王勇軍 王柏杉 于 群

（1.解放軍91404部隊 秦皇島 066001）（2.中國人民解放軍海軍航空大學(xué) 煙臺 264000）

1 引言

機載電子進攻裝備是未來海戰(zhàn)的主要空中電磁威脅源，利用國外先進電子戰(zhàn)飛機模擬機載電子進攻，用于作戰(zhàn)訓(xùn)練和實戰(zhàn)化考核，是實戰(zhàn)化訓(xùn)練的重要內(nèi)容［1］。但是由于裝備性能差距，等比模擬難度非常大，為解決這些問題，在模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中需要著力解決好提高藍軍機載電子進攻裝備模擬的相似度、為藍軍機載電子進攻裝備運用提供方法支撐等問題［2］。針對雷達裝備在電子強干擾條件下如何提升作戰(zhàn)能力以及電子藍軍機載電子進攻裝備如何建設(shè)的實際需求，深入研究國外先進裝備技術(shù)特性，綜合運用功能裁剪、模塊化設(shè)計等方法進行集約化設(shè)計，基于空間縮比、后門信息引導(dǎo)等特異性技術(shù)進行偵察干擾的非對稱設(shè)計，最后運用仿真技術(shù)推演驗證研制設(shè)計方案以及應(yīng)用的可行性，設(shè)計實現(xiàn)機載電子進攻模擬軟件進行航路可靠性驗證及航路規(guī)劃。

2 主要裝備性能設(shè)定

機載電子進攻裝備的性能可概括為技術(shù)性能和戰(zhàn)術(shù)性能，裝備指標體系一般由技術(shù)性能指標、戰(zhàn)術(shù)性能指標和“六性”等其他方面指標構(gòu)成［3］，其中機載電子進攻裝備技術(shù)性能是裝備所能達到的技術(shù)參數(shù)和實現(xiàn)的功能。干擾系統(tǒng)的空間能量要求包括干擾發(fā)射和偵察接收兩個方面，即干擾系統(tǒng)的功率及干擾天線參數(shù)和偵察設(shè)備的靈敏度及偵察天線參數(shù)，因此在技術(shù)性能指標中需要重點考慮和設(shè)定偵察靈敏度、有效干擾功率兩個指標。

2.1 偵察靈敏度

偵察靈敏度［4］是在規(guī)定條件下，偵察設(shè)備能測定輻射源信號參數(shù)所需最小信號的強度。從藍軍機載電子對抗訓(xùn)練空域看，要求機載電子進攻裝備距離干擾對象之間距離至少保證達到100km～300km，要從這個距離為底線考慮裝備的系統(tǒng)靈敏度。

根據(jù)偵察方程，可得機載電子進攻裝備在偵收雷達信號時的偵察靈敏度Prmin為

式中：Pt為雷達發(fā)射峰值功率，Gt為雷達天線增益，R為機載電子進攻裝備與雷達平臺之間的距離，λ為雷達工作波長；γ為天線極化損耗，選為3dB。

通過偵察方程，可計算機載電子進攻裝備在不同距離偵收雷達信號所需的靈敏度。綜合考慮目前國內(nèi)機載吊艙設(shè)備系統(tǒng)靈敏度參數(shù)，設(shè)定機載電子進攻裝備系統(tǒng)靈敏度參數(shù)，即可保證在預(yù)定距離偵收到受訓(xùn)對象雷達信號。

2.2 有效干擾功率

從技術(shù)上來說，偵察設(shè)備的能量要求比較容易實現(xiàn)，所以在設(shè)計干擾系統(tǒng)時，重點應(yīng)放在干擾功率的要求上。對雷達實施有效干擾的關(guān)鍵是進入雷達接收機內(nèi)的干擾信號必須能夠壓制目標的雷達回波。干擾壓制比［5］越大，干擾成功率越高。為此，干擾設(shè)備必須具有較高的有效干擾功率。

機載電子進攻裝備的有效干擾功率［6］需求與雷達的工作參數(shù)、載機雷達散射面積（Radar Cross Section，RCS）等密切相關(guān)。假設(shè)機載電子進攻裝備安裝在飛機平臺上，其正向RCS為σ，根據(jù)干擾方程，計算有效干擾功率。

