雷達抗干擾性能評估方法研究*

王瑞革 王瑞恒 劉大成

(92785部隊 秦皇島 066200)

1 引言

隨著各種新技術、新體制雷達不斷涌現(xiàn),現(xiàn)代的雷達對抗技術已經(jīng)發(fā)展到了相當高的水平。現(xiàn)代雷達為了抑制干擾,往往采用多種抗干擾手段;相應地,一些新型干擾裝備和干擾技術也隨之出現(xiàn)。雷達干擾和雷達抗干擾作為一對對立統(tǒng)一體,正是在這種相互制約相互促進的過程中共同發(fā)展的[1]。對于干擾方來說,主要關心干擾對雷達是否有效,效果如何,而雷達方則關心其在干擾條件下的工作能力。同時作戰(zhàn)雙方電子對抗手段的高低已經(jīng)成為影響雙方戰(zhàn)爭進程的重要因素。因此,對作為雷達對抗效能評估重要一環(huán)的雷達抗干擾效果評估進行研究是很有意義的。

2 雷達抗干擾性能分析

針對不同的干擾情況,雷達有著不同的抗干擾措施。具體的抗干擾技術可以從以下幾個方面說明:

2.1 功率對抗

常用的技術手段是增加發(fā)射功率、提高天線增益、提高接收機靈敏度和提高發(fā)射信號的占空比(即增加發(fā)射脈沖寬度和提高發(fā)射脈沖重復頻率)[2]。

2.2 空間對抗

空間對抗是利用干擾源和目標空間位置的差異,來選擇目標回波信號的抗干擾方法,它要求雷達窄波束、窄脈沖工作,減小雷達的空間分辨單元體積,從而降低從目標鄰近方位進入雷達的干擾信號的概率,以提高信干比。

2.3 頻域對抗

頻域對抗是爭奪電子頻譜優(yōu)勢的重要手段。常用的技術措施是頻率分集、捷變頻、自適應捷變頻和開辟新的雷達工作頻段。捷變頻能有效的抗瞄準式干擾,迫使對方施放寬帶阻塞干擾,從而分散了干擾功率密度,相對提高了信干比。其缺點是對全頻段的干擾機沒有任何效果(通常雷達的寬帶為10%左右)[3]。

2.4 極化對抗

極化對抗是使信號與干擾的極化方式正交,抑制干擾信號進入接收機,從而提高接收機的信干比。該技術容易實現(xiàn),但由于干擾信號一般為斜極化方式,其效果不甚理想。

2.5 接收機和信號處理抗干擾

接收機抗干擾方法分為三大類:防止保護過載、對干擾信號的選擇和分離及干擾對消。

在對抗無源雜波干擾方面,雷達數(shù)字信號處理有很大的潛力。當雷達要探測的是運動目標時,可以利用雜波與目標在速度上的差別,首先采用固定目標對消處理,然后再利用動目標顯示(MTI)以及動目標檢測(MTD)來抑制雜波[5]。

2.6 綜合對抗

在復雜電磁場干擾環(huán)境中,僅適用某種對抗干擾技術是不夠的,為了保證對抗的勝利,應當研究和發(fā)展綜合抗干擾手段,綜合抗干擾包括以下三個方面:

1)多種抗干擾技術相結合。綜合采用抗干擾措施,能有效地提高雷達抗干擾能力。

2)多制式雷達組網(wǎng)。采用多制式雷達組網(wǎng)能獲得很強的抗干擾能力。多制式雷達網(wǎng)形成一個十分復雜的雷達信號空間,占據(jù)很寬頻段,而且通過數(shù)據(jù)傳遞和情報綜合聯(lián)成一個有機的整體,其抗干擾能力不僅僅是各部雷達抗干擾能力的代數(shù)和,而是有質的變化[4]。

3)靈活的戰(zhàn)術動作。采取靈活多變的戰(zhàn)術動作,往往能發(fā)揮相當有效的抗干擾效果。

3 雷達抗干擾效能評估方法研究

要想全面、準確、客觀地評價雷達抗干擾效果,必須對影響抗干擾效果的各種因素進行綜合分析和評價。

3.1 雷達抗干擾效能傳統(tǒng)的加權評估

1)基本抗干擾因子模型

其中Pav為雷達功率;Bs為信號帶寬;T為信號照射時間;Gg為天線增益;σ為目標反射面積;Δ V為雷達分辨體積單元。

2)體制抗干擾因子模型

采用專家打分的評估的方法對其量化。經(jīng)過分析建立的工作體制抗干擾因子評估模型為

其中ωi取值為0或1,某型雷達采用了該體制,則ωi=1,否則 ωi=0;ui為第i種工作體制相對雷達抗干擾能力的貢獻度。

3)技術抗干擾因子模型

其中ωj取值為0或1,某型雷達采用了該體制,則ωj=1,否則 ωj=0;ωj為第j種工作體制相對雷達抗干擾能力的貢獻度。

4)綜合能力評估模型

其中,K為調整系數(shù),是常數(shù);BE為基本抗干擾因子;RE為工作體制抗干擾因子;AE為技術措施抗干擾因子。a、b、c分別是對應于BE 、RE、AE 這三種抗干擾因子的冪指數(shù),代表其對綜合抗干擾能力的貢獻程度。

