一種網絡化電子防空反導系統及作戰效能評估

姚宏林 吳忠望

【摘要】基于精確制導武器的高抗干擾性能，提出了基于信息系統的網絡化電子防空反導系統，詳細描述了電子防空系統網絡化構成和數據信息流在電子防空系統中的運用。通過對比評估，分析網絡化電子防空的作戰效能，計算結果表明，基于網絡的電子防空反導系統可以大大提高電子戰裝備的作戰效能。

【關鍵詞】電子防空;精確制導;指揮控制網;作戰效能

1.引言

未來的空襲作戰中，戰場更加透明、作戰節奏迅速、電子干擾環境復雜，給防空反導作戰來帶嚴峻考驗。為了應對更加復雜的戰場環境、對抗更加多元的空襲力量，完成更加繁重的防反任務，防空反導系統必須整合現有的各種防空武器裝備和反導武器系統，構建由“軟殺傷”電子戰力量和“硬殺傷”攔截武器共同組成的一體化網絡防空反導系統。有諸多文獻對基于“硬殺傷”的網絡化反導系統進行了較為深入的研究[1～5]，但對電子防空如何進行網絡化設置卻沒有太多的文獻進行分析。文獻[6]中對區域防空網絡化作戰中戰術數據鏈的應用情況進行了分析，沒有設計電子戰力量的配置;文獻[7]對噪聲干擾樣式下導彈作戰效能的評估模型進行了研究，對于電子戰力量的網絡化應用涉及較少。本文以基于GPS制導的戰術導彈為例，提出電子戰力量的網絡化應用模式，并對網絡化電子防空的作戰效能進行評估。

2.網絡化電子防空反導系統構成

美軍為了提高GPS制導導彈的抗干擾性能，在導彈上采用了多種抗干擾技術，如時（頻）域濾波技術、自適應天線技術、幅/相對消技術等等[8，9]。這些技術極大的提高了GPS制導導彈的抗干擾性能，在理想情況下，自適應天線可使GPS接收機的抗干擾性能提高40～50dB;波音公司改進型聯合直接攻擊彈藥（JDAM）采用的就是自適應天線技術，共有4根天線組成的半球形天線陣;戰斧巡航導彈Block Ⅳ的GPS天線是由5根天線組成的天線陣。正是由于GPS制導抗干擾性能的大幅提高，單純的利用一臺或幾臺電子戰干擾裝備是難以實現有效的干擾敵來襲導彈的。

基于網絡的電子防空反導體系就是依托一體化防空反導信息系統，將電子戰系統和防空反導預警偵察系統、指揮控制系統、聯合數據網絡有機聯接起來，形成信息共享、功能聯動和行動協同的防空反導作戰體系，其邏輯組成如圖1所示。

圖1 基于網絡的電子防空反導體系邏輯組成

預警偵察系統是電子防空反導作戰的情報偵察和監視系統，由陸、海、空、天各個領域的傳感器組成，作為電子防空作戰的信息源，為電子戰系統實施干擾、欺騙等作戰行動提供準確、實時、可靠的預警情報信息。根據組織層次不同，預警偵察系統包括國家預警偵察系統、戰區預警偵察系統和戰術預警偵察系統。根據空間位置，預警偵察系統包括陸基/海基預警偵察系統、空基/臨近空間偵察預警系統和天基預警偵察系統。陸基/海基預警偵察系統主要有各種地面和艦載雷達探測系統、光電探測系統組成;空基/臨近空間偵察預警系統和天基預警偵察系統組要有各種高空偵察機、無人偵察機、高空偵察飛艇、高空偵察氣球以及空中預警機等組成;天基預警偵察系統主要由各型預警衛星、偵察衛星、遙感衛星及其通信與中繼衛星組成。