式中：Pj為干擾機功率，Gj為干擾機天線增益，?fj?fr為干擾信號與雷達接收機帶寬之比，Ka為干信比，即雷達接收到的干擾信號和目標回波信號功率的比值，Kt為雷達壓縮處理增益。

3 非對稱設(shè)計

20世紀90年代，以美軍為首的西方軍事界經(jīng)過以海灣戰(zhàn)爭為藍本的總結(jié)思考，提出了非對稱作戰(zhàn)的概念并展開大量相關(guān)理論研究［7］?！胺菍ΨQ”是指圖形或物體對某一點或直線在內(nèi)容、大小、形狀和排列上所表現(xiàn)出的差異性，非對稱作戰(zhàn)是相對于對稱作戰(zhàn)而言的。美軍目前對非對稱作戰(zhàn)還沒有官方的、統(tǒng)一的定義。但從需要出發(fā)，官方和學(xué)者也都給出了相應(yīng)的解釋：非對稱作戰(zhàn)是指交戰(zhàn)雙方在不對等條件下，尤其是指交戰(zhàn)雙方使用不同類型作戰(zhàn)力量（包括不同類型的軍事組織和裝備體系）和不同類型戰(zhàn)法（包括不同類型的作戰(zhàn)理論和作戰(zhàn)方式）進行的作戰(zhàn)。

以美軍EA-18G電子戰(zhàn)飛機為例，其進攻能力十分強大，很難利用機載電子進攻訓(xùn)練裝備完全模擬該飛機的電子進攻能力［8］，主要表現(xiàn)在：1）飛機平臺不兼容；2）干擾吊艙頻段寬廣；3）EA-18G電子戰(zhàn)飛機載AN/ALQ-218（V）2戰(zhàn)術(shù)接收機偵察系統(tǒng)具有“透視”功能，在實施全頻段干擾時仍能進行電子監(jiān)聽，是目前世界上唯一具備此項功能的裝備；4）干擾機發(fā)射功率大。要一比一地模擬EA-18G電子戰(zhàn)飛機全部干擾能力是完全不可能的，鑒于對電子干擾訓(xùn)練受訓(xùn)方來說，關(guān)注點在于訓(xùn)練裝備最終實現(xiàn)的干擾效果，因此重點關(guān)注使用非對稱設(shè)計實現(xiàn)EA-18G電子戰(zhàn)飛機的干擾效果，不必拘泥于其技術(shù)手段，可以嘗試采用基于先驗信息和戰(zhàn)場位移轉(zhuǎn)換的非對稱設(shè)計手段實現(xiàn)。

3.1 偵察能力等效設(shè)計

3.1.1 威脅參數(shù)提前預(yù)裝訂

EA-18G采用獨立的ALQ-218（V）2戰(zhàn)術(shù)接收機進行信息情報偵察，可以通過分析干擾對象的跳頻圖譜自動追蹤其發(fā)射頻率，另外美軍具有強大的信息情報資源，通過多種手段，使得EA-18G對干擾對象信息參數(shù)掌握十分準確。要想在電子對抗干擾訓(xùn)練中，只憑訓(xùn)練裝備自身性能完成威脅目標信息參數(shù)的偵察和測量任務(wù)，是很難達到EA-18G的技術(shù)水準的。在對抗訓(xùn)練中，可以充分利用導(dǎo)演部的已知信息，把干擾對象的具體參數(shù)信息直接預(yù)裝訂到干擾訓(xùn)練裝備數(shù)據(jù)庫中，在動態(tài)測量時再有針對性動態(tài)調(diào)整。利用威脅參數(shù)預(yù)裝訂功能，可以模擬ALQ-218（V）2戰(zhàn)術(shù)接收機的精確測量功能和美軍強大的情報收集能力。

