陳硯圃，姚燕飛

(西安通信學(xué)院，西安 710106)

JTIDS系統(tǒng)是采用高速調(diào)頻、擴(kuò)頻和同步TDMA技術(shù)，綜合通信導(dǎo)航和敵我功能與一體，實(shí)現(xiàn)以預(yù)警機(jī)為中心的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)共享和聯(lián)合作戰(zhàn)指揮的戰(zhàn)術(shù)C4ISR系統(tǒng)［1］。面對(duì)當(dāng)前日趨復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境，特別是各類電磁脈沖干擾武器強(qiáng)大的干擾和摧毀，JTIDS系統(tǒng)必須加強(qiáng)復(fù)雜電磁環(huán)境下的防護(hù)能力。根據(jù)敵方可能的干擾和打擊手段，積極探索和研究新的抗干擾技術(shù)、組網(wǎng)運(yùn)用作戰(zhàn)模式以及各種物理性質(zhì)的反偵查、反摧毀等策略和手段。在保證我方JTIDS系統(tǒng)不受干擾，正常運(yùn)作的前提下，對(duì)敵方進(jìn)行干擾和摧毀，以實(shí)現(xiàn)JTIDS系統(tǒng)的最大防護(hù)性能。

1 抗干擾技術(shù)分析

JTIDS是一種大容量、保密、抗干擾、抗毀、雙向的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，工作在Lx波段(960～1 215 MHz)，數(shù)據(jù)速率為28.3～115.2 kbps，系統(tǒng)抗干擾容限≥15 db，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，這種能力取決于信號(hào)在傳輸過程中的編碼技術(shù)。

JTIDS采用時(shí)分多址(time division multiple access，TDMA)工作方式，它將時(shí)間軸劃分為長(zhǎng)度為12.8 min的時(shí)元，每個(gè)時(shí)元分為64幀(每幀為12.8 min/64=12 s)，每幀又分為1 536個(gè)時(shí)隙，即每個(gè)時(shí)元共有64×1 536=98 304個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度為12 s/1 536=7.812 5 ms。它的時(shí)隙分配方式?jīng)Q定了其編碼、字符交織、直序擴(kuò)頻和跳頻的抗干擾手段，如圖1所示抗干擾技術(shù)在信號(hào)發(fā)生過程的應(yīng)用。

圖1 JTIDS信號(hào)發(fā)生過程

1.1 RS 編碼

JTIDS系統(tǒng)在信號(hào)的發(fā)射和接收檢測(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)部分采用了RS(31，15)糾錯(cuò)編碼，即信道編碼。此類編碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是較強(qiáng)的判錯(cuò)和糾錯(cuò)能力，31個(gè)字符組在傳播中受到干擾和攻擊后，即便是有8個(gè)字符判決錯(cuò)誤或者是16個(gè)字符無法判決，在信道譯碼時(shí)通過RS也均能糾正過來，恢復(fù)這個(gè)31個(gè)字符組的真正有用信息，確保了信號(hào)傳輸質(zhì)量。

先前文獻(xiàn)［1］對(duì)有無RS編碼的JTIDS仿真系統(tǒng)進(jìn)行了抗干擾分析，文獻(xiàn)中采用大功率干擾機(jī)對(duì)JTIDS的51個(gè)跳頻頻道同時(shí)實(shí)施干擾或部分頻道實(shí)施干擾，使敵方接收機(jī)終端的誤碼率提高，當(dāng)誤碼率大于它自身的糾錯(cuò)編碼能力時(shí)，JTIDS仿真系統(tǒng)不能正常工作，從而達(dá)到有效干擾的效果。分析結(jié)果表明在采用了RS編碼技術(shù)后傳輸誤碼率極大的得到改善(信噪比不變)。也說明了RS編碼對(duì)JTIDS系統(tǒng)傳輸良好的糾錯(cuò)能力。

