劉丙濤，王莉珍，張萬玉

(1.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.陸軍裝備部裝備項目管理中心，北京 100071)

0 引言

目前，電子對抗已經(jīng)從單一設(shè)備間的對抗發(fā)展成系統(tǒng)級別乃至體系級別間的對抗[1-2]。而體系級別的對抗問題是典型的復(fù)雜系統(tǒng)問題，其復(fù)雜性體現(xiàn)在：涉及的作戰(zhàn)實體種類、數(shù)量眾多；各作戰(zhàn)實體分別可執(zhí)行多種多樣的戰(zhàn)術(shù)動作；作戰(zhàn)實體間存在復(fù)雜的相互作用關(guān)系；各作戰(zhàn)實體均具有一定智能性，其行為模式不能準確預(yù)測[3]。目前對于對敵聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境下的通信對抗協(xié)同攻擊技術(shù)的研究，尚存在協(xié)同手段缺乏、實時目標任務(wù)規(guī)劃能力不足以及缺乏在線效果評估手段等問題，難以適應(yīng)聯(lián)合作戰(zhàn)需求[4]。

為了解決此類問題，首先通過整個復(fù)雜環(huán)境和動態(tài)通信、干擾方案的設(shè)計，構(gòu)建出協(xié)同攻擊仿真實驗框架，其次對不同數(shù)據(jù)鏈類型和不同協(xié)同攻擊方案進行動態(tài)仿真實驗，利用實時的實驗結(jié)果對攻擊效果進行在線評估和調(diào)整。對這些實驗數(shù)據(jù)進行梳理和對比，對通信對抗協(xié)同攻擊策略的制定和選擇做出了展望性研究。

1 仿真系統(tǒng)設(shè)計

1.1 面向威脅的協(xié)同探測感知技術(shù)

準確實時的態(tài)勢感知能力是聯(lián)合作戰(zhàn)的制勝關(guān)鍵。聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)場上目標通信系統(tǒng)是戰(zhàn)場電磁態(tài)勢的重要組成部分，對目標通信系統(tǒng)進行分析是戰(zhàn)場電磁態(tài)勢分析評估的重要內(nèi)容，戰(zhàn)場態(tài)勢分析的準確程度，會直接影響作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃和作戰(zhàn)效果[5]。

多平臺聯(lián)合探測感知技術(shù)通過多平臺聯(lián)合偵察、對多平臺數(shù)據(jù)進行綜合處理來提高對戰(zhàn)場態(tài)勢感知的完整準確度，通過對戰(zhàn)場目標信號的感知，獲取重點目標，為制定干擾方案提供支撐數(shù)據(jù)。多平臺聯(lián)合探測感知技術(shù)主要包括聯(lián)合偵察方案設(shè)計和聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)綜合分析。其中聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)綜合分析包括通信目標分析、通信網(wǎng)絡(luò)分析、目標平臺分析及重點目標分析等關(guān)鍵技術(shù)[6]。

1.2 分布式協(xié)同電子攻擊技術(shù)

現(xiàn)代聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)場上，信號種類多、頻帶寬且范圍廣，傳統(tǒng)各平臺獨立為戰(zhàn)的攻擊方式難以對一體化綜合防空系統(tǒng)取得良好效果。因此，針對聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)場需要研究體系作戰(zhàn)、多平臺多系統(tǒng)多手段的聯(lián)合協(xié)同攻擊方法，通過合理的任務(wù)規(guī)劃，合理利用多套通信對抗系統(tǒng)協(xié)同對目標進行偵察、攻擊，從而提高作戰(zhàn)效能。

根據(jù)作戰(zhàn)對象通信信號的分布區(qū)域、工作頻段及信號類型等條件的不同，通信對抗系統(tǒng)可以采取的協(xié)同方式有頻域協(xié)同和空域協(xié)同等方法[7-9]。

聯(lián)合作戰(zhàn)通信對抗協(xié)同攻擊仿真系統(tǒng)主要組成如圖1所示。

圖1 電子對抗協(xié)同攻擊仿真系統(tǒng)

1.3 聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)綜合分析處理

綜合分析處理利用輻射源信號參數(shù)數(shù)據(jù)，進行輻射源參數(shù)數(shù)據(jù)預(yù)處理和歸并等綜合處理，形成輻射源參數(shù)信息；利用輻射源參數(shù)信息進行關(guān)聯(lián)、位置獲取等處理與分析，獲取通信目標輻射源情報；利用輻射源參數(shù)信息以及通信目標輻射源情報進行關(guān)聯(lián)和拓撲結(jié)構(gòu)分析等處理與分析，形成通信網(wǎng)絡(luò)情報；利用通信目標輻射源情報、雷達對抗偵察情報、?？涨楹唾Y料情報信息等進行綜合關(guān)聯(lián)、印證和判別等處理與分析，形成通信目標平臺情報；利用通信目標輻射源情報、通信目標平臺情報以及通信網(wǎng)絡(luò)情報進行態(tài)勢處理并綜合顯示[10-12]。

