仿真實驗設計方法在電子對抗中的應用研究

張海燕 丁鯤 李健

【摘 要】電子干擾機干擾是掩護飛機實現突防的重要環節，干擾效果的影響因素眾多，根據作戰需要，選取干擾程度為綜合評判指標，干擾最大作用距離和有效干擾時間為分指標，干擾機數量、巡航區域和干擾樣式為影響因子，利用正交設計方法，優選方案，進行仿真實驗，得到指標和影響因子水平，給出了最優方案，為作戰指揮提供決策依據。

【關鍵詞】干擾;正交設計;仿真實驗

【中圖分類號】TN97 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-0115-02

0 引言

干擾機在敵方雷達最大探測距離之外發射干擾信號，降低雷達探測距離，使己方成功完成隱蔽攻擊，盡可能地提高遠距離干擾性能，一直是專家學者研究的問題。影響干擾性能的因素眾多，很多文獻已對干擾機陣位設計、干擾機性能分析、突防區域分析、干擾機的資源配置等進行了研究，取得了很大進展，可以得到單個或幾個因素的優化結果，而干擾過程涉及因素多，環境復雜，單個因素的優化結果不能全面反映整體的干擾效果，因素間的影響關系也并未討論。本文通過仿真實驗設計可以針對多個因素的眾多方案，對方案選優，為干擾機有效干擾實現突防提供科學依據[1-3]。

1 背景

紅方干擾機實施雷達干擾，在藍方地面炮火射程以外建立電子屏障，使干擾機能夠有足夠的時間占據有利地形，進行有效干擾，掩護紅方飛機實現突防，其任務主要是通過告警、施放電子干擾，對藍方地面搜索雷達和制導雷達進行反輻射攻擊等方式，掩護紅方航空兵部隊順利進行截擊、轟炸等作戰任務。

藍方現在X區域布設了雷達網，分設1個指揮部，1個雷達站和預警機，為了實現安全突防，紅方在Y區域布設了1架攻擊機和幾架干擾機，使得攻擊機和干擾機協同配合，利用干擾機實施遠距離干擾，幫助攻擊機避開藍方雷達探測，為突防形成安全區域，順利實現突防。根據戰場環境，如何配置干擾機，實施有效干擾是本文研究的重點問題。

2 指標和影響因子確定

雷達干擾主要受干擾機的數量、功率、頻率和干擾模式、干擾空間范圍、有效干擾空間及雷達周邊電磁環境等多種因素的影響。文獻[4]已對干擾最大作用距離、干擾機干擾功率、雷達探測功率、雷達旁瓣性能、雷達信號帶寬、噪聲、雷達自身技術指標、干擾機數量、配置方法等與干擾效果的影響進行了研究，給出了單因子與干擾效果的影響關系。當干擾最大作用距離越近時，干擾效果越好。干擾機干擾功率越大，干擾效果越好;干擾機數量越多，可以不斷地提升干擾效果;干擾機配置方法、雷達自身技術指標、干擾樣式都對干擾效果有影響。

（1）指標和影響因子的選取原則。？譹？訛系統性。各指標和因子要有一定的邏輯關系，可以從不同的側面反映干擾效果的主要特征和狀態。？譺？訛科學性。指標體系應能真實而科學地反映問題的全面的性能特點，所采集的信息要可靠、準確。？譻？訛客觀性。干擾性能的測定和判斷應有比較客觀的標準，選取的指標和影響因子具有代表性。？譼？訛易測性。指標和因子要易于觀察和測量，且易為決策者所接受。？譽？訛實用性。指標和影響因子不復雜，便于掌握。？譾？訛可操作。各指標和因子應該具有很強的現實可操作性。

（2）確定指標和影響因子。基于作戰想定，確定紅藍雙方的行動部署和兵力配置，將干擾程度作為干擾機干擾的綜合評判指標。最大作用距離越近，紅方干擾機被藍方發現概率越大，增加了被擊毀的風險，有效干擾時間對干擾效果的影響也不是越長越好，但這兩個指標是影響干擾效果的關鍵指標，因此作為分指標。影響因子包括干擾機數量、巡航區域、干擾樣式。

