電子戰裝備特征提取和感知域重塑方法

王柏杉

（91404單位，河北 秦皇島 066001）

構設貼近實戰的電磁環境，模擬假想敵目標，可為部隊實戰化訓練提供“磨刀石”。電子戰裝備是戰場電磁環境中典型的作戰威脅目標。在電子戰裝備目標特性研究上，大多數研究將視點定位在假想敵裝備上，屬于情報信息的再挖掘，缺乏從構建藍軍視角進行聚類重塑式研究，在一定程度上制約了研究成果到藍軍建設的轉化應用。文獻［1］［2］對特征提取方法給出了相關算法，文獻［3］［4］對于機載干擾裝備提供了相關映射方法，但對于特征要素和重塑方法并沒有細化研究。本研究在以往研究成果基礎上，以新的視角和思路，從雷達散射、電磁輻射、平臺運動以及武器裝備特性等方面對電子戰威脅目標進行特性提取，并綜合運用后門引導、空間縮比和一體多用等技術，建立電子戰威脅目標特征的感知域重塑方法，為開展貼近實戰的部隊訓練提供技術支撐。

1 電子戰威脅目標的特征描述

在海戰場電磁環境中電子戰威脅的受體目標是雷達系統，因此，要想提取電子戰威脅目標特性，需要從雷達這個受體所能感應到的因素出發，進行特征描述［5］。主要包括以下四個方面：雷達散射特性、電磁輻射特性、平臺運動特性和武器裝備特性。

1.1 雷達散射特性

雷達對電子戰飛機的探測能力除了與雷達自身性能及環境因素有關外，還與目標飛機大小以及雷達截面積（RCS）有關。

從干擾方程可以看出，電子戰飛機的干擾距離與飛機RCS的1/2次方成正比，雷達的干擾效果與飛機RCS成反比，同等條件下飛機RCS減小會提高干信比，從而提高對雷達的干擾效果。因此，對于電子戰飛機來說，采用隱身技術降低飛機RCS，既可以減小雷達對目標飛機的發現距離，又可以提高對雷達的電子攻擊效果［6］。

1.2 電磁輻射特性

對于雷達這個受體，在海戰場電磁環境構設中，重點關注人為制造威脅，主要是作戰對手惡意的電磁輻射對雷達探測形成的影響，包括干擾機的有效輻射功率、干擾極化損耗系數和干擾帶寬。

電子戰飛機的電磁輻射能量取決于干擾功率和干擾強度，干擾功率會直接影響干信比，是一項重要指標因素。干擾極化損耗也會直接影響雷達干擾功率。雷達一般采用水平極化或垂直極化，也有變極化雷達。干擾設備為了能夠對所有極化雷達都能實施干擾，一般采用斜極化。由于干擾設備的極化與雷達的極化很難達成一致，一般會造成3dB的損耗。干擾信號是否能夠全部進入雷達接收機，也是考量干擾效果的因素。當干擾帶寬偏低時，干擾能量很難壓制雷達回波信號能量，造成干擾無效。只有干擾帶寬大于接收機帶寬時才能保證雷達回波能量能夠全部被壓制。

1.3 平臺運動特性

電子戰飛機對具備多普勒頻移處理能力的雷達實施干擾，干擾樣式要選用具有相參特征的，如果選用雜亂脈沖等樣式則明顯沒有效果。對于雷達來說，艦載干擾設備平臺一般運動速度較慢，基本不受多普勒頻移影響，短時間內可看做靜態目標。機載干擾裝備的飛機平臺和機載突擊兵力運動速度較快，受多普勒頻移影響較大。由于飛機平臺運動特性的變化對干擾效果會產生較大影響，在電子戰威脅目標模擬上，平臺的運動特性也是不可忽略的因素。

