劉丙濤，王莉珍，張萬(wàn)玉

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.陸軍裝備部裝備項(xiàng)目管理中心，北京 100071)

0 引言

目前，電子對(duì)抗已經(jīng)從單一設(shè)備間的對(duì)抗發(fā)展成系統(tǒng)級(jí)別乃至體系級(jí)別間的對(duì)抗[1-2]。而體系級(jí)別的對(duì)抗問(wèn)題是典型的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題，其復(fù)雜性體現(xiàn)在：涉及的作戰(zhàn)實(shí)體種類、數(shù)量眾多；各作戰(zhàn)實(shí)體分別可執(zhí)行多種多樣的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作；作戰(zhàn)實(shí)體間存在復(fù)雜的相互作用關(guān)系；各作戰(zhàn)實(shí)體均具有一定智能性，其行為模式不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)[3]。目前對(duì)于對(duì)敵聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境下的通信對(duì)抗協(xié)同攻擊技術(shù)的研究，尚存在協(xié)同手段缺乏、實(shí)時(shí)目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃能力不足以及缺乏在線效果評(píng)估手段等問(wèn)題，難以適應(yīng)聯(lián)合作戰(zhàn)需求[4]。

為了解決此類問(wèn)題，首先通過(guò)整個(gè)復(fù)雜環(huán)境和動(dòng)態(tài)通信、干擾方案的設(shè)計(jì)，構(gòu)建出協(xié)同攻擊仿真實(shí)驗(yàn)框架，其次對(duì)不同數(shù)據(jù)鏈類型和不同協(xié)同攻擊方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)攻擊效果進(jìn)行在線評(píng)估和調(diào)整。對(duì)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理和對(duì)比，對(duì)通信對(duì)抗協(xié)同攻擊策略的制定和選擇做出了展望性研究。

1 仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 面向威脅的協(xié)同探測(cè)感知技術(shù)

準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的態(tài)勢(shì)感知能力是聯(lián)合作戰(zhàn)的制勝關(guān)鍵。聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)上目標(biāo)通信系統(tǒng)是戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)的重要組成部分，對(duì)目標(biāo)通信系統(tǒng)進(jìn)行分析是戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)分析評(píng)估的重要內(nèi)容，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)分析的準(zhǔn)確程度，會(huì)直接影響作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃和作戰(zhàn)效果[5]。

多平臺(tái)聯(lián)合探測(cè)感知技術(shù)通過(guò)多平臺(tái)聯(lián)合偵察、對(duì)多平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理來(lái)提高對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知的完整準(zhǔn)確度，通過(guò)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)信號(hào)的感知，獲取重點(diǎn)目標(biāo)，為制定干擾方案提供支撐數(shù)據(jù)。多平臺(tái)聯(lián)合探測(cè)感知技術(shù)主要包括聯(lián)合偵察方案設(shè)計(jì)和聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)綜合分析。其中聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)綜合分析包括通信目標(biāo)分析、通信網(wǎng)絡(luò)分析、目標(biāo)平臺(tái)分析及重點(diǎn)目標(biāo)分析等關(guān)鍵技術(shù)[6]。

1.2 分布式協(xié)同電子攻擊技術(shù)

現(xiàn)代聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)上，信號(hào)種類多、頻帶寬且范圍廣，傳統(tǒng)各平臺(tái)獨(dú)立為戰(zhàn)的攻擊方式難以對(duì)一體化綜合防空系統(tǒng)取得良好效果。因此，針對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)需要研究體系作戰(zhàn)、多平臺(tái)多系統(tǒng)多手段的聯(lián)合協(xié)同攻擊方法，通過(guò)合理的任務(wù)規(guī)劃，合理利用多套通信對(duì)抗系統(tǒng)協(xié)同對(duì)目標(biāo)進(jìn)行偵察、攻擊，從而提高作戰(zhàn)效能。

根據(jù)作戰(zhàn)對(duì)象通信信號(hào)的分布區(qū)域、工作頻段及信號(hào)類型等條件的不同，通信對(duì)抗系統(tǒng)可以采取的協(xié)同方式有頻域協(xié)同和空域協(xié)同等方法[7-9]。