指揮控制系統是有各級防空反導作戰指揮控制系統及其聯結關系所構成的具有指揮、控制和協同關系的網絡系統。在網絡化電子防空反導作戰體系中，指揮控制系統負責接收預警偵察系統傳遞來的預警偵察信息，并對信息進行融合處理，決策判斷，定下作戰決心，通過聯合數據網下達作戰指令，指揮電子戰系統實施干擾、欺騙等作戰行動。在網絡化電子防空反導體系中，指揮控制系統作為神經中樞和核心，整合了有線、無線、衛星通信等通信資源，共享作戰信息和決策信息，通過提高電子防空作戰指揮員對戰場態勢的共同認知，進一步提高電子防空作戰效能。

電子戰系統是網絡化電子防空反導體系的直接作戰終端，為電子防空作戰行動提供各種電子對抗手段。電子戰系統根據指揮控制系統的電子對抗指令，對來襲目標實施電子毀傷、信號干擾、信號欺騙和電磁壓制等作戰行動。目前，防空反導作戰的主要防反目標是精確制導導彈。針對精確制導導彈，在導彈飛行的中段、末端實施有效地電子干擾，影響目標制導精度，使來襲導彈偏離既定航線，是電子防空的主要作戰樣式。通過網絡化配置電子戰系統，使各種電子對抗裝備協同工作，在頻段、功率、作用距離和對抗原理上優勢互補，形成整體聯動的電子防空態勢，提升防空反導作戰效能。

圖1中還有一個聯合數據網，這并不是一個實體的網絡，而是一個集數據收集、處理、分發的系統。復雜電磁環境下的信息作戰，各種數據紛繁復雜，如果不能在海量數據中分析出有效的信息，勢必會極大影響信息作戰的效果。

圖2 網絡化電子防空數據信息流邏輯圖

利用網絡化優勢，電子防空系統在作戰中可以實現部隊部署的分散化，利用信息流動代替物質流動，提高信息作戰準確度、作戰指揮速度和作戰質量，使電子信息武器的作戰效能得到充分發揮。圖2所示為網絡化電子防空數據信息流邏輯圖，從圖中可知，基于信息系統的戰場數據傳輸網絡是電子防空網絡化的基礎，在防空反導系統發揮最大作戰效能中發揮了至關重要的作用。

3.網絡化電子防空反導系統作戰效能評估

由于網絡化電子防空反導系統中裝備的型號各異，不同的電子信息系統、不同的戰技指標、不同的信息作戰效能給網絡化電子防空反導系統聯合信息作戰效能的定量評估增加了復雜性。按照一般系統的評估步驟，既要預測來襲目標的飛行規律，又要描述網絡化電子防空反導系統聯合作戰的指揮模式，還要考慮大量隨機事件和隨機過程，顯然過于復雜。通過上節對網絡化電子防空反導系統的詳細分析可知，其信息作戰能力提高的關鍵是：在信息資源實時共享的基礎上，實現了多型電子防空反導系統的集中指揮和實時電子干擾。在作戰想定模式下，運用概率論對比作戰效能的評估方法給出網絡化電子防空反導系統作戰效能的評估結果，其步驟分為兩步：①評估指標確定;②對比分析。

3.1 評估指標確定

以導彈脫離真實航線的概率（P）為最終評估指標，下級指標可分為可靠性概率（P1）、探測概率（P2）、可干擾率（P3）、可干擾條件下的有效干擾概率（P4）和有效干擾條件下的導彈偏離率P5。

導彈脫離真實航線概率是指電子防空系統有效干擾目標后，制導導彈脫離真實航線的概率，有：

式中，P1為可靠性概率，是指該系統執行任務過程中的各參戰系統有效發揮作用的程度，與預警探測系統可靠性P11、指揮控制系統可靠性P12和電子戰系統可靠性P13有關，且有。

P2為探測概率，預警偵察系統在作戰中發現進襲目標與來襲目標總數之比，與各預警偵察系統發現概率有關，設雷達偵察概率P21、預警偵察飛機偵察概率P22和探測衛星偵察概率P23，則有。

P3為可干擾概率，是指導彈飛行時進入該電子戰干擾區域的概率。在形成電子防空網絡后，如果導彈受到某個電子戰干擾后其飛行路線發生偏離，由于戰場強大的信息網絡，那么該導彈再次進入下一個干擾區域的概率會增加。