1.4 武器裝備特性

電子干擾裝備要想對雷達實施干擾，首先就要分析識別雷達信號特征，并能產生有針對性的干擾信號，使得雷達進行信號分析處理時造成混亂或判斷錯誤。因此，作為干擾裝備，首先，雷達信號偵察識別能力特別重要，只有對敵人達到知己知彼才能提出有效的解決措施。再者，干擾資源以及干擾措施要科學合理，干擾樣式要與雷達信號處理方式相關，才能達到應有的干擾效果。

因此，電子戰飛機的偵察和干擾能力是綜合影響雷達受干擾程度的關鍵因素，也是電子戰裝備特征描述的重要指標。

2 基于受體感應的威脅特性提取

在海戰場電磁環境中，電子戰干擾是一項重要的人為制造威脅。雷達作為電子戰威脅的作用對象，也就是受體，因此，在進行電子戰威脅目標模擬時，要從雷達這個受體所能感受到的威脅要素進行考慮，體現出相對于雷達產生的威脅作用，這才是海戰場電磁環境構設的重點，至于其他一些次要因素，與雷達感知不相關或相關不明顯的在裝備構建時可忽略或弱化。

對于雷達這個受體，電子戰威脅目標所體現的雷達散射特性、電磁輻射特性、平臺運動特性和武器裝備特性是形成雷達干擾的關鍵要素。其中，雷達散射特性、平臺運動特性與干擾裝備所搭載的飛機平臺有關，即飛機選型之后，這兩個因素也就確定了。電磁輻射特性、武器裝備特性與電子戰裝備本身技術性能有關，其干擾技術實現的好壞直接影響雷達干擾效果。電子戰威脅目標特性提取要素見表1。

表1 電子戰威脅目標特性提取要素Tab.1 Feature extraction element table of electronic warfare threat target

因此，在進行藍軍電子戰威脅裝備構建時，應重點關注目標關鍵特征要素，從根本特性上進行提取，從而做到準確模擬。

3 電子戰威脅目標特性的感知域重塑

在海戰場環境下，針對雷達受體構設電子戰威脅目標環境，是電子藍軍裝備構建的技術難點。在進行電子戰威脅目標模擬時，要重點考慮雷達受體的感知能力，基于雷達感知進行能力構設。在技術實現上，基于后門引導、空間縮比、一體多用等技術途徑，研究電子戰威脅目標特性的感知域重塑方法，為構建具有“變色龍”特征的電子藍軍裝備提供關鍵技術支撐［6］。

3.1 后門引導技術

后門引導技術解決電子戰武器裝備特性的問題。電子戰裝備的電子進攻能力主要體現在偵察的準確性和干擾的時效性，在無法完全復現原型裝備的情況下，可以采用基于先驗信息的后門引導技術實現。

電子戰裝備的有效偵察是干擾得以實施的前提和關鍵，也是裝備的眼睛。為了重塑原型電子戰裝備的偵察能力，可以利用導演部的先驗信息，預先裝訂雷達數據庫，解決參數獲取問題，同時根據裝備靈敏度動態調整航路，并提供目標位置信息，解決看不見看不遠的問題。

在干擾效果復現上，可以將原型裝備干擾樣式等信息進行預裝訂，針對不同體制雷達還可以動態調整，另外還可以采用戰場位移轉換方法，利用空間轉換能量，以此達到干擾效果的等效。

3.2 空間縮比技術

空間縮比技術解決電磁輻射特性、雷達散射特性和平臺運動特性的問題。原型電子戰裝備的飛機平臺特性以及能量輻射是很難完全復制的，但可以采用戰場位移轉換空間縮比技術，實現干擾效果等效映射。

