(zhǔn)確、可靠、迅速地掌握目標(biāo)的敵我屬性信息已成為交戰(zhàn)雙方開戰(zhàn)的首要前提條件[1]。毫不夸張地說,無法準(zhǔn)確識別敵我,就難以避免戰(zhàn)場誤傷事件。從某種意義上講,用于識別敵我的敵我識別系統(tǒng)在很大程度上影響和決定了戰(zhàn)爭的進(jìn)程和最終結(jié)果。

        目前存在多種敵我識別的技術(shù)手段,這其中使用最廣、技術(shù)最成熟、參與實(shí)戰(zhàn)最多的是基于二次雷達(dá)體制的雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)。世界各大國的主要敵我識別手段均采用該體制,如美國和北約使用的西方體制敵我識別系統(tǒng)、俄羅斯和獨(dú)聯(lián)體國家使用的東方體制敵我識別系統(tǒng)等。鑒于雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的重要性,其對抗與反對抗問題研究已成為電子對抗領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。

        Mark ⅫA是西方體制敵我識別系統(tǒng)的最新發(fā)展,在Mark Ⅻ基礎(chǔ)上增加了Mode 5。Mode 5采用了多種先進(jìn)技術(shù),具備較強(qiáng)的抗干擾性和安全保密性。目前針對Mode 5的研究主要是工作性能[2]、消息格式[3]、噪聲干擾時(shí)的誤碼率計(jì)算[4-5]等,沒有側(cè)重對抗措施和對抗方法的研究。本文對Mode 5的對抗方法研究,可以為我國敵我識別對抗及反對抗提供一定借鑒。

        1 雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)對抗方法

        雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)通過無線詢問-應(yīng)答方式,建立與待識別目標(biāo)之間的信息交換通道,實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的屬性判別。通過阻斷或者加入敵方雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的詢問-應(yīng)答信息交換通道,影響其對目標(biāo)屬性的正確判別,都可以達(dá)到對抗敵方敵我識別系統(tǒng)的目的。

        目前,雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的對抗方法主要有四類:噪聲壓制干擾、欺騙利用、應(yīng)答機(jī)占據(jù)和高重頻脈沖干擾等[6]。

        1.1 噪聲壓制干擾

        在敵方敵我識別系統(tǒng)的工作頻點(diǎn)上,對抗設(shè)備發(fā)射較強(qiáng)的噪聲調(diào)制信號,阻塞敵我識別系統(tǒng)的接收信道,使之無法完成正常的信息交換。西方體制敵我識別器使用固定的工作頻率,有利于噪聲壓制干擾的實(shí)施。

        1.2 欺騙利用

        對抗設(shè)備偵收敵方的詢問和應(yīng)答信號并加以存儲。當(dāng)收到敵方詢問機(jī)發(fā)出的詢問信號時(shí),轉(zhuǎn)發(fā)對應(yīng)模式的應(yīng)答信號,敵方詢問機(jī)會將我方目標(biāo)識別為友方,失去分辨敵我的能力;另外,對抗設(shè)備也可以發(fā)出敵方詢問信號,誘使敵方應(yīng)答機(jī)應(yīng)答,暴露敵方目標(biāo)的行蹤。

        美軍敵我識別信號采用了加密手段,僅依靠戰(zhàn)時(shí)的偵察分析是不夠的,需要平時(shí)廣泛搜集,才能在戰(zhàn)時(shí)發(fā)揮作用。

        1.3 應(yīng)答機(jī)占據(jù)

        應(yīng)答機(jī)發(fā)射應(yīng)答信號,或者收到詢問旁瓣抑制信號時(shí),會抑制對其后一段時(shí)間內(nèi)收到詢問信號的處理。如果干擾設(shè)備重復(fù)發(fā)射敵方詢問信號或詢問旁瓣抑制信號,其威力范圍內(nèi)的敵方應(yīng)答機(jī)會被占據(jù)。此時(shí),敵方詢問機(jī)就無法完成對這些應(yīng)答目標(biāo)的屬性判別。

