摘要：在信息化環(huán)境下，數據鏈的重要性日益凸顯。數據鏈集成通信、導航、識別等多種性能，具有保密性高、容量大、抗干擾強、擴頻/時復用等優(yōu)點，在工作區(qū)域內指控系統(tǒng)與作戰(zhàn)平臺可組成戰(zhàn)術信息交換系統(tǒng)，從而最大限度地發(fā)揮戰(zhàn)術系統(tǒng)效能。然而，由于受到戰(zhàn)場環(huán)境復雜的電磁波干擾，數據鏈抗干擾能力將會對整個數據鏈的性能產生重要的作用，也將決定整個戰(zhàn)斗過程的勝負。目前，現有的數據鏈系統(tǒng)抗干擾性能評估方法僅能針對某種特定抗干擾指標進行評估分析，并不具備抗干擾性能的系統(tǒng)評估能力。因此，文章對數據鏈系統(tǒng)綜合抗干擾性能系統(tǒng)評估方法進行了研究。

關鍵詞：數據鏈；綜合抗干擾；層次模型；評估指標

中圖分類號：TN919

文獻標志碼：A

0 引言

現有的數據鏈抗干擾度評價通常局限在單一的干擾模式下，其結果是支離破碎、不成體系的，缺乏全面、系統(tǒng)的抗干擾度評價。然而在戰(zhàn)場環(huán)境下，數據鏈面對的干擾類型非常復雜，由多種不同干擾信號相互組合、交織。在這個前提下，數據鏈路對某一個干擾的抗干擾能力無法充分體現整個網絡的抗干擾能力。因此，必須采用一種綜合評估手段對數據鏈的整體抗干擾性做出綜合評價。為解答這些問題，本文根據數據鏈綜合抗干擾評價目標，構建了多層次架構的指標模式，通過對其進行量化分析，得出其抗干擾性指標的權值，以此評估系統(tǒng)的抗干擾性。

1 數據鏈系統(tǒng)的主要特點及干擾因素分析

1.1 主要特點

1.1.1 實時性、可靠性和高精度

數據鏈系統(tǒng)傳輸的數據是由控制臺直接控制的，因此，不能存在過大的延遲，控制命令的產生、傳輸、發(fā)送和接收的可靠性和精度也很高。

1.1.2 普遍性和標準化

數據鏈內容的傳播使用規(guī)范的數據規(guī)格，如幀格式、連接規(guī)格、傳輸率等。在對數據鏈產品進行標準化管理時，采用統(tǒng)一的信道進行傳輸，既可以有效地實現信息的傳遞，又可以增強數據鏈的可用性^［1］。

1.1.3 抗干擾和安全性

數據鏈的好壞直接影響著整個無人飛行器的信息交流。在實際的數據傳輸環(huán)境中，環(huán)境的電磁情況非常復雜。在遭遇同一頻段或相鄰波段的其他射頻器件的頻率影響后，要求該裝置仍可正常工作。在開放條件下，如果有其他數據存在阻擋的話，就需要數據鏈路必須具備很高的保護性能^［2］。

1.1.4 傳輸模式的多樣化

為了滿足不同應用環(huán)境下的數據傳輸需求，確保安全、及時地傳遞，可以使用多種傳輸模式和傳輸方法。

1.2 干擾因素

1.2.1 通信鏈路信號干擾

第一，分布式干擾。環(huán)境中，一般有許多體積小、重量輕、成本低的電子干擾器，這些干擾器是通過編程來實現的，能夠對特定的軍事電子裝置進行自動干涉。它們在空間上的隨意分配會產生許多干擾扇區(qū)，進而對數據鏈系統(tǒng)形成大規(guī)模壓迫性影響。第二，遠程超高功率多路干擾。基于功率合成、智能天線、相控陣法等多種新技術，實現對通信鏈路重要節(jié)點的抗干擾。該方案不僅工作頻率較寬，還能減少接近干擾危險的特點^［3］。

