劉建林

（中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081）

0 引言

綜合一體化電子戰(zhàn)系統(tǒng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的殺手锏，至今已發(fā)展到第4 代：第1 代為分立式系統(tǒng)，是一體化發(fā)展的原始階段；第2 代為組合式系統(tǒng)，是一體化發(fā)展的初級階段，也是目前仍廣為應(yīng)用的系統(tǒng)；第3 代為綜合式系統(tǒng)，在單平臺上實現(xiàn)功能的綜合化和一體化，典型產(chǎn)品有美國海軍的AN／SLQ-32（V）電子戰(zhàn)系統(tǒng)等；第4 代為先進(jìn)一體化系統(tǒng)，以美國“寶石臺”計劃為代表，統(tǒng)一電子網(wǎng)絡(luò)，傳感器系統(tǒng)一體化，系統(tǒng)向多平臺綜合發(fā)展。

綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)一體化目前還面臨許多技術(shù)難題。本文介紹了雷達(dá)/通信綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)存在的問題，分析了一體化設(shè)計的必要性，指出了其中的關(guān)鍵技術(shù)，最后應(yīng)用加權(quán)+模糊綜合評判方法對一體化設(shè)計系統(tǒng)的綜合作戰(zhàn)效能進(jìn)行了評估。

1 雷達(dá)/通信綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)一體化設(shè)計

1.1 一體化設(shè)計的必要性

綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)一體化設(shè)計的必要性有以下4 個方面：

1）提高作戰(zhàn)性能的需要

對車載、機(jī)載等小型作戰(zhàn)平臺上而言，空間狹小，裝備間相互干擾。同時，如果同一作戰(zhàn)平臺上安裝多個分立的系統(tǒng)，使作戰(zhàn)平臺的RCS 增大，被敵發(fā)現(xiàn)概率增大。

2）降低成本的需要

電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，平臺安裝的電子戰(zhàn)設(shè)備越來越多，如有些作戰(zhàn)飛機(jī)航電設(shè)備（含電子戰(zhàn)系統(tǒng)）的成本已占載機(jī)造價的30%～50%，必須在滿足需求的同時盡可能降低成本。

3）減輕操作員負(fù)擔(dān)的需要

作戰(zhàn)平臺上的電子對抗裝備數(shù)量越來越多，大大加重了電子對抗裝備操作員的負(fù)擔(dān)。

4）現(xiàn)有一體化模式已不能滿足要求

當(dāng)前，多數(shù)器件、組部件都已小型化，通過優(yōu)選器件、組部件來減小體積的可能性很小，必須通過集成一體化方式來解決。

1.2 一體化設(shè)計的可行性分析

雷達(dá)/通信綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)集成一體化設(shè)計必要且可行。雷達(dá)、通信電子戰(zhàn)系統(tǒng)的不少功能模塊相同，都具有天線單元、發(fā)射單元、接收單元、信號處理模塊等。若將相同功能部件合為一體，可降低系統(tǒng)的體積、質(zhì)量。2 個系統(tǒng)的要求有所相同，對功能相同的部分可采用硬件實現(xiàn)，對各自獨立的功能可采用軟件無線電來完成，這就實現(xiàn)了集成一體化系統(tǒng)的架構(gòu)。集成一體化真正將雷達(dá)、通信電子戰(zhàn)系統(tǒng)的子系統(tǒng)集成到一起，并采用單一孔徑實現(xiàn)接收/發(fā)送，可根據(jù)任務(wù)要求重組系統(tǒng)，比組合一體化更方便、有效。

1）雷達(dá)與通信偵察系統(tǒng)一體化可行性分析

①雷達(dá)與通信偵察系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

典型雷達(dá)偵察系統(tǒng)的基本組成如圖1 所示，主要由雷達(dá)偵察天線（測向天線陣、測頻天線）、信號預(yù)處理、主處理（信號分選、信號識別）、顯示控制器及其他支持組件（數(shù)據(jù)庫、存儲器）組成。測向天線陣和測頻天線一般共用，測向接收機(jī)測量脈沖到達(dá)角，測頻接收機(jī)完成對雷達(dá)脈沖檢測和參數(shù)測量，上述測量參數(shù)構(gòu)成脈沖描述字（PDW），送信號預(yù)處理。