        應(yīng)答占據(jù)充分利用了雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的弱點(diǎn),用不大的功率就可以癱瘓敵我識別系統(tǒng),是一種高效的對抗方法。

        1.4 高重頻脈沖干擾

        敵我識別系統(tǒng)的詢問應(yīng)答信號是一組加密脈沖,如果提前偵獲其脈沖寬度和間隔等參數(shù),即便不知道其攜帶信息,干擾設(shè)備也能以極高的頻率發(fā)射一組與敵方詢問應(yīng)答信號脈寬和間隔相同的脈沖串,該信號與敵方信號產(chǎn)生交疊,影響敵方詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)解碼,降低其識別概率。

        2 對Mode 5干擾效果分析

        上節(jié)闡述的針對雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的主要對抗方法,可以對Mark Ⅻ系統(tǒng)發(fā)揮有效的干擾。Mode 5是美國為了應(yīng)對信息化戰(zhàn)爭下的復(fù)雜電磁環(huán)境,而對敵我識別系統(tǒng)進(jìn)行的最新升級。下面分析上述對抗方法對Mode 5的干擾效果。

        2.1 欺騙利用

        Mode 5采用了時(shí)間同步和新的加密體制,加密間隔很短,偵收到的信號只在幾秒內(nèi)有效;詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)增加了應(yīng)答重復(fù)保護(hù)和詢問重復(fù)保護(hù)功能,可以識別轉(zhuǎn)發(fā)信號;另外,應(yīng)答信號采用隨機(jī)應(yīng)答延時(shí)技術(shù),信號到達(dá)時(shí)間與目標(biāo)距離不再是線性關(guān)系;而且,Mode 5加密強(qiáng)度高,基本無法破譯。因此,難以實(shí)現(xiàn)對Mode 5的欺騙利用。

        2.2 應(yīng)答機(jī)占據(jù)

        如前文所述,Mode 5加密間隔短,偵收到的詢問信號很快失效,而且應(yīng)答機(jī)還可以識別轉(zhuǎn)發(fā)信號,所以通過偵收詢問信號并轉(zhuǎn)發(fā)并不能占據(jù)應(yīng)答機(jī)。

        另外,Mode 5應(yīng)答機(jī)收到詢問旁瓣抑制信號后的抑制時(shí)間很短,而且可以識別虛假的詢問旁瓣抑制信號,所以通過轉(zhuǎn)發(fā)詢問旁瓣抑制信號也不能占據(jù)應(yīng)答機(jī)。

        2.3 噪聲壓制干擾

        詢問機(jī)使用定向天線,應(yīng)答機(jī)使用全向天線,在雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的信息交換通道中應(yīng)答機(jī)屬于薄弱環(huán)節(jié)。噪聲壓制通常用于干擾應(yīng)答機(jī),影響其對有效詢問信號的接收,干擾效果表現(xiàn)為詢問機(jī)的威力產(chǎn)生回退。

        對擴(kuò)頻系統(tǒng)來說,干擾容限Mj表示系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作的能力,定義為:

        其中:Gp為擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益;(S/N)out為解擴(kuò)輸出端要求的信噪比;Ls為擴(kuò)頻系統(tǒng)的內(nèi)部損耗。綜合考慮Mode 5技術(shù)體制和工程實(shí)現(xiàn),其Mj約為-4.5dB。這表示信噪比小于4.5dB時(shí),Mode 5就已經(jīng)無法正常工作。下面以美軍機(jī)載詢問機(jī)AN/APX-125(V)為例,定量計(jì)算噪聲壓制的干擾效果。

        AN/APX-125(V)設(shè)備端口功率2.4KW,饋線損耗5dB,天線增益8dB;Mode 5標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)答機(jī)靈敏度-80dBmW,饋線損耗5dB,天線增益0dB,接收帶寬12MHz;噪聲壓制設(shè)備距離詢問機(jī)300Km,干擾功率譜密度為1KW/MHz。