1.2.2 GPS導航系統(tǒng)干擾

GPS衛(wèi)星無線電導航數據一般采用較低信噪比的擴頻調制傳輸方式。GPS軍碼的編碼過程很漫長，由于目前的干擾機技術限制，很難產生輸出功率足夠大的干擾信號來抵消GPS接收器的擴頻增益。目前最常用的無線網絡導航干擾方法有轉發(fā)瞄準、寬帶阻斷、離散阻斷等，其特征為：（1）信息干擾，利用發(fā)射大功率雜波信息影響導航信息的準確收集與利用。（2）信息源被摧毀，使得整個導航系統(tǒng)崩潰。

2 數據鏈抗干擾指標層次模型

2.1 抗干擾性能指標選擇

2.1.1 誤碼率

誤碼率指在實際的數據傳輸中，二進制字符的差錯出現頻率。誤碼率的理論清晰、嚴謹，可以有效地反映數據鏈間的信息傳遞函數的抗干擾性。但是，由于誤碼率并沒有充分表現出系統(tǒng)的抗干擾能力，所以在構建抗干擾能力指數等級的同時，也必須兼顧其他抗干擾能力指數。

2.1.2 誤信率

誤信率是指在傳輸的全部數據中，收到的錯誤指示占據的百分比。通常，當一條指令被打斷時，數據鏈會發(fā)現有一條指令遺失，而誤讀意味著，系統(tǒng)收到了一個不準確的指令或者消息，從而造成了誤解。其中，誤信率主要是在欺騙干擾環(huán)境下指令信息的執(zhí)行情況，對信號的運行狀態(tài)進行了指示，從而可以體現對欺騙干擾的抗性^［4］。

2.1.3 功率抑制度

由于部分頻段干擾的強度一般要比測控信號大，所以在射頻前端設定了信號的功率進入閾值，而某些比較智能的數據鏈，則可以依目前的傳送范圍來調節(jié)信號的輸入閾值，以有效地壓制大功率部分頻段的信號。

2.1.4 頻率抑制度

當前，各類儀器的應用規(guī)模日益擴大，在有效頻率上產生的電磁波也越來越密集，造成了整個電磁環(huán)境的復雜化。頻率抑制度指未被干擾占用的頻點和所有可用頻點的比率。

2.1.5 空間抑制度

在通常情況下，數據鏈對頻信號的抗干擾具有重要意義，特別是在使用定向或陣列的數據鏈傳輸時，利用波束轉換可以在來波方向上有效地阻止干擾的產生，而空間抑制度則是測量數字信號對寬頻干擾的抵抗性能。

2.1.6 時延抑制度

端到端的時延抑制度是指由接收端所能接受的最少傳輸信號與自身信號的時延差τ_j。時間延遲τ是一種重要的參數，它能準確快速地估計并測量來自地面的同源信號的時延，從而將其與干擾的時延區(qū)分開來。這個容忍值指數據鏈系統(tǒng)在接收到一個同步時所允許的自身數據時延窗長度τ^⌒，即數據鏈系統(tǒng)能夠正常運行的條件是τ_jlt;τ^⌒。在此情況下，可以抵御欺騙干擾，實現正常通信。

2.1.7 同步時間

由于數據鏈典型的干擾機制，當工作中出現了干擾，將會對信號的同步進程產生一定的影響，從而導致很長一段時期內不能進行同步。所以，在有干擾的情況下，是否能夠在規(guī)定的時間之內完成數據鏈的同步，是衡量該系統(tǒng)抗干擾能力的一個關鍵因素。

在通過連續(xù)的搜索獲得大量信息的情形下，設擴頻碼長度為N，則碼元長度是T_C，并且周期是T=N×T_C，對于這個變量T_C/2進行搜索，T_D為積分處理時間，則最大捕獲同步時間：T_Acmax=2N×T_D；最少的捕獲同步時間：T_Acmin=T_D。

如果使用了匹配濾波來實現同步，并且局部擴展編碼的暫存器的長度是M，則最大捕獲同步時間為：T_Acmax=M×T_C+（N-1） ×T_C；最少的捕獲同步時間：T_Acmin=M×T_C。

2.1.8 干信分離度

干信分離度是在系統(tǒng)工作狀態(tài)下，接收器可以從外界干擾中將有效的消息與外界的干擾隔離開來。這一技術指標是在特定條件下，可以接收的抗干擾能力，它的高低決定干擾方法、樣式、信息形式以及接收方法。干信分離度是對寬帶阻塞性干擾進行評價的主要手段。

