戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)多目標(biāo)干擾數(shù)量計(jì)算方法

盧義成，王 斌，任 航(.國防科技大學(xué)，安徽 合肥 30037；.解放軍30部隊(duì)，江蘇 南京 0000)

0 引 言

用一部干擾機(jī)同時(shí)或快速交替地干擾目標(biāo)信道稱為多目標(biāo)干擾，多目標(biāo)干擾不僅能夠干擾多個(gè)目標(biāo)信道，同時(shí)仍具備針對(duì)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)[1]，是為了緩解現(xiàn)代電子戰(zhàn)爭中目標(biāo)數(shù)多而干擾資源不足的矛盾所采取的措施[2]。

戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)具有完備的通信對(duì)抗作戰(zhàn)能力，是陸軍通信對(duì)抗的基本作戰(zhàn)單位。通信對(duì)抗系統(tǒng)多目標(biāo)干擾數(shù)量是指系統(tǒng)可壓制干擾的目標(biāo)信道數(shù)量，是其作戰(zhàn)能力的重要指標(biāo)。隨著通信對(duì)抗裝備自動(dòng)化程度和作戰(zhàn)能力，通信對(duì)抗裝備已能對(duì)4個(gè)、6個(gè)乃至更多目標(biāo)信道進(jìn)行壓制干擾[3-4]，但戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)多目標(biāo)干擾數(shù)量不是通信對(duì)抗裝備多目標(biāo)干擾數(shù)量的簡單疊加，研究戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)最大多目標(biāo)干擾數(shù)量的量化問題，對(duì)評(píng)估系統(tǒng)多目標(biāo)干擾能力、弄清系統(tǒng)多目標(biāo)干擾制約因素具有重要意義。

1 戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)多目標(biāo)干擾方式

戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況靈活組織和實(shí)施通信對(duì)抗干擾行動(dòng)，通常存在引導(dǎo)式、自主式和綜合式3種方式。

1.1 引導(dǎo)式干擾

短波(或超短波)戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)由一個(gè)短波(或超短波)偵控站控制引導(dǎo)多個(gè)短波(或超短波)干擾站組成，通常以定點(diǎn)支援的方式對(duì)任務(wù)區(qū)內(nèi)的信號(hào)實(shí)施偵察干擾，系統(tǒng)的戰(zhàn)斗布勢如圖1所示。引導(dǎo)式干擾主要針對(duì)定頻信號(hào)，其作戰(zhàn)回路為：搜索截獲→測量識(shí)別→干擾決策→引導(dǎo)干擾→干擾準(zhǔn)備→施放干擾，工作時(shí)序如圖2所示，依此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)不間斷的偵察干擾。

圖1 戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)戰(zhàn)斗布勢

圖2 系統(tǒng)引導(dǎo)干擾的工作時(shí)序

(1) 搜索截獲階段

要實(shí)施多目標(biāo)干擾，首先偵控站要對(duì)信號(hào)實(shí)施搜索截獲，主要是利用搜索接收機(jī)在任務(wù)頻段內(nèi)進(jìn)行頻率搜索，在檢測到信號(hào)的同時(shí)得到信號(hào)的基本參數(shù)，達(dá)到截獲的目的。

(2) 干擾反應(yīng)階段

干擾站利用干擾資源共用技術(shù)[5]實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)干擾，即同時(shí)瞄準(zhǔn)干擾多個(gè)通信信道，但由于干擾站在施放干擾過程中不能實(shí)施偵察，因而干擾站多目標(biāo)干擾必須要以偵察引導(dǎo)為前提[6]。

對(duì)于截獲到的定頻信號(hào)，偵控站啟用監(jiān)測接收機(jī)、分析處理接收機(jī)等手段快速測量識(shí)別信號(hào)屬性[7]，識(shí)別的程度根據(jù)作戰(zhàn)的要求和緊迫性決定。

根據(jù)測量識(shí)別的結(jié)果，偵控站迅速做出干擾決策，確定干擾對(duì)象和干擾參數(shù)(干擾功率、干擾中心頻率和帶寬、干擾樣式等)，同時(shí)為干擾資源有剩余的干擾站提供干擾引導(dǎo)，被引導(dǎo)的干擾站則按照要求調(diào)整干擾機(jī)后施放干擾。