1.2 字符交織

在JTIDS系統(tǒng)信號(hào)傳輸過程中，錯(cuò)誤在實(shí)際數(shù)字信道中往往是以串出現(xiàn)的，如果不能很好的解決這個(gè)問題，將會(huì)極大的影響信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，從而影響信號(hào)接收，影響作戰(zhàn)運(yùn)用。而交織技術(shù)的基本原理是將原有序列的連續(xù)錯(cuò)誤字符串或者叫突發(fā)錯(cuò)誤在時(shí)間上按照某種原則通過離散將錯(cuò)誤字符隨機(jī)分配在整個(gè)字符組中，從而降低了錯(cuò)誤密集度，且不增加編碼的冗余度。

1.3 直序擴(kuò)頻技術(shù)

JTIDS的脈沖信號(hào)是由32個(gè)基碼構(gòu)成的隨機(jī)碼序列段作為調(diào)制信號(hào)對(duì)載頻作MSK調(diào)制而形成的，具體過程就是先將待發(fā)的信息序列分成5比特組，然后將每一個(gè)5比特組按比特值移位的方式轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的循環(huán)移位碼，即從25個(gè)空間向232個(gè)空間做映射［2］，這樣使脈沖功率帶寬擴(kuò)展，使信號(hào)的功率譜密度下降，干擾系統(tǒng)就不容易檢測(cè)到該信號(hào)。由于調(diào)制信號(hào)是一個(gè)編碼信號(hào)，所以即使檢測(cè)到信號(hào)，在提取時(shí)也會(huì)很困難［3］。

1.4 跳頻技術(shù)

JTIDS每個(gè)成員所分配的時(shí)隙中一共發(fā)射129個(gè)脈沖，各信號(hào)脈沖之間的載頻在頻段960～1 215 MHz之間作偽隨機(jī)選擇，其頻道間隔為3 MHz，均勻分為51個(gè)頻道數(shù)，相鄰脈沖的載頻最小間隔為30 MHz，并且跳頻圖案隨時(shí)隙而不同。為了與此頻段中的其他現(xiàn)有系統(tǒng)相容可不相互干擾，51個(gè)頻道分散在幾個(gè)小頻段中(969～1 008 MHz、1 053～1 065 MHz、1 113～1 206 MHz)。JTIDS的跳頻是在時(shí)隙的各脈沖之問進(jìn)行的，跳頻速率是每個(gè)脈沖跳頻1次即26 us換一個(gè)頻率，故跳頻速率為38 461.5 s。

圖2 JTIDS在三個(gè)時(shí)隙的示意圖

采用這樣的技術(shù)體制可以使干擾信號(hào)不知道頻率跳變規(guī)律，跳變頻率與本地頻率合成器產(chǎn)生的頻率不相關(guān)，使系統(tǒng)具有了抗單頻及部分窄帶干擾的能力。其抗干擾能力的好壞取決于頻率點(diǎn)變化的多少和快慢，頻點(diǎn)多則表示信號(hào)帶寬、跳數(shù)快，抗干擾能力強(qiáng)［4］。但是由于近年來跳頻干擾技術(shù)的不斷發(fā)展，跳頻速率將不能成為抗干擾的決定因素，需要新的技術(shù)來支撐跳頻抗干擾能力的保持。

2 JTIDS組網(wǎng)運(yùn)用分析

JTIDS系統(tǒng)在近代幾次局部作戰(zhàn)中起到至關(guān)重要的作用，可以說是戰(zhàn)爭(zhēng)勝利的加速器和戰(zhàn)斗力的倍增器。美國(guó)在近些年不斷對(duì)JTIDS系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行完善和改進(jìn)，其功能也是越來越顯著。在技術(shù)不斷完善的基礎(chǔ)上，想要更好的保證JTIDS系統(tǒng)的電磁防護(hù)性能就要依靠系統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)組網(wǎng)運(yùn)用。JTIDS系統(tǒng)是一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)，但是區(qū)別于一般的通信系統(tǒng)。一般通信系統(tǒng)的各個(gè)單元嚴(yán)格區(qū)分從屬和功能站，且各單元功能單一，一旦主站受到電磁干擾、摧毀和打擊，整個(gè)系統(tǒng)的正常的信息收發(fā)功能就會(huì)受到影響甚至系統(tǒng)崩潰。JTIDS系統(tǒng)是由平等的作戰(zhàn)單元通過數(shù)據(jù)鏈路組成的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，在抗干擾和抗摧毀方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在靈活的組網(wǎng)能力［5］。