1.4 協(xié)同電子攻擊在線評估技術(shù)

聯(lián)合攻擊效果在線評估就是要對攻擊方案進行效果預(yù)測，對聯(lián)合攻擊的實際效果進行在線的實時分析，其主要目的是根據(jù)聯(lián)合攻擊的進展情況，調(diào)整制定下一步攻擊策略，為聯(lián)合攻擊過程的順利實施提供決策支持[13]。

攻擊效果評價準則是聯(lián)合攻擊效果在線評估的基礎(chǔ)。在干擾評估過程中，目標網(wǎng)絡(luò)的最大資源評價、既定攻擊方案的攻擊效果預(yù)測、最終效果評價以及攻擊過程的方案決策都是建立在該準則的基礎(chǔ)之上[14-16]。通過對聯(lián)合攻擊目標、目的和評估策略進行深入分析，兼顧評價指標的直觀性，在線評估指標體系如圖2所示[17]。

圖2 攻擊效果評估指標

2 仿真系統(tǒng)流程設(shè)計

執(zhí)行協(xié)同攻擊任務(wù)，應(yīng)設(shè)聯(lián)合指揮控制系統(tǒng)、綜合態(tài)勢分析系統(tǒng)。整個作戰(zhàn)過程可分為偵察階段和干擾階段，協(xié)同攻擊工作流程如圖3所示。

圖3 協(xié)同攻擊工作流程

在偵察階段，對于通信對抗系統(tǒng)需要確定通信方節(jié)點數(shù)量、每個節(jié)點的鏈路數(shù)量和鏈路參數(shù)(頻段和信號樣式)等，進而確定各節(jié)點價值等級和重點目標，據(jù)此可制定干擾方案[18-19]。偵察階段具體步驟如下：

① 開始執(zhí)行任務(wù)，指揮控制系統(tǒng)根據(jù)作戰(zhàn)目的、先期情報，制定作戰(zhàn)計劃。為每個子系統(tǒng)制定作戰(zhàn)任務(wù)，并將任務(wù)下發(fā)給各系統(tǒng)。

② 各系統(tǒng)按照任務(wù)規(guī)劃，運動到指定任務(wù)區(qū)域，對區(qū)域內(nèi)信號進行搜索、參數(shù)分析和測向定位。將偵察結(jié)果上報給態(tài)勢分析系統(tǒng)，態(tài)勢分析系統(tǒng)將各雷達對抗子系統(tǒng)、通信對抗子系統(tǒng)及光電對抗子系統(tǒng)等偵察數(shù)據(jù)進行融合分析，獲取初步戰(zhàn)場態(tài)勢圖，進行威脅評估、確定重點目標；上報指揮控制系統(tǒng)。

③ 指揮控制系統(tǒng)根據(jù)態(tài)勢圖及先期情報進行分析對比，判斷是否需要進行補充偵察。如果需要，則制定補充偵察任務(wù)，下發(fā)給各子系統(tǒng)；重復(fù)步驟②和步驟③。

在干擾階段，對確定的鏈路進行干擾。同時，進行協(xié)同偵察，分析干擾效果，及時調(diào)整干擾資源。干擾階段具體步驟如下：

① 指揮控制系統(tǒng)根據(jù)偵察結(jié)果進行干擾任務(wù)規(guī)劃，并下發(fā)給各子系統(tǒng)；

② 各子系統(tǒng)對指定目標進行干擾；

③ 干擾同時進行協(xié)同偵察，并將偵察結(jié)果上報態(tài)勢分析系統(tǒng)，態(tài)勢分析系統(tǒng)對干擾效果進行分析，分析結(jié)果上報指揮系統(tǒng)；

④ 指揮系統(tǒng)根據(jù)干擾效果，及時調(diào)整干擾資源。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 面向威脅的協(xié)同探測感知技術(shù)