聯(lián)合作戰(zhàn)通信對(duì)抗協(xié)同攻擊仿真系統(tǒng)主要組成如圖1所示。

圖1 電子對(duì)抗協(xié)同攻擊仿真系統(tǒng)

1.3 聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)綜合分析處理

綜合分析處理利用輻射源信號(hào)參數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行輻射源參數(shù)數(shù)據(jù)預(yù)處理和歸并等綜合處理，形成輻射源參數(shù)信息；利用輻射源參數(shù)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)、位置獲取等處理與分析，獲取通信目標(biāo)輻射源情報(bào)；利用輻射源參數(shù)信息以及通信目標(biāo)輻射源情報(bào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析等處理與分析，形成通信網(wǎng)絡(luò)情報(bào)；利用通信目標(biāo)輻射源情報(bào)、雷達(dá)對(duì)抗偵察情報(bào)、?？涨楹唾Y料情報(bào)信息等進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)、印證和判別等處理與分析，形成通信目標(biāo)平臺(tái)情報(bào)；利用通信目標(biāo)輻射源情報(bào)、通信目標(biāo)平臺(tái)情報(bào)以及通信網(wǎng)絡(luò)情報(bào)進(jìn)行態(tài)勢(shì)處理并綜合顯示[10-12]。

1.4 協(xié)同電子攻擊在線評(píng)估技術(shù)

聯(lián)合攻擊效果在線評(píng)估就是要對(duì)攻擊方案進(jìn)行效果預(yù)測(cè)，對(duì)聯(lián)合攻擊的實(shí)際效果進(jìn)行在線的實(shí)時(shí)分析，其主要目的是根據(jù)聯(lián)合攻擊的進(jìn)展情況，調(diào)整制定下一步攻擊策略，為聯(lián)合攻擊過(guò)程的順利實(shí)施提供決策支持[13]。

攻擊效果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則是聯(lián)合攻擊效果在線評(píng)估的基礎(chǔ)。在干擾評(píng)估過(guò)程中，目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的最大資源評(píng)價(jià)、既定攻擊方案的攻擊效果預(yù)測(cè)、最終效果評(píng)價(jià)以及攻擊過(guò)程的方案決策都是建立在該準(zhǔn)則的基礎(chǔ)之上[14-16]。通過(guò)對(duì)聯(lián)合攻擊目標(biāo)、目的和評(píng)估策略進(jìn)行深入分析，兼顧評(píng)價(jià)指標(biāo)的直觀性，在線評(píng)估指標(biāo)體系如圖2所示[17]。

圖2 攻擊效果評(píng)估指標(biāo)

2 仿真系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

執(zhí)行協(xié)同攻擊任務(wù)，應(yīng)設(shè)聯(lián)合指揮控制系統(tǒng)、綜合態(tài)勢(shì)分析系統(tǒng)。整個(gè)作戰(zhàn)過(guò)程可分為偵察階段和干擾階段，協(xié)同攻擊工作流程如圖3所示。

圖3 協(xié)同攻擊工作流程

在偵察階段，對(duì)于通信對(duì)抗系統(tǒng)需要確定通信方節(jié)點(diǎn)數(shù)量、每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈路數(shù)量和鏈路參數(shù)(頻段和信號(hào)樣式)等，進(jìn)而確定各節(jié)點(diǎn)價(jià)值等級(jí)和重點(diǎn)目標(biāo)，據(jù)此可制定干擾方案[18-19]。偵察階段具體步驟如下：

① 開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)，指揮控制系統(tǒng)根據(jù)作戰(zhàn)目的、先期情報(bào)，制定作戰(zhàn)計(jì)劃。為每個(gè)子系統(tǒng)制定作戰(zhàn)任務(wù)，并將任務(wù)下發(fā)給各系統(tǒng)。