干擾程度：干擾機干擾藍方雷達的強烈程度。

干擾目標最大作用距離：干擾機對藍方目標雷達干擾，在天線波瓣最大增益方向上的作用距離。

有效干擾時間：干擾機能夠有效威脅雷達的時間，實際干擾時間為跑道形空域的直線部分。

巡航區域：在航線安全間隔情況下，干擾機在一定高度時的巡航位置。

干擾樣式：干擾機按干擾頻譜寬度與被干擾電子設備接收機通頻帶的比值，包括靈巧噪聲干擾、瞄準式、阻塞式、欺騙干擾、掃頻式等。

3 正交設計方法

目前的實驗設計方法主要有因子設計、正交設計、田口設計等。因子設計是將所有因子的各水平進行組合選優，計算量大，計算時間長，求解不易。田口設計多用于產品質量管理中，而正交設計是研究多因素、多水平的一種設計方法，從全面實驗中挑選出部分有代表性的點進行實驗，具有均勻性和齊整可比性，計算量較小，因而干擾機干擾方案設計采用此方法[5]。

正交實驗設計通過正交表能夠恰當地安排實驗方案，并對實驗結果進行有效地計算和分析，提出最優方案，進而設計出可能更好的實驗方案，其優點有以下幾個方面：一是通過正交表安排實驗能極大地減少實驗次數，均勻地挑選出的少數方案具有很強的代表性，與做全面實驗得到的結果相差很小;二是對這些少數實驗方案的結果進行分析，可以比較不同因素對實驗結果的影響程度，找出實驗的“最關鍵”因素;三是通過對不同因素的比較，可以得出最優的實驗方案，并且最優方案往往不包含在所做實驗之中。

正交設計的步驟：？譹？訛明確實驗目的，確定評價指標;？譺？訛挑選因素，確定水平;？譻？訛選正交表，進行表頭設計;？譼？訛明確實驗方案，進行實驗，得到結果;？譽？訛對實驗結果進行多元方差分析，選擇最優方案。

4 實例驗證

干擾機在預定空域作橫向跑道形飛行，暫不考慮大氣衰減、細雨、地面反射等外部環境的影響。干擾機數量增加時，各架干擾機的間距采用區域周長的平均間距。由于雷達的低副瓣特性，當其他工作參數確定時，以主瓣干擾最好，可以使得雷達的探測距離快速縮短。巡航區域為矩形區域，布設在敵方目標雷達干擾主瓣方向。由于戰場環境復雜，布設干擾機前需要考慮網絡、通信、人員配置等，因此在同一區域布設多架干擾機，不考慮多個區域交叉布設多架干擾機。

4.1 確定因子水平

（1）干擾機數量。依據作戰實際情況，干擾機數量最多為3架。

（2）巡航區域。確定5個巡航區域如下。區域1：東經118°36′、北緯25°11′，東經119°40′、北緯26°06′，東經119°22′、北緯26°20′，東經118°22′，北緯25°24′，高度為8 000 m。區域2：東經117°43′、北緯25°47′，東經118°37′、北緯26°47′，東經118°59′、北緯26°35′，東經118°04′、北緯25°35′，高度為8 000 m。區域3：東經117°18′、北緯25°59′，東經118°19′、北緯26°44′，東經118°30′、北緯26°30′，東經117°36′、北緯25°42′，高度為8 000 m。區域4：東經118°00′、北緯25°36′，東經118°51′、北緯26°19′，東經119°03′、北緯26°07′，東經118°18′，北緯25°25′，高度為8 000 m。區域5：東經117°13′、北緯25°58′，東經118°21′、北緯26°42′，東經118°33′、北緯26°26′，東經117°30′、北緯25°43′，高度為8 000 m。

（3）干擾樣式。靈巧噪聲干擾為1，掃頻式為2，瞄準式為3，阻塞式為4，欺騙干擾為5，得到因子水平表（見表1）。

4.2 確定指標水平

不考慮交互作用，進行正交設計，通過仿真實驗，得到指標值（見表2）。

5 結語

本文根據指標的選取原則，選取了重要指標和影響因子，進行了正交設計，通過仿真實驗，確定指標和因子水平，得到了設計方案，對于多部雷達、多架干擾機改變配置方法的方案設計問題還需要進一步研究。

參 考 文 獻

[1]何曉群.多元統計分析[M].北京：中國人民大學出版社，2008.

[2]王晴昊，姚登凱，趙顧顥.基于改進灰狼優化算法的電子干擾機空域劃設[J].航空工程進展，2018，9（3）：326-333.

[3]崔繼先，張志虎.預警機協同下的空中作戰機群空防區域分析與評估[J].中國電子科學研究院學報，2016，11（3）：305-309.

[4]支熙，吳華，李彬.遠距離支援干擾性能的分析與仿真[J].火力與指揮控制，2010，35（5）：65-68.

[5]胡劍文.作戰仿真實驗設計與分析[M].北京：國防工業出版社，2010.

[6]李昕，張明明.SPSS22.0統計分析[M].北京：電子工業出版社，2015.