圖1 典型雷達(dá)偵察系統(tǒng)組成原理框圖

典型的通信偵察系統(tǒng)組成如圖2 所示，系統(tǒng)包括通信偵察天線、測頻接收機(jī)、測向接收機(jī)、通信信號分析和處理單元、通信情報分析單元、通信鏈路控制和指控中心及其他支持組件（數(shù)據(jù)庫、存儲器）等組成。

圖2 典型通信偵察系統(tǒng)組成原理框圖

通信偵察天線及測頻/測向接收機(jī)等與雷達(dá)偵察類似。通信信號分析和處理單元完成通信信號頻率、帶寬等參數(shù)測量及信號類型識別、信號解調(diào)解擴(kuò)、信息破譯和情報分析，以盡可能得到真實可靠的通信情報。

②雷達(dá)與通信偵察系統(tǒng)的對比分析

雷達(dá)與通信偵察系統(tǒng)的相同之處在于：功能結(jié)構(gòu)上存在結(jié)構(gòu)重疊，即測頻接收機(jī)、測向接收機(jī)、顯控、存儲器、數(shù)據(jù)庫等。由于信號形式不同，測頻接收機(jī)和測向接收機(jī)的性能指標(biāo)有所不同，但若動態(tài)范圍足夠大，可實現(xiàn)對雷達(dá)和通信偵察信號的兼容接收。

雷達(dá)與通信干擾系統(tǒng)的不同之處在于：信號頻率、信號體制不一樣，須通過合理的一體化設(shè)計、大動態(tài)范圍硬件等方式解決；信號處理單元不同，雷達(dá)偵察信號處理只要分析雷達(dá)信號的調(diào)制類型，通信偵察信號處理除了分析通信信號的調(diào)制類型外，還要分析信號所攜帶的各類信息，對信號的信噪比要求較高。

2）雷達(dá)與通信干擾系統(tǒng)一體化可行性分析

①雷達(dá)和通信干擾系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

雷達(dá)有源干擾系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖3 所示。雷達(dá)有源干擾系統(tǒng)主要由偵察、干擾和控制等3 部分構(gòu)成，包括發(fā)射天線陣列及波束控制系統(tǒng)、干擾引導(dǎo)控制設(shè)備、干擾波形產(chǎn)生器、功率控制等，偵察結(jié)果送主控計算機(jī)用于引導(dǎo)干擾的實施?？刂撇糠指鶕?jù)PDW 和信號識別結(jié)果確定目標(biāo)威脅等級，制定并及時調(diào)整干擾決策，保持最佳干擾效果。

通信干擾系統(tǒng)工作原理與圖3 所示典型雷達(dá)有源干擾系統(tǒng)組成原理框圖類似。通信偵察引導(dǎo)設(shè)備主要完成信號截獲、參數(shù)測量和識別，根據(jù)偵察結(jié)果引導(dǎo)干擾，完成對目標(biāo)的跟蹤，并根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)更新及時調(diào)整干擾策略。

圖3 典型雷達(dá)有源干擾系統(tǒng)組成原理框圖

②雷達(dá)干擾和通信干擾系統(tǒng)的對比分析

雷達(dá)干擾系統(tǒng)和通信干擾系統(tǒng)的相同之處在于：都有偵察接收機(jī)、干擾發(fā)射機(jī)和系統(tǒng)控制部分，工作流程相似，發(fā)射天線可共用，發(fā)射的射頻前端、中頻部分可共用。

雷達(dá)干擾系統(tǒng)和通信干擾系統(tǒng)的不同之處：偵察的對象不同，系統(tǒng)所攜帶的處理軟件就不同；干擾樣式庫不同。

對比雷達(dá)和通信的偵察與干擾信息處理體系結(jié)構(gòu)，測向模塊、測頻模塊、功率估計模塊和干擾樣式輸出模塊完全可以共用；調(diào)制方式識別模塊、信息分析分類存儲模塊、作戰(zhàn)目標(biāo)識別模塊、干擾任務(wù)生成與管理模塊和干擾樣式選擇等在細(xì)化后可部分共用，進(jìn)行一定的合并，可以提高雷達(dá)、通信的偵察、干擾一體化程度。

1.3 一體化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

1）雷達(dá)與通信電子戰(zhàn)系統(tǒng)一體化系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，通過擴(kuò)大射頻前端頻率覆蓋范圍以及增大瞬時中頻帶寬等方法，降低噪聲系數(shù)，并利用軟件無線電技術(shù)實時重構(gòu)統(tǒng)一信號處理硬件平臺等，可實現(xiàn)系統(tǒng)的多功能、集成一體化。本文提出的集成一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