以轉發(fā)式欺騙干擾為例。轉發(fā)的欺騙干擾是將偵察系統(tǒng)所接收的測控消息進行相應的延時和放大后轉送出去?？罐D發(fā)的欺騙影響一般只影響通信信道，而不會對消息碼產生影響，即僅僅阻斷相應的接收機通道。對一條數據鏈的接收機而言，如果同時接收了相同的兩個消息，它們之間就只是延時不同、功率不同。由于干擾的強度很大，在干擾有效范圍內，各接收終端均會對其進行捕獲。利用時間抑制度、功率抑制度、誤信率等方法對其進行了抗轉發(fā)式干擾的測試及評估^［5］。

2.2 模型的建立

數據鏈抗干擾技術能力由兩個原因決定：一是數據信息鏈所采用的強抗干擾保護措施；二是對其本身性能的影響。本報告從數據鏈系統(tǒng)自身的固有功能入手，并對其抗干擾能力結合數據鏈網絡的特點與抗干擾性能做出了評估，數據鏈網絡系統(tǒng)的典型指標體系結構如圖1所示。

如圖1所示，數據傳輸功能和跟蹤定位功能都是整個數據鏈系統(tǒng)中必須實現的基本功能，其中有可能實現上述兩個功能的指數，即如圖1第3層所提供的有關指數。本文著重對數據鏈的抗干擾能力進行了深入研究，其技術指標包括靈敏度、干擾容限、擴展增益效率等。

上述所說的這3項抗干擾性能指標都是根據直擴通信的抗干擾性能給出的，其數據鏈都是系統(tǒng)型的復雜電子武器系統(tǒng)。在該體系中，系統(tǒng)的數據鏈不但具備了直擴通信鏈路，同時也具備了跟蹤和定位的能力。但很顯然，僅僅使用直擴通信的抗干擾等技術性數據來評價數據鏈網絡的具體技術性能指標并不充分^［6］。

從數據鏈抗干擾指標中可以看出，一些指標適用于各種干擾，另一些指標用于特定的干擾類型，因此，對數據鏈抗干擾能力進行綜合評估是一個系統(tǒng)工程。

在此基礎上，逐漸形成了三級性能評估層次模型，如圖1所示。在圖1中，用A，B，C的標識來說明3個級別的子性能指標，其中A代表這個數據鏈的綜合抗干擾性，B₁代表抗寬帶阻塞干擾能力，B₂代表抗部分頻段干擾能力，B₃表示抗轉發(fā)式欺騙干擾能力。與之相對應的是，三級的子性能指標可以用C來表達，它們可以反映出在這種類型下各個指標的抗干擾性。與指標體系相聯系，要想得出A等級的總得分，必須先確定C級別各指標的權重，然后根據被評估的目標的績效來進行評估。

3 抗干擾性能計算

該方法有別于常規(guī)AHP中的目標層、準則層和方案層來尋求最佳方案。文中對各系統(tǒng)的抗干擾能力進行了分層劃分，并進行了對比和運算，得到了各指數的權值。假設某類型的數據鏈已知，可以進行試驗和模擬，以求出如圖1所示第三層次的各個指標的抗干擾性。如果要得到其綜合的抗干擾性，就需要建立各個指標的連接權值，在分層建模的基礎上完成指標權重的估計。在獲得權重之后，能夠全面評估特定類型的信息鏈抗干擾能力。假定有3條數據鏈，分別為α，β和γ，需要對它們的抗干擾能力進行全面的評估。經實際測試和模擬檢驗，得出了在各種干擾類型下的信號鏈抗擾特性，并根據各自的抗干擾指數進行評分，得出了3類信號鏈11項指數（見圖1）的抗干擾能力評分，總計10分。