從技術(shù)角度來看，一般情況下，JTIDS系統(tǒng)組網(wǎng)形式分為有中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和無中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 有、無中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

有中心節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)內(nèi)設(shè)置一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中心控制站，控制其他基控站的接入和數(shù)據(jù)收發(fā)。一旦網(wǎng)絡(luò)的基控站增多，那么網(wǎng)絡(luò)中心站的吞吐性能就會(huì)降低，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)效應(yīng)就會(huì)增大。在復(fù)雜電磁環(huán)境中有中心節(jié)點(diǎn)網(wǎng)的應(yīng)對(duì)能力較差，如果網(wǎng)絡(luò)中心站遭受干擾和實(shí)施電子打擊后，全網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸和處理將會(huì)受到嚴(yán)重影響;某一基控站遭受干擾和電子打擊后，部分局域內(nèi)的信息(如導(dǎo)航、定位和偵察)丟失，對(duì)整體戰(zhàn)局影響較大。

無中心節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)中沒有設(shè)置中心節(jié)點(diǎn)，所有基控站(數(shù)據(jù)單元)地位平等，只需其中某一節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行后即使沒有網(wǎng)絡(luò)時(shí)間參考也能正常運(yùn)行多達(dá)幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間，因?yàn)樵谧畛蹙W(wǎng)絡(luò)開始運(yùn)行時(shí)參考的時(shí)間是網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，在幾小時(shí)內(nèi)能夠保持系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。網(wǎng)絡(luò)靈活性高，應(yīng)對(duì)電磁環(huán)境復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力強(qiáng)。但是由于此網(wǎng)絡(luò)中各數(shù)據(jù)單元戰(zhàn)術(shù)等級(jí)不高，在戰(zhàn)場(chǎng)全局中多運(yùn)用于子網(wǎng)。

在實(shí)際作戰(zhàn)運(yùn)用時(shí)，尤其是復(fù)雜電磁環(huán)境下多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)中，單一的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)不能單獨(dú)完成數(shù)據(jù)傳輸和處理任務(wù)，需要多網(wǎng)結(jié)合，即多數(shù)據(jù)鏈結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

在實(shí)際作戰(zhàn)前，要依據(jù)具體的作戰(zhàn)想定、作戰(zhàn)計(jì)劃、作戰(zhàn)對(duì)象及作戰(zhàn)區(qū)域電磁環(huán)境等情況制定網(wǎng)絡(luò)組織。網(wǎng)絡(luò)組織的好壞將直接影響系統(tǒng)防護(hù)性能。

圖4 多鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3 反干擾、反偵察及電子進(jìn)攻手段分析［6］

一般來說，在復(fù)雜電磁環(huán)境下，反偵察、反干擾技術(shù)手段主要集中在對(duì)己方電磁信號(hào)靈活管控和對(duì)敵方信號(hào)的偵察及回避上，可簡(jiǎn)單總結(jié)為“控、偵、散、避、騙、藏”6種戰(zhàn)技術(shù)手段，對(duì)敵電子打擊可總結(jié)為“阻，抗，擊”3個(gè)戰(zhàn)術(shù)階段。

3.1 實(shí)施嚴(yán)格管控己方電磁信號(hào)策略，穩(wěn)固JTIDS系統(tǒng)電磁防護(hù)基礎(chǔ)

在復(fù)雜電磁環(huán)境下作戰(zhàn)，信息系統(tǒng)的信息傳輸必須把握電磁環(huán)境變化時(shí)機(jī)，應(yīng)該注意遵循以下原則:

1)避重就輕。在電磁環(huán)境條件最好時(shí)收發(fā)等級(jí)優(yōu)先的數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)基本運(yùn)行。