② 各系統(tǒng)按照任務(wù)規(guī)劃，運(yùn)動(dòng)到指定任務(wù)區(qū)域，對(duì)區(qū)域內(nèi)信號(hào)進(jìn)行搜索、參數(shù)分析和測(cè)向定位。將偵察結(jié)果上報(bào)給態(tài)勢(shì)分析系統(tǒng)，態(tài)勢(shì)分析系統(tǒng)將各雷達(dá)對(duì)抗子系統(tǒng)、通信對(duì)抗子系統(tǒng)及光電對(duì)抗子系統(tǒng)等偵察數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，獲取初步戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖，進(jìn)行威脅評(píng)估、確定重點(diǎn)目標(biāo)；上報(bào)指揮控制系統(tǒng)。

③ 指揮控制系統(tǒng)根據(jù)態(tài)勢(shì)圖及先期情報(bào)進(jìn)行分析對(duì)比，判斷是否需要進(jìn)行補(bǔ)充偵察。如果需要，則制定補(bǔ)充偵察任務(wù)，下發(fā)給各子系統(tǒng)；重復(fù)步驟②和步驟③。

在干擾階段，對(duì)確定的鏈路進(jìn)行干擾。同時(shí)，進(jìn)行協(xié)同偵察，分析干擾效果，及時(shí)調(diào)整干擾資源。干擾階段具體步驟如下：

① 指揮控制系統(tǒng)根據(jù)偵察結(jié)果進(jìn)行干擾任務(wù)規(guī)劃，并下發(fā)給各子系統(tǒng)；

② 各子系統(tǒng)對(duì)指定目標(biāo)進(jìn)行干擾；

③ 干擾同時(shí)進(jìn)行協(xié)同偵察，并將偵察結(jié)果上報(bào)態(tài)勢(shì)分析系統(tǒng)，態(tài)勢(shì)分析系統(tǒng)對(duì)干擾效果進(jìn)行分析，分析結(jié)果上報(bào)指揮系統(tǒng)；

④ 指揮系統(tǒng)根據(jù)干擾效果，及時(shí)調(diào)整干擾資源。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 面向威脅的協(xié)同探測(cè)感知技術(shù)

對(duì)敵通信系統(tǒng)進(jìn)行分析是戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)分析評(píng)估的重要內(nèi)容，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)分析的準(zhǔn)確程度，會(huì)直接影響作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃，影響作戰(zhàn)效果。單平臺(tái)由于受部署區(qū)域、作用范圍和設(shè)備能力等因素的影響，獲取信息受限，難以得到準(zhǔn)確完整的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。通過(guò)將跨平臺(tái)、跨系統(tǒng)的偵察信息進(jìn)行融合，獲取盡可能完整、準(zhǔn)確的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。

(1)多平臺(tái)聯(lián)合偵察

聯(lián)合作戰(zhàn)中，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的聯(lián)合偵察感知方式可以分為空域協(xié)同、頻域協(xié)同和空域頻域協(xié)同等方式。

(2)空域協(xié)同偵察

聯(lián)合作戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)可能覆蓋上百km，同時(shí)受天線波束方向等因素影響，單個(gè)偵察平臺(tái)難以迅速對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)上敵方通信信號(hào)進(jìn)行全面?zhèn)刹?，獲取準(zhǔn)確態(tài)勢(shì)。此時(shí)，需要發(fā)揮聯(lián)合作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，合理部署分配我方偵察力量，將作戰(zhàn)區(qū)域劃分成幾個(gè)子區(qū)域，分配給各偵察系統(tǒng)，各偵察系統(tǒng)分別對(duì)各自負(fù)責(zé)的作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的敵方信號(hào)進(jìn)行搜索偵察分析，并將偵察結(jié)果上報(bào)處理中心。處理中心對(duì)各分區(qū)域的偵察結(jié)果進(jìn)行綜合處理獲取較完整的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。

(3)頻域協(xié)同偵察

當(dāng)一個(gè)偵察系統(tǒng)的偵察工作頻段不能覆蓋作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)敵方通信信號(hào)的頻段時(shí)，需要為該區(qū)域內(nèi)分配2個(gè)或多個(gè)偵察系統(tǒng)，對(duì)作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)敵方通信信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合偵察。每個(gè)偵察系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)分配給自己工作頻段內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行搜索檢測(cè)分析，并將偵察結(jié)果上報(bào)給處理中心，處理中心對(duì)各分系統(tǒng)的偵察結(jié)果進(jìn)行綜合處理獲取較完整的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。