3.2 雷達抗干擾效能多層次模糊評估

模糊綜合評判集

則判定抗干擾效果屬于第h等級[6]。

4 抗干擾效果評估方法

我們知道,對抗雙方是一個動態(tài)的非平穩(wěn)過程。因此,雷達抗干擾效果評估也是一個非平穩(wěn)的過程,其評估效果具有很強的時效性,不同的時間、地域背景,效果迥異,要想得到一個可信的量化結果,應從以下方面著手:

1)分析評估對象

對所要評估的某型雷達進行深入的分析,熟悉所采用的各種抗干擾措施的抗干擾性能,明確評估所要達到的目的,獲得相應的評估數(shù)據(jù)。

2)建立符合實際戰(zhàn)術意義的干擾環(huán)境背景。主要有遠距離支援干擾(SOJ)、護航干擾(ESJ)和自衛(wèi)干擾(SSJ)。

3)建立雷達干擾效果評估指標體系。確立的指標體系既要考慮評估的基本要求,也要考慮到實戰(zhàn)情況下的具體可行性和適應性,不能是對指標體系過于理想化的想象。如發(fā)現(xiàn)概率、發(fā)現(xiàn)距離、發(fā)現(xiàn)時間、精度、欺騙概率、抗干擾改善因子、能量損失等,都應根據(jù)雷達型號和面對的干擾環(huán)境合理選取。

4)建立綜合評估模型

在對每一個指標評估的基礎上,最后將所有指標納入一個數(shù)學或邏輯體系,形成定量的、綜合的評估指標體系,即形成綜合評估模型。

5)建立雷達干擾措施選取體系

不同的抗干擾措施對干擾的響應是不一樣的,評估的結果也不一樣因而選取評估特征指標不一樣,評估的結果也不一樣。應對每一指標的評估構建合理的模型并采用適當?shù)乃惴ā?/p>

根據(jù)以上幾點,在不同的層面上對雷達系統(tǒng)進行抗干擾效果評估,最終進行綜合,從而得出總體效果。分析評估結果的可行性,并對其進行修改和改進,給出雷達抗干擾能力的最終結論。

5 實例分析

評判某一指揮系統(tǒng)在一次演習中的電子對抗情況。構造電子對抗指揮質量F1兩兩比較判斷矩陣對電子對抗情報質量δ1,電子對抗決策質量δ2,電子對抗行動計劃優(yōu)化程度δ3,電子對抗協(xié)同計劃的準確度與合理性δ4,修改、調整方案、計劃的準確度δ5,電子對抗方案、計劃實現(xiàn)滿意程度δ6進行比較,構造兩兩比較判斷矩陣{bij}。

在得出兩兩比較判別矩陣B的基礎上,由式(1)得一個二級指標權值向量:

因此,該判斷矩陣的一致性是可以接受的。

由專家1～6對 F1進行打分,結果如表 1所示。

表1 F1的專家打分結果

根據(jù)模糊分布建立隸屬函數(shù)后,對打分結果進行隸屬函數(shù)轉換并取均值,可得綜合評價矩陣為:

根據(jù)式(7)對矩陣R進行模糊變換得,并由式(9)、(10),可得:

由最大隸屬原則,對指揮質量評估為合格。

為對電子對抗指揮系統(tǒng)總體效能進行評估,其它相應的指標評估與指揮質量F1指標的評估過程一樣可得,指揮效率、指揮體系狀況、指揮的穩(wěn)定性和不間斷性、指揮人員素質的一級指標權值以及綜合評價向量 F2、F3、F4、F5。將 F1、F2、F3、F4、F5構成的綜合評判矩陣,與一級指標權值向量WT進行模糊變換,即可得電子對抗指揮效能的總體效能評價Γ。

6 結語

本文通過對雷達抗干擾性能分析及其效能評估方法研究,讓我們對雷達抗干擾效果評估的總體有了一定的了解。提出了一些雷達對抗的方法,并對影響抗干擾效果的各種因素進行綜合分析和評價。總之隨著理論和技術的不斷發(fā)展,雷達抗干擾效果方法會越來越完善,雷達抗干擾的可信度也會提高。

[1]黃洪旭,張巨泉,徐暉.雷達抗干擾能力評估的現(xiàn)狀及設想[J].航天電子對抗,2001

[2]張錫熊,陳方林.雷達抗干擾原理[M].北京:科學出版社,1981

[3]張永順,童寧寧,趙國慶.雷達電子戰(zhàn)原理[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006

[4]陳永光,李修和,沈陽.組網(wǎng)雷達作戰(zhàn)能力分析與評估[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006

[5]郭豫并,張慶祥.雷達抗干擾效果評估方法探討[J].雷達與對抗,2006(4):1～4

[6]吳少鵬.雷達抗有源壓制性干擾性能的指標和評估方法[J].現(xiàn)代雷達,1999,21(3):1～6