共用孔徑技術(shù)將多個天線的功能結(jié)合到一個孔徑中，實現(xiàn)偵察、跟蹤、干擾等，屬于相控陣技術(shù)的范疇。本文提出的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)射頻前端主要是指具有一定標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)、參數(shù)因偵察目標(biāo)不同而異的射頻前端，該射頻前端通過編程可具有較大的動態(tài)范圍。實現(xiàn)共用孔徑及波控時，必須避免相控陣天線多波束形成時產(chǎn)生混亂。

共用信息處理平臺主要采取模塊化的結(jié)構(gòu)體系，如基于FPGA 形式等，可以分為雷達(dá)/通信偵察處理器模塊、雷達(dá)/通信干擾生成模塊、一體化系統(tǒng)控制模塊等。雷達(dá)/通信偵察處理器模塊主要對雷達(dá)/通信輻射源信號的無源探測、信號特征進(jìn)行提取并識別、輻射源定位，為雷達(dá)/通信干擾樣式的生成提供技術(shù)支持和依據(jù)，及根據(jù)干擾效果及時調(diào)整干擾策略；雷達(dá)/通信干擾生成模塊根據(jù)偵察結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的干擾信號。

2）雷達(dá)與通信電子戰(zhàn)系統(tǒng)一體化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

①共用孔徑有源相控陣天線技術(shù)

寬帶共用孔徑天線技術(shù)是一體化實現(xiàn)的核心技術(shù)之一，只有將多個天線的功能集成到一個孔徑中，才能把多個功能集成到一個硬件設(shè)備上。采用單個孔徑來完成可能存在功能間協(xié)調(diào)、隔離和控制等問題，但電子對抗性能較好。典型的有美國的共享孔徑計劃。

②集成核心處理器技術(shù)

充分利用分布式實時操作系統(tǒng)、并行處理運算和共用處理模塊等，集成核心處理器可集成很多先進(jìn)技術(shù)，使各系統(tǒng)之間真正實現(xiàn)一體化。典型的有F-22 中的CIP。

③功能柔性組合技術(shù)

一體化設(shè)計所構(gòu)成的系統(tǒng)框架和各功能模塊應(yīng)具有一定柔性，使系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性、可重構(gòu)性。所謂可重構(gòu)性，即在保持硬件架構(gòu)不變或微小改動的情況下，通過加載不同的軟件即可實現(xiàn)不同的功能。

④數(shù)據(jù)融合技術(shù)

數(shù)據(jù)融合技術(shù)是實現(xiàn)電子戰(zhàn)系統(tǒng)一體化實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。綜合一體化系統(tǒng)所要處理的信號來自各類傳感器，首先要確定各傳感器數(shù)據(jù)中來自同一目標(biāo)的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)合并和相關(guān)處理。數(shù)據(jù)合并一般采用最小距離法、貝葉斯法或最大似然方法，必須研究新的融合算法，將傳感器數(shù)據(jù)送至處理中心合并，可根據(jù)電磁環(huán)境變化自適應(yīng)改變數(shù)據(jù)傳輸量，且盡可能減少詳細(xì)信息的損失。

⑤其他關(guān)鍵技術(shù)

其他一些技術(shù)同樣是實現(xiàn)一體化的核心，如系統(tǒng)軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸總線技術(shù)等。系統(tǒng)軟件的高性能將使各設(shè)備和模塊形成高度的協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。數(shù)據(jù)傳輸總線是一體化系統(tǒng)的信息傳遞樞紐，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量對信息充分利用和實時有效融合至關(guān)重要。

2 雷達(dá)/通信綜合一體化電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估

為了對一體化系統(tǒng)進(jìn)行深入研究及運用，須對其效能進(jìn)行有效、合理的評估。雷達(dá)/通信綜合一體化電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能由系統(tǒng)本身、可靠性和維修保障、一體化兼容性影響綜合決定，取決于偵察能力、干擾能力、保障能力和一體化兼容性影響等。

2.1 雷達(dá)/通信偵察主要技術(shù)指標(biāo)

1）雷達(dá)偵察主要技術(shù)指標(biāo)

雷達(dá)偵察主要技術(shù)指標(biāo)有靈敏度、動態(tài)范圍、信號截獲概率、參數(shù)測量精度（載頻、脈寬、重頻、方位等）、信號處理能力（脈沖密度、分選和識別、處理時間）、數(shù)據(jù)庫能力等。

2）通信偵察主要技術(shù)指標(biāo)