(4)多平臺(tái)聯(lián)合對(duì)輻射源定位

利用多架飛機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，提高偵察速度和精度。相關(guān)研究表明，相較于傳統(tǒng)的單平臺(tái)輻射源定位方法，采用多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)協(xié)同的時(shí)差和頻差等輻射源定位方法，其定位收斂時(shí)間將大大縮短、定位精度達(dá)到0.5%量級(jí)或更高，綜合定位效能大大提高。

3.2 聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)重點(diǎn)目標(biāo)分析處理

首先對(duì)多個(gè)偵察平臺(tái)獲取的通信輻射源偵察數(shù)據(jù)進(jìn)行去重復(fù)處理、一致性檢驗(yàn)處理；形成統(tǒng)一表征格式的通信輻射源活動(dòng)信息；融合到已知通信目標(biāo)或建立新的通信目標(biāo)。其次對(duì)多個(gè)偵察平臺(tái)獲取的通信輻射源偵察數(shù)據(jù)等活動(dòng)情況進(jìn)行通聯(lián)關(guān)系分析，獲得通信網(wǎng)絡(luò)中通信輻射源之間的通聯(lián)關(guān)系；獲得通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)屬性和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等活動(dòng)信息，形成統(tǒng)一表征格式的通信網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)信息；利用通信網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)信息進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)識(shí)別處理，融合到已知通信網(wǎng)絡(luò)或建立新的通信網(wǎng)絡(luò)。最終為最大化作戰(zhàn)效能，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析，分析目標(biāo)的重要等級(jí)，并據(jù)此合理分配作戰(zhàn)資源。具體關(guān)系如圖4所示。

圖4 聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)重點(diǎn)目標(biāo)分析處理示意

3.2.1 通信目標(biāo)平臺(tái)分析

首先對(duì)多個(gè)偵察平臺(tái)獲取的通信輻射源偵察數(shù)據(jù)進(jìn)行去重復(fù)處理、一致性檢驗(yàn)處理；形成統(tǒng)一表征格式的通信輻射源活動(dòng)信息；然后利用通信輻射源活動(dòng)信息進(jìn)行通信目標(biāo)識(shí)別處理，融合到已知通信目標(biāo)或建立新的通信目標(biāo)。

3.2.2 通信網(wǎng)絡(luò)分析

對(duì)多個(gè)偵察平臺(tái)獲取的通信輻射源偵察數(shù)據(jù)等活動(dòng)情況進(jìn)行通聯(lián)關(guān)系分析，獲得通信網(wǎng)絡(luò)中通信輻射源之間的通聯(lián)關(guān)系；獲得通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)屬性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等活動(dòng)信息，形成統(tǒng)一表征格式的通信網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)信息；利用通信網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)信息進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)識(shí)別處理，融合到已知通信網(wǎng)絡(luò)或建立新的通信網(wǎng)絡(luò)。

3.2.3 重點(diǎn)目標(biāo)(威脅)分析

為最大化作戰(zhàn)效能，首先需要對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析，分析目標(biāo)的重要等級(jí)，并據(jù)此合理分配作戰(zhàn)資源。評(píng)估目標(biāo)的重要等級(jí)首先需要根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)，制定相應(yīng)的重要等級(jí)規(guī)則。作戰(zhàn)時(shí)根據(jù)偵察得到的目標(biāo)態(tài)勢(shì)，依據(jù)威脅分級(jí)規(guī)則，利用威脅算法，對(duì)目標(biāo)威脅等級(jí)進(jìn)行分析[20]。

4 仿真分析

4.1 協(xié)同作戰(zhàn)仿真方案設(shè)計(jì)

根據(jù)通信目標(biāo)分布、對(duì)抗裝備部署情況的不同，需要進(jìn)行聯(lián)合干擾的情況有以下幾種：

(1)由于飛機(jī)運(yùn)動(dòng)路線的限制，一個(gè)干擾系統(tǒng)不能全時(shí)段壓制敵方通信。

飛行路線規(guī)劃如圖5所示，規(guī)劃2個(gè)飛機(jī)的飛行方案，使得1號(hào)飛機(jī)在位置1、2號(hào)飛機(jī)在位置2時(shí)，由1號(hào)飛機(jī)發(fā)射干擾信號(hào)；當(dāng)1號(hào)飛機(jī)飛到位置2即飛機(jī)拐彎時(shí)，2號(hào)飛機(jī)的機(jī)身朝向目標(biāo)區(qū)域，控制2號(hào)飛機(jī)發(fā)射干擾信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)區(qū)域的全時(shí)段覆蓋干擾。