對敵通信系統(tǒng)進行分析是戰(zhàn)場電磁態(tài)勢分析評估的重要內(nèi)容，戰(zhàn)場態(tài)勢分析的準確程度，會直接影響作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃，影響作戰(zhàn)效果。單平臺由于受部署區(qū)域、作用范圍和設(shè)備能力等因素的影響，獲取信息受限，難以得到準確完整的戰(zhàn)場態(tài)勢。通過將跨平臺、跨系統(tǒng)的偵察信息進行融合，獲取盡可能完整、準確的戰(zhàn)場態(tài)勢。

(1)多平臺聯(lián)合偵察

聯(lián)合作戰(zhàn)中，對戰(zhàn)場態(tài)勢的聯(lián)合偵察感知方式可以分為空域協(xié)同、頻域協(xié)同和空域頻域協(xié)同等方式。

(2)空域協(xié)同偵察

聯(lián)合作戰(zhàn)的戰(zhàn)場可能覆蓋上百km，同時受天線波束方向等因素影響，單個偵察平臺難以迅速對戰(zhàn)場上敵方通信信號進行全面?zhèn)刹?，獲取準確態(tài)勢。此時，需要發(fā)揮聯(lián)合作戰(zhàn)優(yōu)勢，合理部署分配我方偵察力量，將作戰(zhàn)區(qū)域劃分成幾個子區(qū)域，分配給各偵察系統(tǒng)，各偵察系統(tǒng)分別對各自負責(zé)的作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的敵方信號進行搜索偵察分析，并將偵察結(jié)果上報處理中心。處理中心對各分區(qū)域的偵察結(jié)果進行綜合處理獲取較完整的戰(zhàn)場態(tài)勢。

(3)頻域協(xié)同偵察

當一個偵察系統(tǒng)的偵察工作頻段不能覆蓋作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)敵方通信信號的頻段時，需要為該區(qū)域內(nèi)分配2個或多個偵察系統(tǒng)，對作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)敵方通信信號進行聯(lián)合偵察。每個偵察系統(tǒng)負責(zé)對分配給自己工作頻段內(nèi)的信號進行搜索檢測分析，并將偵察結(jié)果上報給處理中心，處理中心對各分系統(tǒng)的偵察結(jié)果進行綜合處理獲取較完整的戰(zhàn)場態(tài)勢。

(4)多平臺聯(lián)合對輻射源定位

利用多架飛機對目標進行定位，提高偵察速度和精度。相關(guān)研究表明，相較于傳統(tǒng)的單平臺輻射源定位方法，采用多節(jié)點組網(wǎng)協(xié)同的時差和頻差等輻射源定位方法，其定位收斂時間將大大縮短、定位精度達到0.5%量級或更高，綜合定位效能大大提高。

3.2 聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)重點目標分析處理

首先對多個偵察平臺獲取的通信輻射源偵察數(shù)據(jù)進行去重復(fù)處理、一致性檢驗處理；形成統(tǒng)一表征格式的通信輻射源活動信息；融合到已知通信目標或建立新的通信目標。其次對多個偵察平臺獲取的通信輻射源偵察數(shù)據(jù)等活動情況進行通聯(lián)關(guān)系分析，獲得通信網(wǎng)絡(luò)中通信輻射源之間的通聯(lián)關(guān)系；獲得通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點屬性和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)等活動信息，形成統(tǒng)一表征格式的通信網(wǎng)絡(luò)活動信息；利用通信網(wǎng)絡(luò)活動信息進行通信網(wǎng)絡(luò)識別處理，融合到已知通信網(wǎng)絡(luò)或建立新的通信網(wǎng)絡(luò)。最終為最大化作戰(zhàn)效能，對戰(zhàn)場目標態(tài)勢進行分析，分析目標的重要等級，并據(jù)此合理分配作戰(zhàn)資源。具體關(guān)系如圖4所示。

圖4 聯(lián)合偵察數(shù)據(jù)重點目標分析處理示意

3.2.1 通信目標平臺分析

首先對多個偵察平臺獲取的通信輻射源偵察數(shù)據(jù)進行去重復(fù)處理、一致性檢驗處理；形成統(tǒng)一表征格式的通信輻射源活動信息；然后利用通信輻射源活動信息進行通信目標識別處理，融合到已知通信目標或建立新的通信目標。

3.2.2 通信網(wǎng)絡(luò)分析

對多個偵察平臺獲取的通信輻射源偵察數(shù)據(jù)等活動情況進行通聯(lián)關(guān)系分析，獲得通信網(wǎng)絡(luò)中通信輻射源之間的通聯(lián)關(guān)系；獲得通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點屬性、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)等活動信息，形成統(tǒng)一表征格式的通信網(wǎng)絡(luò)活動信息；利用通信網(wǎng)絡(luò)活動信息進行通信網(wǎng)絡(luò)識別處理，融合到已知通信網(wǎng)絡(luò)或建立新的通信網(wǎng)絡(luò)。