3.1.2 偵察距離動態(tài)調(diào)整

EA-18G可以有效干擾160km以外的雷達裝備，尤其進行防區(qū)外壓制性支援干擾時，干擾距離會更遠。在如此遠的距離上，對訓(xùn)練裝備偵察系統(tǒng)靈敏度指標是一項很大的挑戰(zhàn)，靈敏度過低就無法保障正常截獲威脅雷達信號［9］。針對訓(xùn)練裝備偵察機系統(tǒng)靈敏度的映射問題，可以采取兩種方案解決。一是縮短訓(xùn)練裝備偵察距離，根據(jù)EA-18G的干擾距離計算出映射訓(xùn)練裝備的偵察距離，當小于EA-18G的干擾距離時，就可以在對抗訓(xùn)練航路規(guī)劃時縮短偵察距離，以彌補偵察系統(tǒng)靈敏度低的問題；二是威脅參數(shù)直接裝訂引導(dǎo)，當映射的訓(xùn)練裝備偵察距離大于EA-18G的干擾距離時，就無法采取縮短距離的方式解決。此時在訓(xùn)練裝備上可以采取強制干擾的方式，充分利用導(dǎo)演部的調(diào)節(jié)功能，將威脅目標數(shù)據(jù)人工裝訂引導(dǎo)干擾裝備，利用導(dǎo)演部先驗信息來模擬訓(xùn)練裝備的偵察功能。

3.1.3 威脅方位及時引導(dǎo)

EA-18G采用“長基線干涉測量法”對輻射源進行精確定位，集中了干擾能量，實現(xiàn)了電磁頻譜領(lǐng)域的“精確打擊”。訓(xùn)練模擬裝備一般采取區(qū)域扇面測向，測向精度低，干擾波束很難對準威脅目標，導(dǎo)致干擾精準性差。在干擾訓(xùn)練時，為充分發(fā)揮干擾資源，可以利用導(dǎo)演部的已知信息，將干擾目標的位置信息實時傳輸給干擾訓(xùn)練裝備，利用位置信息引導(dǎo)干擾指向，達到精準干擾的目的。

3.2 干擾手段等效設(shè)計

3.2.1 干擾參數(shù)預(yù)裝訂

EA-18G作戰(zhàn)方式主要采取防區(qū)外支援干擾和隨隊伴隨干擾，干擾樣式主要有瞄準式干擾、雙頻干擾、掃頻干擾和噪聲干擾等。從干擾樣式來說，干擾訓(xùn)練裝備可以模擬ALQ-99F干擾吊艙功能樣式，針對不同的干擾對象，在訓(xùn)練前將相應(yīng)的干擾樣式預(yù)裝訂到干擾訓(xùn)練裝備上。為檢驗不同樣式的干擾效果，還可以隨時進行干擾樣式動態(tài)調(diào)整［10］。

3.2.2 戰(zhàn)場位移轉(zhuǎn)換

EA-18G主要做防區(qū)外支援干擾，對160km外的雷達目標實施壓制性干擾。在進行干擾訓(xùn)練時，由于干擾模擬裝備與EA-18G存在較大差別，最主要的是有效干擾功率和飛機載體的RCS并不一致，那么在同等戰(zhàn)場空間，兩者形成的干擾效果并不一致。干擾訓(xùn)練追求的是等效映射的同等干擾效果，因此可以采用戰(zhàn)場位移轉(zhuǎn)換的方法，利用空間的變換來抵消干擾功率和RCS不同造成的影響，達到干擾效果等效性的目的。

干擾效果通常用有效干擾功率與雷達接收機信號回波功率的比值來描述，稱為干信比。采用自衛(wèi)干擾時，根據(jù)雷達干擾方程［11］可得干信比為

僅僅知道雷達接收機的干信比，還不能說明干擾是否有效，干信比僅指出了干擾信號到達雷達接收機的相對強度，不同體制、性能雷達的接收機在相同輸入干信比條件下其輸出會產(chǎn)生不同的干擾效果，因此還必須用一個與雷達性能相關(guān)的指標即壓制系數(shù)與干信比關(guān)聯(lián)起來，從而來衡量一定干信比條件對雷達干擾的效果［12］。這個指標為壓制系數(shù)，壓制系數(shù)是指當干擾系統(tǒng)有效壓制被干擾的雷達系統(tǒng)時，在被干擾的雷達系統(tǒng)的接收機輸入端，在雷達接收機帶寬之內(nèi)，所需要的最小干擾信號功率與目標回波信號功率之比。

壓制系數(shù)越小，實現(xiàn)干擾越容易；壓制系數(shù)越大，實現(xiàn)干擾就越困難。為了形成有效干擾，雷達接收機的干信比必須大于壓制系數(shù)。相對于雷達來說，干信比能反映出干擾效果的好壞，相對于同類干擾來說，干信比越大，干擾效果越好。對于同一種干擾機，在不同的干擾距離上會形成不同的干信比。