根據上述方法可以獲得較好的抗干擾性能評估值，但因其自身缺陷，導致評估的效果不能盡善盡美。在開展數據鏈綜合抗干擾評估中，最后目的是對各種協議、各種類型的數據鏈開展綜合抗干擾評估，因為數據鏈的基本抗干擾技術是一致的，所以不同類型的數據鏈之間的某些指標的分數差距微乎其微，這樣的評估結論對區(qū)域分割鏈的抗干擾能力影響很小，只有分數差異較大的技術指標，可以更進一步地體現這種類型的信息。因此，在評估時，應當將被評估指數較高的指標的比重降低，而較離散的指數則會增加。即在評估矩陣中，如果有一個估計數值接近，則將其對應的評估值數值適當降低；另外，當某列評估值差別相當大時，需要相應提高與某列評估值相應的指標，以反映被評指標間的差異。因此本文認為，性能指標的適應權重調整方法使其更能反映關鍵指數的重要意義，同時也可以淡化差別較小的指數對總體的影響。該方法的關鍵在于增加評估的離散度，因此選取評估的變異數，構造一個非線性的優(yōu)化問題。自適應校正是根據所得到的權重向量基礎進行校正，而不能因偏離原有的重要性而任意修改，而權數的變動則會在評估矩陣中體現出來，并在此過程中對權重進行調整，以達到增強或削弱的目的。

以某型無人飛行器的數據鏈網絡的遙控鏈路為例，說明在對該鏈路的上行控制中，由地面的測控裝置向上端方向發(fā)出遙控信息，而無人飛行器則充當接收端，從上行端進行遙控。實驗采用了內場試驗方法，而內場試驗則要求無人飛行器在地面靜止狀態(tài)下，給無人飛行器的整個控制系統(tǒng)加電，并對其進行測量和評估。該系統(tǒng)的測試程序通過在線方式實現了控制，并能調整有關的參數。內場實驗的優(yōu)點就是電磁環(huán)境可以構建得比較復雜，可以在沒有任何危險的情況下，進行最大程度的抗干擾性試驗。干擾抑制度系統(tǒng)的測試方法如圖2所示，以標準錯誤率和追蹤準確度為最小限制，將信號的功率調節(jié)至靈敏度，將干擾功率設置為與其相等的位置，即干信比等于0，逐步增加干擾的強度，并在此基礎上，觀測誤差率和地面測量裝置的追蹤準確度是否達到了最小的效能。記錄此時天線輸入端口的干擾功率即為干擾抑制度。

4 結語

本文建立了對數據鏈的抗干擾性能評價指標劃分模型，全面考察抗部分頻段干擾、抗寬帶阻塞干擾、抗轉發(fā)干擾3種主要抗干擾形式的數據鏈抗干擾能力評價體系結構。在此基礎上，通過建立判斷矩陣，求出系統(tǒng)的綜合抗干擾度評估模型。因為權重并不能充分體現指數的稀缺程度，所以本文引入了一個高度自適應的權重系數調整模型，并通過所得到的評估矩陣來調整不同指數的權重。該方法滿足了指標稀缺性特點，可以較好地體現各個指標在綜合評估中的作用，從而確保了該方法的科學化。在復雜的電磁條件下，需要對各種干擾類型和指標進行分析，并將其綜合評估指標和干擾類型進行綜合評估，以便于對其進行綜合的分析和評估。

參考文獻

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（編輯 王雪芬）

Research on the evaluation method of comprehensive anti-interference performance of data link system

Gu Jianfeng， Chen Liqiang， Wang Po

（CEC Defense Technology Co.， Ltd.， Nanjing 210014， China）

Abstract： In the information environment， the importance of data chain is increasingly prominent. Data chain integrates communication， navigation， identification and other performance， with the advantages of high confidentiality， large capacity， strong anti-interference， frequency expansion/time multiplexing， etc. In the working area， the accusation system and combat platform can form a tactical information exchange system， so as to maximize the effectiveness of the tactical system. However， due to the complex electromagnetic wave interference of the battlefield environment， the anti-interference ability of the data chain will play an important role in the performance of the whole data chain， and will also determine the outcome of the whole battle process currently， The existing anti-interference performance evaluation method of data chain system can only evaluate and analyze a specific anti-interference index， and does not have the systematic evaluation ability of anti-interference performance. Therefore， this paper studies the evaluation method of comprehensive anti-interference performance of data link system.

Key words： data link; comprehensive anti-interference; hierarchical model; evaluation metrics