對于電子戰裝備來說，為了形成有效干擾，雷達接收機的干信比必須大于壓制系數。通過干信比在藍軍裝備與原型裝備之間建立橋梁，利用干信比一致性實現干擾效果等效映射的目的。在進行干擾效果等效時，要想達到相同的干信比，只要找出達到相同干信比時藍軍裝備與原型裝備的干擾距離映射關系即可。通過戰場位移轉換方法，把原型電子戰裝備的戰場位移，通過干信比等效的橋梁，轉換到藍軍訓練航路上。當藍軍裝備和原型裝備的干擾有效輻射功率以及搭載平臺確定后，其干擾距離對應關系也就確定了，即可實現戰場位移轉換。

3.3 一體多用技術

一體多用技術解決裝備多樣化模擬的問題。藍軍電子戰裝備很難與原型裝備一一進行對應，但可通過后門引導以及空間縮比等技術進行模擬等效。基于上述技術，通過調整模擬的關鍵要素信息，實現不同的敵軍裝備作戰效果，達到“變色龍”裝備的目的。

與電子戰裝備干擾效能相關的關鍵因素主要有干擾機功率、天線增益、載機的反射面積和干擾距離，只要通過控制變量法調整這幾個因素，就可以實現模擬多個不同型號干擾裝備的目的。

由干擾方程［7］可知

式（1）中，Ka為壓制系數，Pj為干擾機功率，Gj為干擾機天線增益，Pt為雷達發射峰值功率，Gt為雷達天線增益，γ為極化損耗系數，σ為載機雷達截面積，R為載機平臺與雷達目標之間的距離，Kt為雷達壓縮處理增益，Δfj/Δfr為干擾信號與雷達接收機帶寬之比。

假設定義等效系數為K，則

則干擾方程變形為

由式（3）可知，在影響壓制系數的參數中，只有等效系數K與干擾裝備有關，其余參數只與雷達特性有關。

由于所模擬裝備的干擾機功率、天線增益、載機的反射面積和干擾距離各不相同，因此形成的等效系數K也不相同。要想形成“變色龍”裝備，就要選取不同的等效系數K。

對于既定的藍軍干擾裝備來說，天線增益和載機的雷達反射面積是固定的，但發射機功率可以動態調整，干擾距離可以重新規劃設計。因此，通過調整發射機功率和干擾距離就可以實現模擬不同裝備的等效干擾結果，但前提是對于所模擬的干擾裝備的干擾樣式需要事先掌握。

例如要想模擬美軍機載遠距離支援干擾、隨隊掩護以及自衛干擾，可選取AN/ALQ-99FV干擾吊艙、AN/ALQ-184（V）電子干擾吊艙和AN/ALQ-131電子對抗吊艙作為典型模擬對象，計算出各型裝備的等效系數。

AN/ALQ-99FV干擾吊艙的等效系數為K99，即

AN/ALQ-184（V）電子干擾吊艙的等效系數為K184，即

AN/ALQ-131電子對抗吊艙的等效系數為K131，即

通過調整不同的等效系數K99、K184、K131，就能模擬AN/ALQ-99FV干擾吊艙、AN/ALQ-184（V）電子干擾吊艙和AN/ALQ-131電子對抗吊艙的干擾效果，為構建具有“變色龍”特征的電子藍軍裝備提供了技術支撐。

4 結 語

本研究提出了基于受體感應的電子戰威脅特性提取方法，對電子戰威脅目標進行了特性分解，探索形成了電子戰裝備藍軍構設模式，綜合運用后門引導技術、空間縮比技術和一體多用技術，探索形成機載電子進攻模擬裝備非對稱增效技術路線，建立了電子戰威脅目標特征的感知域重塑方法，為電子藍軍裝備建設模式提供了有效技術支撐。

在采用一體多用技術實現“變色龍”裝備時，由于缺乏可用的實際裝備數據支撐，無法進行實裝驗證，只是進行了基于控制變量法的理論分析，前提是電子戰裝備的干擾技術是已知的，并可以動態復制。但是，在實際應用中，強敵的干擾機理尤其是干擾參數無法準確掌握，造成藍軍裝備模擬時只是近似等同，會存在細微差別，因此需要在映射推導時加以修正。