武器裝備電磁環境適應性試驗與評估技術綜述*

王鑫,張夫龍,孫希東,陳飛

(1.中國航天科工集團公司 8511研究所,江蘇 南京 210007；2. 中國人民解放軍91404部隊,河北 秦皇島 066001)

武器裝備電磁環境適應性試驗與評估技術綜述*

王鑫1,張夫龍1,孫希東2,陳飛1

(1.中國航天科工集團公司 8511研究所,江蘇 南京 210007；2. 中國人民解放軍91404部隊,河北 秦皇島 066001)

針對復雜電磁環境下武器裝備適應性試驗與評估技術研究，提出了一套理論體系架構，并對其中的4個環節進行了詳細論述。從而為武器裝備的指標論證、設計攻關和試驗鑒定提供技術內容，用以確保和提高武器裝備的實戰性能。

導彈武器；復雜電磁環境；試驗與評估；評估體系；試驗鑒定；實戰性能

0 引言

1982年，英阿馬島戰爭和貝卡谷地之戰2場電子戰經典戰例，掀起了國內導彈武器系統抗干擾效能評估研究的第一波熱潮！在第一波熱潮的推動下，工業部門成立了專業的試驗檢測中心，開展導彈武器抗干擾試驗與評估技術研究。針對近年來實戰演練武器裝備暴露出的薄弱環節，2007年掀起了效能評估研究的第二波熱潮。在第二波熱潮的推動下，開展了多項預研課題的研究工作，一些研究成果對于提高導彈武器抗干擾性能起到了積極的作用。

目前，國內關于復雜電磁環境下抗干擾試驗與評估技術研究，初步形成了一套體系架構，包括環境、指標、試驗和評估4個環節。其中，電磁環境是導彈武器抗干擾性能評估的輸入條件，抗干擾指標是評估對象，試驗是抗干擾指標檢測的技術手段，評估是對導彈武器抗干擾性能的綜合評價。本文將圍繞這4個環節，對試驗與評估理論體系進行綜述分析。

1 復雜電磁環境

研究復雜電磁環境的構成、本質特性及分類方式是認識復雜電磁環境的前提。復雜電磁環境是敵我雙方信息化裝備的密集部署和電子對抗裝備的激烈對抗形成的作戰環境。基于電磁環境效應的原理，復雜電磁環境分為4類[1]，電磁噪聲環境、非對抗性電磁環境、對抗性電磁環境(干擾環境)，以及瞬態電磁危害環境，如圖1所示。

關于國內電磁環境的研究工作，20世紀90年代主要解決電磁兼容環境問題，2000年主要解決目標隱身環境問題，當前重點解決戰場干擾環境問題。目前，除了干擾環境外，其他電磁環境在導彈武器的研制和使用中，基本上已經形成比較成熟的理論和技術，因此，現階段研究的重點將集中在干擾環境上。關于干擾環境將主要突破其典型化、定量化、工程化方法。

1.1 干擾環境典型化

干擾環境典型化可以從宏觀和微觀2個層面、6個要素來考慮。

典型的作戰場景描述宏觀層面的戰場規模。武器系統的作戰過程不是孤立的，它總是在某種干擾環境中進行的。因此，構成作戰場景主要包括3個要素：作戰的導彈武器，例如防空導彈、反艦導彈等；打擊的敵對目標，例如來襲飛機、艦艇編隊等；目標攜帶的電子對抗裝備，例如大功率干擾機、箔條投放器、拖曳式誘餌等，由這3個要素可以描述戰場的規模大小。

典型的干擾戰術描述微觀層面的對抗交戰過程。干擾戰術通過一個作戰過程來實現，其作戰效果具有“針對性、時效性”，要求在不同的對抗階段施放不同的干擾樣式，而且需要隨著干擾對象的工作狀態自適應地改變相適應的干擾樣式。一個理想的干擾戰術就是要在對抗作戰過程的合適時間、合適地點，根據干擾對象的狀態選擇合適的干擾樣式，不斷施放出需要的干擾信號?；谶@樣的特點，可以歸納出“干擾戰術3個要素”：時間(T)、空間(W)、干擾樣式(J)。