2)靈活機(jī)動(dòng)。自主選擇系統(tǒng)運(yùn)行條件良好的地理位置和電磁環(huán)境，主動(dòng)收發(fā)重要數(shù)據(jù)。

3)嚴(yán)控嚴(yán)管。對(duì)己方電磁信號(hào)嚴(yán)格管理控制，隱藏指揮機(jī)構(gòu)，必要時(shí)做到停放自如。

3.2 實(shí)施反偵察和反干擾手段，阻止敵方定位干擾，增強(qiáng)JTIDS系統(tǒng)電磁防護(hù)能力

為減少系統(tǒng)被敵偵察和干擾，采取反偵察和反干擾措施，欺騙敵方的偵察監(jiān)視系統(tǒng)，打擊敵方數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，提高指揮所戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。

針對(duì)多傳感器信息融合技術(shù)、星載紅外線探測(cè)器、合成孔徑成像雷達(dá)等監(jiān)視偵察技術(shù)手段，應(yīng)采取防光學(xué)、紅外、雷達(dá)的隱身偽裝措施對(duì)己方單元進(jìn)行變質(zhì)偽裝;在電磁上根據(jù)單元等級(jí)及背景的電磁輻射能力，反射分布特征，采取電磁特征偽裝、形態(tài)偽裝等措施。在敵方偵察形態(tài)上采取電子佯動(dòng)、迷惑和改變指揮所及其他單元在結(jié)構(gòu)上的特征使敵方難辨真假，降低敵方的偵察能力和偵察效率。

主動(dòng)利用各種電子打擊手段對(duì)敵方信息系統(tǒng)進(jìn)行干擾和打擊，使敵方自顧不暇，我方順利完成各類數(shù)據(jù)傳輸。具體實(shí)施可以利用無源或者是有源噪聲電子設(shè)備壓制敵方電磁信號(hào)的傳遞;利用光電感應(yīng)元件(如鍍金電磁波干擾物、特質(zhì)膨化石墨干擾機(jī)等)對(duì)敵方實(shí)施光電干擾，使敵方不能正常接收數(shù)據(jù);充分利用新型電磁干擾設(shè)備(如空中平臺(tái)的自衛(wèi)電子對(duì)抗裝備、支援型專用電子戰(zhàn)飛機(jī)及電子干擾吊艙等)對(duì)敵實(shí)施干擾。

3.3 實(shí)施反摧毀對(duì)抗敵方電子打擊，確保JTIDS系統(tǒng)全方位安全穩(wěn)定

積極采取各類反擊手段和防護(hù)措施，削弱和摧毀敵方打擊和干擾行動(dòng)，保證我方系統(tǒng)安全穩(wěn)定。在實(shí)施反摧毀手段時(shí)我方需利用假的雷達(dá)、指揮所、反導(dǎo)彈輻射逼近警告系統(tǒng)及具體作戰(zhàn)單元構(gòu)造一個(gè)模擬JTIDS系統(tǒng)，以誤導(dǎo)和誘惑敵方電磁干擾設(shè)備的攻擊，使己方真實(shí)系統(tǒng)避免遭受敵方的電磁和導(dǎo)彈打擊;還可以利用敵方偵察、干擾和打擊的時(shí)間偵察出敵方系統(tǒng)電磁頻段和具體位置，便于實(shí)施打擊摧毀。

4 結(jié)束語

JTIDS系統(tǒng)防護(hù)的在戰(zhàn)爭(zhēng)中重要性不言而喻，在復(fù)雜電磁環(huán)境下的戰(zhàn)爭(zhēng)中，武器上的攻防已經(jīng)不是戰(zhàn)爭(zhēng)的中心，戰(zhàn)術(shù)信息傳輸系統(tǒng)之間的攻防成為戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的決定因素，只有保證信息傳輸系統(tǒng)的正常，才能占得先機(jī)，奪取戰(zhàn)爭(zhēng)勝利。因此戰(zhàn)術(shù)信息傳輸系統(tǒng)的防護(hù)性能研究是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容，也具有重要研究意義。

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(責(zé)任編輯周江川)