通信偵察主要技術(shù)指標(biāo)有靈敏度、動態(tài)范圍、頻率范圍、最小頻率間隔、測頻準(zhǔn)確度、單頻/多頻選擇性、偵察作用距離、瞬時處理帶寬、測向精度、處理時間等。

2.2 雷達(dá)/通信干擾主要技術(shù)指標(biāo)

1）雷達(dá)干擾主要技術(shù)指標(biāo)

雷達(dá)有源干擾主要技術(shù)指標(biāo)有干擾頻率范圍、接收機(jī)靈敏度、發(fā)射功率、干擾空域、同時干擾目標(biāo)數(shù)、干擾雷達(dá)類型、信號流密度、系統(tǒng)反應(yīng)時間、測頻精度、測向精度、頻瞄精度、儲頻精度、跟蹤精度、最小干擾距離、有效干擾扇面、最大暴露半徑等。

2）通信干擾主要技術(shù)指標(biāo)

通信干擾主要技術(shù)指標(biāo)有干擾頻率范圍、偵收靈敏度與鎖定靈敏度、通信偵察能力、干擾引導(dǎo)能力、干擾樣式、干擾輸出功率、跳頻干擾有效區(qū)域、系統(tǒng)反應(yīng)時間、數(shù)據(jù)融合處理能力、數(shù)據(jù)庫水平等。

2.3 可靠性、維修保障性及兼容性影響指標(biāo)

一體化設(shè)計后，系統(tǒng)的可靠性及維修保障性可能發(fā)生較大變化。一方面，裝備的組成大為減少，總的可靠性、備件和維修保障能力將得到較大提高；另一方面，出于一體化考慮，可能會對天線部分、信號形式、硬件結(jié)構(gòu)、控制軟件等進(jìn)行部分兼容性設(shè)計，對某些技術(shù)指標(biāo)有影響，進(jìn)而影響作戰(zhàn)效能。這是集成一體化設(shè)計與原來的主要區(qū)別。

3 綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估模型

本文在分析雷達(dá)/通信綜合一體化電子戰(zhàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)一體化后系統(tǒng)的特點，提出了一種基于加權(quán)+模糊綜合評判方法的作戰(zhàn)效能評估模型。

3.1 綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估因素

本文建立的評價因素系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖5 綜合一體化系統(tǒng)評估因素系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)效能評估方法通常是各子系統(tǒng)的效能評估線性加權(quán)迭加，即：

式中，、、、為加權(quán)系數(shù)，由專家或?qū)＜蚁到y(tǒng)確定，+2++=1；為系統(tǒng)總的效能因子，∈[0，1]；為偵察效能因子，∈[0，1]；為干擾效能因子，∈[0，1]；為兼容性影響效能因子，∈[0，1]；為可靠性、維修保障性效能因子，∈[0，1]。、、、這4 個效能因子的值通常由實際裝備決定。

根據(jù)影響作戰(zhàn)效能的主要技術(shù)指標(biāo)，對于每一個功能模塊又包含許多子模塊。如偵察能力模塊包含個子模塊，干擾能力模塊包含個子模塊，可靠性、維修保障性模塊包含個子模塊，兼容性影響模塊包含個子模塊，則有：

式 中 ，（∈[1，2]） 、（∈[1，2]） 、（∈[1，2]）、（∈[1，2]）為各子模塊的作戰(zhàn)效能因子，α、β、γ、λ為相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)。式中，=2、=2，表示只有“雷達(dá)偵察和通信偵察”或者“雷達(dá)干擾和通信干擾”2 種情形，、的取值由專家根據(jù)具體要求確定。

3.2 偵察能力效能評估因子分析

偵察能力效能評估因子的表達(dá)式為：

式中，、為權(quán)系數(shù)，+=1，由專家或?qū)＜蚁到y(tǒng)確定；為雷達(dá)偵察效能因子，∈[0，1]；為通信偵察效能因子，且∈[0，1]。為了分析方便，這里僅考慮雷達(dá)偵察和通信偵察的分析。

根據(jù)雷達(dá)偵察主要技術(shù)指標(biāo)，包含以下方面：(rf，Δrf)、(pw，Δpw，pri，Δpri)、(aoa，Δaoa)、、、、、、等。其中，(rf，Δrf)與雷達(dá)偵察設(shè)備的頻率覆蓋范圍及頻率測量精度有關(guān)；(pw，Δpw，pri，Δpri)與雷達(dá)偵察設(shè)備的脈寬、重頻適應(yīng)及測量能力有關(guān)；(aoa，Δaoa)與雷達(dá)偵察設(shè)備的測向精度有關(guān)；、、、、、分別與雷達(dá)偵察設(shè)備的電磁環(huán)境適應(yīng)能力、截獲概率、動態(tài)范圍、信號分選能力、信號識別能力、靈敏度有關(guān)。