1.2 干擾環境定量化

干擾環境定量化有2種方法,一種是基于“環境”的定量化方法，它是把電磁環境作為一種客觀存在的物理現象，從整體上對其定量描述[2-3]；另一種是基于“效應”的定量化方法，它是根據特定裝備作戰使用的電磁環境效應進行電磁環境復雜度的定量描述。研究復雜電磁環境之目的并不在于把所有的電磁環境描述出來，而是要把對武器裝備有影響的電磁環境現象找出來。那些對受試裝備影響不大的電磁現象可以不加考慮?；谶@樣的考慮，重點關注導彈武器接收機天線口面這一點環境的量化方法，可以通過電磁環境指標{電磁功率密度譜,電磁信號密度}來描述。通過對指標空間的普適性分析，指標空間包含了空域、頻域、時域、能域、調制域的相關信息，并可以作為用頻裝備復雜電磁環境定量描述的方法[4-5]。

圖1 復雜電磁環境分類Fig.1 Complex electromagnetic environment classification

基于電磁環境定量化方法的基礎上，近期，航天系統的專家組織討論了復雜電磁環境的分類方法，提出了保留“工程文件集”4級典型電磁環境方法的基礎上,各級中再細分類型[6-7](目前先分為3類，可根據需要進一步擴展)。

每級每類的干擾強度，以試驗裝備接收天線口面為參考點，用量化的電磁環境指標來具體描述。這種分級方法，既考慮到了干擾戰術與干擾技術的結合，同時也將概略性分級與細化分類以及精確量化方法相結合，滿足導彈武器抗干擾性能評估的需求。

1.3 干擾環境工程化

干擾環境工程化，實質上就是利用仿真手段或者實裝設備模擬電磁干擾環境。復雜電磁干擾環境模擬可以分為3個層面：作戰場景模擬、干擾戰術模擬、干擾技術模擬[8]，如圖2所示。

(1) 作戰場景模擬作戰規模的大小和作戰對象的構成要素與對抗態勢。

(2) 干擾戰術模擬導彈武器在作戰過程中可能遇到的典型干擾戰術，并完成電子對抗裝備干擾信號參數轉換到導彈武器接收天線口面處的電磁環境指標參數的等效模擬。

(3) 干擾技術模擬典型電子對抗裝備與干擾效果有關的主要技術性能參數。

2 抗干擾指標

通過對抗干擾指標的內涵分析[9]，得出抗干擾指標應該屬于武器系統的戰術指標。它是在設計規定的作戰環境中，衡量導彈武器裝備抗干擾能力的范圍及大小(反映的是導彈武器裝備對作戰環境的適應能力)。

目前，導彈武器系統已經形成了一整套針對非電磁環境Ψ1的考核試驗和作戰使用的指標體系，若要進一步考慮電磁環境Ψ2，尤其是干擾環境，需要對原有指標體系做相應的改進：

(1) 增加定量干擾環境作為輸入條件；

(2) 根據導彈武器的制導方式補充抗干擾基本指標(戰術指標)；

(3) 增設抗干擾專項指標。

基于這樣的考慮，建立抗干擾指標為兩類、三級基本結構和體系[10-11]。兩類指標是指基本指標和專項指標。其中，基本指標是武器裝備原有的戰術指標項，其指標限值與復雜電磁環境密切關聯；專項指標是武器裝備為了適應復雜電磁環境，針對某些抗干擾措施而專門提出的用于描述其性能的指標項。三級指標主要是針對基本指標而言，可以從3個不同的層次進行劃分，包括單項性能指標、分系統性能指標和系統性能指標。專項指標可以從時域、頻域、空域、能量域、調制域和極化域6個域進行描述?？垢蓴_指標的組成框圖如圖3所示。

圖2 復雜電磁環境模擬Fig.2 Complex electromagnetic environment simulation

3 試驗

抗干擾試驗是抗干擾指標檢測的手段，它應該是能定量測量和分析的試驗，其試驗條件和試驗結果均可以復現。可以在模塊、分系統、系統以及整個戰場環境等不同層次、不同級別上進行。抗干擾試驗通常分為5類[12-13]：

(1) 數字仿真試驗；

(2) 半實物仿真試驗；

(3) 地面靜態試驗；

(4) 導彈掛飛試驗；

(5) 導彈飛行試驗。

考慮到抗干擾試驗的可信度、經濟性和保密性等多方面的因素，工業部門開展抗干擾試驗方法研究，主要采取半實物仿真試驗。其中包括2個層面的內容：一是構建抗干擾試驗驗證平臺，主要包括電磁環境模擬系統，信號監測設備、數據采集、計算機控制設備、視景仿真設備，如圖4所示；二是在平臺上開展抗干擾試驗驗證方法研究。以反艦導彈導引頭為例，其抗干擾試驗驗證流程如圖5所示。