(3) 施放干擾階段

干擾站通常采用斷續(xù)干擾的策略，在施放干擾期間留出干擾間隙減少目標(biāo)電臺(tái)動(dòng)向，及時(shí)調(diào)整干擾。

1.2 自主式干擾

采用自主式干擾時(shí)，干擾站分頻把守，在各自的任務(wù)頻段內(nèi)自主偵察、自主選擇干擾目標(biāo)、自主施放干擾。此時(shí)干擾站采用瞄準(zhǔn)式干擾或攔阻式干擾，可對(duì)一定頻帶寬度內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)信道實(shí)施干擾。保守起見認(rèn)為干擾站自偵自擾時(shí)可干擾目標(biāo)信道數(shù)量為1。

1.3 綜合式干擾

綜合式干擾是指偵控站綜合采用引導(dǎo)式干擾和自主式干擾，偵控站在自身任務(wù)頻段內(nèi)搜索截獲信號(hào)，引導(dǎo)部分干擾站對(duì)目標(biāo)信道實(shí)施瞄準(zhǔn)式干擾，系統(tǒng)內(nèi)其余干擾站則在各自任務(wù)頻段內(nèi)自偵自擾。

2 戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)多目標(biāo)干擾數(shù)量計(jì)算

2.1 系統(tǒng)引導(dǎo)式干擾時(shí)多目標(biāo)干擾數(shù)量計(jì)算

若戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)采用引導(dǎo)式干擾，系統(tǒng)最大多目標(biāo)干擾數(shù)量為：

(1)

式中：m為戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)包含的干擾站數(shù)量(個(gè))；wi為系統(tǒng)內(nèi)第i個(gè)干擾站可同時(shí)多目標(biāo)干擾信道數(shù)量(個(gè))，同一型號(hào)干擾站該性能參數(shù)相同；nmax為系統(tǒng)內(nèi)偵控站可及時(shí)引導(dǎo)干擾的定頻信號(hào)數(shù)量(個(gè))，可根據(jù)訓(xùn)練、演習(xí)等軍事經(jīng)驗(yàn)合理確定。

由于單站工作頻率范圍的約束，系統(tǒng)引導(dǎo)式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量在系統(tǒng)不同工作頻率范圍內(nèi)可能存在差異，為更準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)引導(dǎo)式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量，應(yīng)給出該數(shù)值在系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)的分布：

(2)

(3)

(4)

式中：f為偵察工作頻率；[fCr-l，fCr-h]為偵控站可偵察頻率范圍；[fJj-l,fJj-h]為干擾站可干擾頻率范圍。

2.2 系統(tǒng)自主式干擾時(shí)多目標(biāo)干擾數(shù)量計(jì)算

若戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)采用自主式干擾，系統(tǒng)最大多目標(biāo)干擾數(shù)量為：

Naj=m

(5)

同理，給出系統(tǒng)自主式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量在系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)的分布：

(6)

(7)

式中：[fJr-l，fJr-h]為干擾站可偵察頻率范圍。

2.3 系統(tǒng)綜合式干擾時(shí)多目標(biāo)干擾數(shù)量計(jì)算

若戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)采用綜合式干擾，系統(tǒng)最大多目標(biāo)干擾數(shù)量為：

(8)

式中：xi=1表示組內(nèi)第i個(gè)干擾站由偵控站引導(dǎo)干擾；xi=0表示組內(nèi)第i個(gè)干擾站自偵自擾，即{xi}表示綜合式干擾決策。

決策{xi}依據(jù)實(shí)際情況可以多種多樣，當(dāng)以“使系統(tǒng)多目標(biāo)干擾數(shù)量最大”為目標(biāo)函數(shù)，xi為決策變量：

maxNEj-m

(9)

(10)

將上式代入式(8)，此時(shí)系統(tǒng)多目標(biāo)干擾數(shù)量：

(11)

系統(tǒng)綜合式干擾的工作頻率范圍：

Ework=C∪J1∪J2∪…∪Jm

(12)

式中：C={f|≤fCr-l≤f≤fCr-h}；Ji={f|fJj(i)-l≤f≤fJj(i)-h，fJr(i)-l≤f≤fJr(i)-h}。

由上式可知，系統(tǒng)的工作頻率范圍可能由一個(gè)或多個(gè)離散的工作頻段組成，同理，為更準(zhǔn)確反映系統(tǒng)綜合式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量，給出該數(shù)值在系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)分布的計(jì)算方法：