P4為可干擾條件下的有效干擾概率。在制導導彈進入電子防空系統后，由于存在遮擋、電波傳播等因素的影響，電子戰系統并不一定會有效的壓制GPS信息，而是存在一個概率。

P5為有效干擾條件下導彈偏離航線概率。由于GPS制導導彈即使在被干擾后，當導彈飛離干擾區域后重新搜索GPS衛星，制導導彈仍可能搜尋到真實目標信息并實施有效打擊。除非導彈飛離干擾區域后已來不及獲得GPS信息并進行修正裝訂數據。需要指出的是，如果形成電子防空網絡，導彈受到一定數量的電子防空系統有效干擾后必然會偏離航線，設有n個電子防空系統，最小受到m個系統干擾后導彈無法獲得GPS信息，則有。

3.2 對比評估分析

如圖3所示為一個網絡化區域電子防空反導系統，由3個電子作戰單元（F1、F2、F3）構成電子防空網，指揮控制中心C1構成信息網絡，預警探測系統由分布于地面、空中和天基探測設備組成。

圖3 區域電子防空反導網絡示意圖

設定來襲目標為GPS巡航導彈，電子防空干擾距離為A到B全段。由文獻[10]可知，電子戰干擾有效區為一圓形區域，如圖3所示。設定來襲目標能夠被偵測到，各參戰裝備完好且已進入電子防空網絡，即P1、P2都為1;進入電子干擾區域的概率，第二次進入電子干擾區域的概率，第三次進入電子干擾區域的概率;有效壓制的概率為0.8，導彈在有效干擾后偏離的概率為0.6。

（1）單個電子戰系統作戰時

當GPS巡航導彈進入AB段時，僅有電子戰系統F1探測到目標且參與干擾，選擇目標進行干擾;則導彈偏離概率。

（2）網絡化電子反導系統作戰時

導彈在AB段飛行過程中，由于預警探測信息共享，整個電子防空網絡的干擾設備都可以同時開機實施干擾，但由于干擾距離及被地方反輻射武器發現的威脅，這并非最佳的作戰方案。當預警探測信息獲得導彈飛行狀態信息后，指控中心指揮距其最近的電子干擾戰實施干擾，同時探測導彈狀態信息是否發生改變，指揮第二個電子防空系統參與干擾，以此類推。這樣可以發揮電子防空網絡化的最佳優勢。當然，如果多個電子防空系統都可以實施有效干擾時，如圖3中電子干擾系統F1和F2存在重疊的干擾區域，指控中心可以根據需要指揮多個電子防空系統參與干擾。下面計算多次干擾后導彈偏離航線的概率。

兩個電子防空系統實施有效干擾：

三個電子防空系統實施有效干擾：

計算結果表明，即便在其他條件概率相等的情況下，網絡化電子防空系統在實施有效干擾后使得導彈偏離航線的概率大為增加。相對于單個系統分散作戰其作戰效能提高數倍。在上述計算網絡化電子防空系統中預設的各概率值只是為了說明網絡化電子防空的優勢，真實的概率值需要依據深入的研究才能得出，如導彈在不同電子戰區域的可干擾概率值，在不同的作戰區域內應該是互為條件概率的，其計算和分析過程也將是非常復雜的。

4.結束語

防空反導作戰不僅包含“硬殺傷”的反導系統，同時還包括基于“軟殺傷”的電子防空系統。由于目前制導導彈的抗干擾性強，對其實施有效的干擾顯得非常困難。基于此，本文提出了基于信息系統的網絡化電子防空反導系統，并就其組成結構、數據信息流邏輯給出詳細的闡述。同時給出評估指標，綜合評估了網絡化電子防空系統的作戰效能，并通過計算表明了網絡化模式對提高電子防空系統反導作戰效能的重要性。

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作者簡介：

姚宏林（1974—），男，碩士，副教授，主要從事信息安全教學與研究。

吳忠望（1979—），男，博士，講師，主要從事信息安全教學與研究。