圖3 抗干擾指標的組成Fig.3 Antijamming index composition

圖4 導彈武器內場半實物仿真試驗驗證平臺Fig.4 Hardware in-loop test and evaluation platform of missile weapon

圖5 導引頭抗干擾試驗驗證流程Fig.5 Antijamming test and evaluation process of missile weapon seeker

第1步：確定導引頭抗干擾試驗測試指標項；

第2步：根據確定的若干種作戰場景和干擾戰術，動態的模擬導彈飛行過程中面臨的電磁干擾環境，測試和錄取導引頭接收天線口面處的電磁環境指標參數{信號功率密度譜和電磁信號密度}；

第3步：編制導引頭抗干擾性能檢測規程，明確檢測方法和試驗步驟；

第4步：提取各個作戰階段中電磁環境的邊界值，將其作為試驗用例，靜態測試導引頭抗干擾指標的變化量值；將實時測試和錄取的電磁環境指標參數作為輸入條件，動態測試導引頭抗干擾指標的變化量值；

第5步：采集并錄取導引頭試驗數據和干擾環境數據，應用統計方法得出試驗規程中的各項試驗的統計結果，得出導引頭捕捉性能和跟蹤性能評價結果；

第6步：對導引頭進行制導命中估計，通過視景仿真軟件模擬導彈飛行過程，并顯示導彈和目標等特征參數、處理結果、試驗態勢，分析導引頭抗干擾性能。

4 評估

分析導彈武器抗干擾性能的途徑，要把電子對抗同武器系統的命中概率掛起鉤來，中間要經歷2個環節：第1，定量分析采取某一干擾措施后，武器系統中各信息鏈路環節的抗干擾指標項被削弱、受破壞的程度；第2，定量分析各信息鏈路環節抗干擾指標被削弱、受破壞的程度對整個武器系統命中概率的影響[14-15]。基于這樣的考慮，抗干擾評估方法分為單項指標的考核和系統、分系統抗干擾性能的評估兩個層面?？垢蓴_指標考核是指在規定的某個典型電磁干擾環境中考核武器裝備各項抗干擾指標是否滿足要求，或者考核在這種環境指標容許的下降量，考核的對象是單項性能指標?？垢蓴_性能評估是在特定條件(電磁干擾環境的條件)下，系統或分系統被用來執行規定任務所能達到預期可能目標的程度，評估的對象是導彈武器系統或分系統抗干擾指標。

目前，關于考核與評估有2個標準：

(1) 在研制要求規定的典型干擾環境中進行考核，單項性能指標表中各項指標都達到要求時，可認為合格。

(2) 各抗干擾指標的變化對武器系統最終命中概率的關聯影響可定量計算得到，通過計算或試驗獲得武器系統的命中概率滿足研制要求，可認為合格。

5 結束語

本文針對復雜電磁環境下的武器裝備適應性試驗與評估技術研究，提出了基本的指導方法，對于促進武器裝備電子對抗性能的提高具有一定指導意義。

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Review on Complex Electromagnetic Environmental Effects Adaptability Test and Evaluation Technology of Missile Weapon

WANG Xin1, ZHANG Fu-long1，SUN Xi-dong2, CHEN Fei1

(1. The 8511th Research Institute of CASIC,Jiangsu Nanjing 210007, China;2. PLA,No.91404 Troop, Hebei Qinhuangdao 066001, China)

In order to test the adaptability of missile weapons in complex electromagnetic environment and evaluate related technology, a theoretical system is put forward and its four links is analyzed in detail, including electromagnetic environmental, antijamming index, testing and evaluation. Thus, the basic technology support for index determination, system design and test identification of missile weapons are put forward to ensure and improve missile weapon’s actual combat performance.

missile weapon; complex electromagnetic environment; test and evaluation; evaluation system; test identification; actual combat performance

2014-10-10；

2014-12-10

王鑫(1979-)，男，黑龍江哈爾濱人。高工，博士，主要研究方向為電子對抗。

通信地址：210007 南京市后標營35號航天科工集團8511研究所 E-mail：fifawx@126.com

10.3969/j.issn.1009-086x.2015.04.002

TN97；TN911

A

1009-086X(2015)-04-0007-06