(1) 計(jì)算開始；

(2) 初始化，輸入戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)某一連續(xù)工作頻段[f1，f2]、可及時(shí)引導(dǎo)干擾定頻信號(hào)數(shù)量nmax、各干擾站的偵察頻率范圍[fJr-l，JJr-h]、干擾頻率范圍[fJj-l，fJj-h]、多目標(biāo)干擾數(shù)量w；

(3) 令f=fCr-l，k=1，計(jì)算步長為Δf；

(4) 標(biāo)記組內(nèi)干擾頻率范圍覆蓋f的干擾站，并按“多目標(biāo)干擾數(shù)量”由大到小的規(guī)則排列得到集合J；

(5) 取出J中第k個(gè)干擾站的多目標(biāo)干擾數(shù)量wk，W+wk→W，判斷W≥nmax，若true則轉(zhuǎn)入(6)，若false則轉(zhuǎn)入(8)；

(6) 統(tǒng)計(jì)J除去前k個(gè)干擾站的剩余干擾站中偵察頻率范圍覆蓋f的數(shù)量naj，輸出NEj-m(f)=nmax+naj；

(7)f+Δf→f，判斷f≤fCr-h，若true則轉(zhuǎn)入(4)，若false則轉(zhuǎn)入(9)；

(8)k+1→k，判斷k>card(J)，若true則輸出NEj-m(f)=W后轉(zhuǎn)入(7)，若false則轉(zhuǎn)入(5)；

(9) 計(jì)算結(jié)束。

NEj-m(f)計(jì)算流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)綜合式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量頻域分布計(jì)算流程

按照上述步驟依次對(duì)戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)離散的工作頻段進(jìn)行計(jì)算，可得到系統(tǒng)綜合式干擾可同時(shí)干擾目標(biāo)信號(hào)數(shù)量在其整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)的分布。

3 計(jì)算示例

結(jié)合上述計(jì)算模型，對(duì)XSimStudio可擴(kuò)展仿真平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)。假設(shè)某一超短波通信對(duì)抗系統(tǒng)由1個(gè)超短波偵控站控制引導(dǎo)3個(gè)A型超短波干擾站和3個(gè)B型超短波干擾站組成。各站相關(guān)性能參數(shù)如表1所示。

表1 單站工作頻率范圍及多目標(biāo)干擾數(shù)量

在超短波偵控站“可及時(shí)引導(dǎo)干擾定頻信號(hào)”不同取值下，由式(1)、(5)、(11)計(jì)算得到該超短波通信對(duì)抗系統(tǒng)多目標(biāo)干擾總數(shù)如圖4所示。

圖4 超短波通信對(duì)抗系統(tǒng)多目標(biāo)干擾總數(shù)

假設(shè)超短波偵控站可及時(shí)引導(dǎo)干擾定頻信號(hào)nmax=8，結(jié)合XSimStudio可擴(kuò)展仿真平臺(tái)，展示超短波通信對(duì)抗系統(tǒng)在其干擾壓制區(qū)域內(nèi)、各工作頻率范圍上的多目標(biāo)干擾數(shù)量，如圖5所示。

圖5 超短波通信對(duì)抗系統(tǒng)多目標(biāo)干擾數(shù)量頻域分布

由圖5所示的結(jié)算結(jié)果可知，超短波通信對(duì)抗系統(tǒng)在100～200 MHz的頻率范圍內(nèi)自主式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量為3，引導(dǎo)式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量為8，綜合式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量為9；在200～300 MHz的頻率范圍內(nèi)自主式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量為3，引導(dǎo)式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量為8，綜合式干擾的多目標(biāo)干擾數(shù)量為10。上述計(jì)算結(jié)果能為指揮員籌劃通信對(duì)抗行動(dòng)、區(qū)分任務(wù)頻段提供重要參考。

4 結(jié)束語

不難看出，由通信對(duì)抗裝備和通信對(duì)抗人員組成的戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)在能力本領(lǐng)上具有涌現(xiàn)性的特征，不能以組成要素能力本領(lǐng)的簡單疊加一概而論。本文基于戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)不同方式的多目標(biāo)干擾過程，構(gòu)建了其多目標(biāo)干擾數(shù)量的計(jì)算模型，為摸清戰(zhàn)術(shù)通信對(duì)抗系統(tǒng)多目標(biāo)干擾能力提供了方法。但如何科學(xué)合理地確定偵控站可及時(shí)引導(dǎo)干擾的定頻信號(hào)數(shù)量還需要進(jìn)一步的研究。

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