根據(jù)雷達干擾方程，可以計算出在同等干擾條件下，不同干擾距離與之所對應(yīng)形成的干信比之間對應(yīng)關(guān)系。

4 仿真驗證和軟件實現(xiàn)

在機載電子進攻模擬訓(xùn)練體系里，對偵察能力和干擾能力進行等效設(shè)計、采用非對稱設(shè)計進行模擬對象的干擾效果等效，鑒于影響干擾效果的因素較多，本系統(tǒng)使用控制變量法進行仿真驗證和軟件襪。

4.1 仿真驗證

設(shè)備都架設(shè)于空中平臺，模擬對象的前向RCS為3m2，干擾吊艙有效干擾功率為100kW；模擬訓(xùn)練裝備搭載在驗證平臺上，驗證平臺的前向RCS為20m2，干擾吊艙有效干擾功率為50kW。

假定被干擾雷達為艦載雷達，采用全相參、數(shù)字脈沖壓縮體制，發(fā)射機峰值功率為100kW，天線增益37dB，接收機信號帶寬40MHz，壓縮處理增益30dB，假設(shè)干擾信號全部進入雷達接收機帶寬，干擾與雷達帶寬比取1，極化系數(shù)取3。

通過式（5）可得實現(xiàn)相同干信比結(jié)果時，模擬對象和驗證平臺對應(yīng)的干擾距離如圖1所示。

圖1 干擾距離與干信比關(guān)系

當兩套不同的干擾設(shè)備對同型雷達形成干擾的干信比數(shù)值相同時，其形成的干擾效果等效。當干擾設(shè)備的有效輻射功率和搭載平臺確定后，干擾設(shè)備的干擾距離的對應(yīng)關(guān)系也就確定了，據(jù)此可得模擬對象搭載的干擾設(shè)備和驗證平臺搭載的模擬訓(xùn)練裝備對應(yīng)距離關(guān)系如圖2所示。

圖2 干擾距離映射

從圖2可以看出，驗證平臺的映射距離偏遠，其主要原因是模擬訓(xùn)練裝備有效干擾功率小和載機雷達散射截面積大，要想縮短距離就需要增大有效干擾功率，并選擇RCS較小的載機。

4.2 軟件實現(xiàn)

為了便于進行驗證平臺航路可靠性驗證和航路規(guī)劃，設(shè)計了機載電子進攻模擬軟件，該軟件在VC 6.0平臺上開發(fā)，可根據(jù)需求設(shè)置不同的情景，并設(shè)置了不同的運行模式，包括自由飛行、效果驗證、航路規(guī)劃等模式，其中在航路規(guī)劃模式下將根據(jù)模擬對象在不同航路條件下的干信比，推算驗證平臺實現(xiàn)相同干信比狀態(tài)下飛行航路，進行驗證平臺飛行航路規(guī)劃并顯示。

受訓(xùn)艦載雷達參數(shù)和干擾吊艙相關(guān)參數(shù)設(shè)置同仿真驗證，建立訓(xùn)練情景，模擬對象搭載要模擬的干擾吊艙，驗證平臺搭載模擬設(shè)備，設(shè)計模擬對象航路并以航路規(guī)劃模式打開，可生成驗證平臺實現(xiàn)干擾效果等效條件下的飛行航路，圖形化顯示結(jié)果如圖3所示，軟件會自動生成驗證平臺飛行航路的GPS坐標文檔并自動保存，可根據(jù)該文檔輔助設(shè)計飛行航路。

圖3 機載電子進攻模擬軟件訓(xùn)練航路規(guī)劃結(jié)果

5 結(jié)語

本文的推導(dǎo)過程采用了控制變量法，除有效干擾功率和載機RCS外其他參數(shù)設(shè)定相同，但在實際工程應(yīng)用中，由于許多外軍裝備參數(shù)無法準確掌握，模擬訓(xùn)練裝備的等效結(jié)果只是近似相同，但細微差別不會影響最終結(jié)果，在映射推導(dǎo)時進行修正即可。這種基于非對稱設(shè)計的模擬訓(xùn)練方法為電子對抗干擾訓(xùn)練方案提供了技術(shù)支撐，并開發(fā)軟件開展訓(xùn)練航路規(guī)劃等輔助功能，具備一定的實用價值。