3.2.3 重點目標(威脅)分析

為最大化作戰(zhàn)效能，首先需要對戰(zhàn)場目標態(tài)勢進行分析，分析目標的重要等級，并據(jù)此合理分配作戰(zhàn)資源。評估目標的重要等級首先需要根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)，制定相應(yīng)的重要等級規(guī)則。作戰(zhàn)時根據(jù)偵察得到的目標態(tài)勢，依據(jù)威脅分級規(guī)則，利用威脅算法，對目標威脅等級進行分析[20]。

4 仿真分析

4.1 協(xié)同作戰(zhàn)仿真方案設(shè)計

根據(jù)通信目標分布、對抗裝備部署情況的不同，需要進行聯(lián)合干擾的情況有以下幾種：

(1)由于飛機運動路線的限制，一個干擾系統(tǒng)不能全時段壓制敵方通信。

飛行路線規(guī)劃如圖5所示，規(guī)劃2個飛機的飛行方案，使得1號飛機在位置1、2號飛機在位置2時，由1號飛機發(fā)射干擾信號；當1號飛機飛到位置2即飛機拐彎時，2號飛機的機身朝向目標區(qū)域，控制2號飛機發(fā)射干擾信號，從而實現(xiàn)了對目標區(qū)域的全時段覆蓋干擾。

圖5 飛行路線規(guī)劃

(2)一個干擾系統(tǒng)的干擾功率不足以壓制敵方通信。

此時需要一個或多個系統(tǒng)同時進行干擾。協(xié)同方式有頻域協(xié)同和功率協(xié)同2種。

① 頻域協(xié)同方式：每個干擾系統(tǒng)負責(zé)一部分頻點。

② 功率協(xié)同方式：每個干擾系統(tǒng)都對全部頻點進行干擾。需要協(xié)同干擾的干擾機同時向目標發(fā)射干擾信號，不做其他約束。

通過上述分析可以看出，頻域協(xié)同方式干擾功率沒有損失，因此該種方式較優(yōu)。

(3)一個干擾系統(tǒng)的干擾波束不能覆蓋作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)需要壓制的目標。

當一個干擾系統(tǒng)的干擾波束不能覆蓋作戰(zhàn)區(qū)域的目標時，需要2個或若干個干擾系統(tǒng)，分部負責(zé)對一部分區(qū)域內(nèi)的目標進行干擾，多系統(tǒng)聯(lián)合達到作戰(zhàn)目標。

4.2 驗證結(jié)果

通信場景設(shè)置為：通信方飛機速度700 km/h，跑道為長100 km、寬3 km的長方形，通信天線為全向天線，通信發(fā)射功率200 W；干擾方1#機，2#機：速度300 km/h，跑道為長50 km、寬2 km的長方形，干擾方在機身兩側(cè)分別有一副天線，瞬時波束寬度為15°，波束可掃描覆蓋范圍±45°，干擾功率1.2 MW。

從圖6～圖8可以看出，隨著干擾機與被干擾設(shè)備的運動，其干信比發(fā)生變化，誤碼率、丟幀率也隨之相應(yīng)變化。根據(jù)圖8丟幀率仿真結(jié)果可知，當干信比大于-1 dB時，丟幀率大于5%，認為此時鏈路斷。從圖6的整個仿真時段干信比結(jié)果可以看出，大約有20%的時間干信比小于-1 dB，且最低的干信比為-2.2 dB。因此要保證100%的壓制效果，需要增加干擾機功率或個數(shù)，或者使干擾飛機靠近被干擾目標。

圖6 通信方1#機、通信方1#艦干信比曲線

圖7 通信方1#機、通信方1#艦誤碼率曲線

圖8 通信方1#機、通信方1#艦丟幀率曲線

5 結(jié)束語

在通信干擾背景下，信號環(huán)境復(fù)雜，難以進行信號參數(shù)的精確分析，尤其是在考慮工程實際實現(xiàn)時存在難度，分析結(jié)果可能得不到可信/理想的評估結(jié)果。同時，配合進行偵察干擾效果的設(shè)備，其部署位置會直接影響分析結(jié)果。通過仿真實驗，對不同通信對抗場景下的不同通信鏈路的協(xié)同攻擊效果進行在線評估，可以構(gòu)建策略數(shù)據(jù)庫，為緊急情況下的快速決策提供有力依據(jù)。