        以詢問機(jī)S為原點(diǎn),指向噪聲壓制設(shè)備J的方向SJ為x軸,建立圖1所示的直角坐標(biāo)系。經(jīng)計(jì)算,無干擾時(shí),詢問機(jī)S的威力為285Km;有干擾時(shí),詢問機(jī)的威力被壓縮在半徑為(82+181)/2Km的圓內(nèi),詢問機(jī)有效識別范圍的面積只有原來的約1/5。也就是說,在距離詢問機(jī)300Km遠(yuǎn)、功率為12KW的頻率瞄準(zhǔn)噪聲壓制設(shè)備作用下,詢問機(jī)的作戰(zhàn)效能大打折扣。

        2.4 高重頻脈沖干擾

        高重頻脈沖干擾通常也用于干擾應(yīng)答機(jī),以極高的頻率轉(zhuǎn)發(fā)詢問信號,轉(zhuǎn)發(fā)信號與敵方詢問信號產(chǎn)生交疊,從而導(dǎo)致應(yīng)答機(jī)無法應(yīng)答正常詢問信號。

        Mode 5詢問信號分為同步脈沖和數(shù)據(jù)脈沖兩部分,同步后才會觸發(fā)對數(shù)據(jù)脈沖的解碼。對Mode 5高重頻干擾有兩種方式,一種是發(fā)射多組嵌套的同步脈沖,不斷觸發(fā)應(yīng)答機(jī)對數(shù)據(jù)脈沖的解碼,使其數(shù)據(jù)脈沖解碼電路飽和,無法接收正常詢問信號;第二種是發(fā)射功率較大的同步脈沖串,遮蓋敵方詢問機(jī)的信號。

        圖1 噪聲壓制對A N/A P X-1 2 5(V)的干擾效果

        對于第一種方式,已知Mode 5應(yīng)答機(jī)具備一定的處理交織詢問能力,另外,如果其數(shù)據(jù)脈沖解碼通道數(shù)足夠,那么高重頻脈沖對其干擾效果并不好。對于第二種方式來說,由于Mode 5采用了擴(kuò)頻技術(shù),即使干擾同步脈沖串與正常詢問信號有交疊,也需要干擾同步脈沖串功率大于正常詢問信號時(shí),才會影響應(yīng)答機(jī)對正常詢問信號的接收。

        3 結(jié)論

        由于Mode 5增加了多重安全認(rèn)證手段,轉(zhuǎn)發(fā)詢問、轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答、應(yīng)答機(jī)占據(jù)等對抗方法都無法發(fā)揮應(yīng)有效果。另外,Mode 5采用了擴(kuò)頻技術(shù),且可處理交織的詢問信號,高重頻脈沖功率大于詢問信號時(shí),才會影響應(yīng)答機(jī)工作。而噪聲壓制干擾在干擾信號比詢問信號小4.5dB時(shí),就已經(jīng)可以影響應(yīng)答機(jī)的正常工作。

        綜上所述,噪聲壓制干擾是目前對抗Mode 5的一種較為有效的方法,還可以適當(dāng)降低噪聲壓制干擾的占空比,或者使用方向性天線,來降低壓制難度。另外,在Mode 5升級過渡期內(nèi),還可以利用其兼容Mode 4的缺點(diǎn)來實(shí)施其它干擾。除此之外,還可以研究攻擊Mode 5時(shí)間同步源、破譯密碼等對抗方法的可行性。

        [1]修小林,時(shí)宏偉,林建,王越.基于不同信息獲取方式的敵我識別系統(tǒng)[J].電訊技術(shù),2001(5):1-6.

        [2]黃成芳,何利民.?dāng)澄易R別MK XIIA淺析[J].電訊技術(shù),2007,47(4):66-71.

        [3]譚源泉,李勝強(qiáng),王厚軍.西方體制Mark XIIA的Mode 5數(shù)據(jù)格式分析[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011,40(4):532-536.

        [4]邱宏坤,楊建波,毛虎.MARK XIIA Mode 5系統(tǒng)仿真及抗干擾性能分析[J].火力與指揮控制,2011,36(10):104-106.

        [5]張麗.Mark ⅫA敵我識別系統(tǒng)仿真與分析[D].電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,2013,6.

        [6]白冰,馬飛,范江濤.雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)干擾方法研究[J].艦船電子工程,2010,30(4):110-112,126.

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