根據(jù)通信偵察主要技術(shù)指標(biāo)，包含以下方面：(rf，Δrf)、(aoa，Δaoa)、、、、、、等。其中，(rf，Δrf)與通信偵察設(shè)備的頻率覆蓋范圍及頻率測量精度有關(guān)；(aoa，Δaoa)與通信偵察設(shè)備的測向精度有關(guān)、、、、、分別與通信偵察設(shè)備的電磁環(huán)境適應(yīng)能力、截獲概率、動態(tài)范圍、信號分選能力、信號識別能力、靈敏度、跳頻信號處理能力有關(guān)。

3.3 干擾能力效能評估因子分析

干擾能力效能評估因子的表達(dá)式為：

式中，、為加權(quán)系數(shù)，+=1，可由專家或?qū)＜蚁到y(tǒng)確定；為雷達(dá)干擾效能因子，且∈[0，1]；為通信干擾效能因子，且∈[0，1]。為了分析方便，這里僅僅考慮了電子有源干擾和通信干擾。

根據(jù)前述雷達(dá)干擾主要技術(shù)指標(biāo)，包含以下方 面：、、、、、、、(rf，Δrf)、(aoa，Δaoa)、、、、、等，分別與干擾頻率范圍、接收機(jī)靈敏度、干擾發(fā)射功率、干擾空域、同時干擾目標(biāo)數(shù)、干擾雷達(dá)的類型、信號流密度、系統(tǒng)反應(yīng)時間、系統(tǒng)延遲時間、測頻精度、測向精度、頻率瞄準(zhǔn)精度、儲頻精度、跟蹤精度、最小干擾距離、有效干擾扇面、最大暴露半徑等有關(guān)。

根據(jù)前述通信干擾主要技術(shù)指標(biāo)，包含以下方面：、、、、、、、等，分別與干擾頻率范圍、偵收靈敏度與鎖定靈敏度、通信偵察能力、干擾引導(dǎo)能力、干擾樣式、干擾輸出功率、跳頻干擾有效區(qū)域、系統(tǒng)反應(yīng)時間、數(shù)據(jù)融合處理能力、數(shù)據(jù)庫水平等有關(guān)。

3.4 可靠性、維修性、兼容性影響效能評估因子分析

對于可靠性、維修性、兼容性影響效能評估，這幾個因素是相互影響的，將首先由專家或?qū)＜蚁到y(tǒng)根據(jù)裝備組成、結(jié)構(gòu)等，確定評價因素的個數(shù)，也即式（2）中的和。由于其中有些指標(biāo)不能準(zhǔn)確地定量評判，因此本文采用模糊評判的方法對影響和的因素進(jìn)行分析，再根據(jù)模糊評判結(jié)果確定γ和λ、和。

將各功能模塊的作戰(zhàn)效能評估進(jìn)行等級劃分，定義評判等級的模糊子集為：

由式（5）可知，各功能模塊的作戰(zhàn)效能分為5 個等級：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）和差（），對應(yīng)的值分別為1～0.80、0.79～0.60、0.59～0.50、0.49～0.40 和0.40～0.00。

本文將評判因素子集歸納為一個二級評判結(jié)構(gòu)，一級評價因素集為：

式中，為可靠性、維修性能力；為兼容性影響。

二級評價因素集為一集族：

式中，={，，…，}，={，，…，}。確定各級評價因素的權(quán)重，即可得到評價因素權(quán)重模糊隸屬度。確立模糊分布（一般采用正態(tài)分布），即可確定模糊關(guān)系矩陣，依次進(jìn)行模型運算，最終得到一級評價結(jié)果。

4 結(jié)束語

一體化已成為未來電子戰(zhàn)裝備的發(fā)展方向。通過解決本文所述的一些關(guān)鍵技術(shù)，可實現(xiàn)雷達(dá)偵察、雷達(dá)干擾、通信偵察和通信干擾等功能在電子戰(zhàn)系統(tǒng)架構(gòu)的集成一體化。分析表明，采用加權(quán)+模糊綜合評判法可有效對綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能進(jìn)行定性定量研究。