圖5 飛行路線規(guī)劃

(2)一個(gè)干擾系統(tǒng)的干擾功率不足以壓制敵方通信。

此時(shí)需要一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行干擾。協(xié)同方式有頻域協(xié)同和功率協(xié)同2種。

① 頻域協(xié)同方式：每個(gè)干擾系統(tǒng)負(fù)責(zé)一部分頻點(diǎn)。

② 功率協(xié)同方式：每個(gè)干擾系統(tǒng)都對(duì)全部頻點(diǎn)進(jìn)行干擾。需要協(xié)同干擾的干擾機(jī)同時(shí)向目標(biāo)發(fā)射干擾信號(hào)，不做其他約束。

通過(guò)上述分析可以看出，頻域協(xié)同方式干擾功率沒(méi)有損失，因此該種方式較優(yōu)。

(3)一個(gè)干擾系統(tǒng)的干擾波束不能覆蓋作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)需要壓制的目標(biāo)。

當(dāng)一個(gè)干擾系統(tǒng)的干擾波束不能覆蓋作戰(zhàn)區(qū)域的目標(biāo)時(shí)，需要2個(gè)或若干個(gè)干擾系統(tǒng)，分部負(fù)責(zé)對(duì)一部分區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行干擾，多系統(tǒng)聯(lián)合達(dá)到作戰(zhàn)目標(biāo)。

4.2 驗(yàn)證結(jié)果

通信場(chǎng)景設(shè)置為：通信方飛機(jī)速度700 km/h，跑道為長(zhǎng)100 km、寬3 km的長(zhǎng)方形，通信天線為全向天線，通信發(fā)射功率200 W；干擾方1#機(jī)，2#機(jī)：速度300 km/h，跑道為長(zhǎng)50 km、寬2 km的長(zhǎng)方形，干擾方在機(jī)身兩側(cè)分別有一副天線，瞬時(shí)波束寬度為15°，波束可掃描覆蓋范圍±45°，干擾功率1.2 MW。

從圖6～圖8可以看出，隨著干擾機(jī)與被干擾設(shè)備的運(yùn)動(dòng)，其干信比發(fā)生變化，誤碼率、丟幀率也隨之相應(yīng)變化。根據(jù)圖8丟幀率仿真結(jié)果可知，當(dāng)干信比大于-1 dB時(shí)，丟幀率大于5%，認(rèn)為此時(shí)鏈路斷。從圖6的整個(gè)仿真時(shí)段干信比結(jié)果可以看出，大約有20%的時(shí)間干信比小于-1 dB，且最低的干信比為-2.2 dB。因此要保證100%的壓制效果，需要增加干擾機(jī)功率或個(gè)數(shù)，或者使干擾飛機(jī)靠近被干擾目標(biāo)。

圖6 通信方1#機(jī)、通信方1#艦干信比曲線

圖7 通信方1#機(jī)、通信方1#艦誤碼率曲線

圖8 通信方1#機(jī)、通信方1#艦丟幀率曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

在通信干擾背景下，信號(hào)環(huán)境復(fù)雜，難以進(jìn)行信號(hào)參數(shù)的精確分析，尤其是在考慮工程實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)存在難度，分析結(jié)果可能得不到可信/理想的評(píng)估結(jié)果。同時(shí)，配合進(jìn)行偵察干擾效果的設(shè)備，其部署位置會(huì)直接影響分析結(jié)果。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同通信對(duì)抗場(chǎng)景下的不同通信鏈路的協(xié)同攻擊效果進(jìn)行在線評(píng)估，可以構(gòu)建策略數(shù)據(jù)庫(kù)，為緊急情況下的快速?zèng)Q策提供有力依據(jù)。