康一丁，張振伍，毛瑩

(北京電子工程總體研究所， 北京 100854)

0 引言

未來戰(zhàn)爭(zhēng)是高技術(shù)條件下信息化的體系作戰(zhàn)，導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是體系作戰(zhàn)中實(shí)施精確打擊的關(guān)鍵物質(zhì)基礎(chǔ)，在現(xiàn)代化局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要作用。自高新武器裝備建設(shè)工程實(shí)施以來，我國(guó)的導(dǎo)彈武器裝備得到了快速發(fā)展，并在國(guó)防與軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮了重大作用。然而，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的日益復(fù)雜，防空導(dǎo)彈武器裝備建設(shè)面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。各類新型機(jī)載干擾設(shè)備的出現(xiàn)，使得未來的戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁干擾環(huán)境呈現(xiàn)干擾樣式多、占用頻譜寬、組合形式豐富、使用模式多變、時(shí)空特性變化快、技術(shù)發(fā)展快等特點(diǎn)，對(duì)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)研制及其抗干擾能力、適應(yīng)能力及作戰(zhàn)效能具有重大影響[1]。復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)能力的高低已成為導(dǎo)彈武器裝備設(shè)計(jì)、研制、定型及其使用的重要依據(jù)。因此，必須在導(dǎo)彈武器裝備研制過程中，加強(qiáng)貼近實(shí)戰(zhàn)的逼真復(fù)雜電磁干擾環(huán)境構(gòu)建的研究；加強(qiáng)復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)導(dǎo)彈武器裝備及其關(guān)鍵電子設(shè)備的影響研究；加強(qiáng)武器系統(tǒng)及其關(guān)鍵設(shè)備性能設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證[2-3]。

1 防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)面臨的電磁干擾威脅環(huán)境

1.1 總體分析

電子攻擊是現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上重要的作戰(zhàn)手段，正是電子攻擊武器裝備的更多參戰(zhàn)，形成現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上愈加嚴(yán)重、復(fù)雜的電磁環(huán)境。武器系統(tǒng)在這種對(duì)抗的電磁環(huán)境作戰(zhàn)中，其威力的發(fā)揮和生存受到最大的威脅。由于復(fù)雜電磁環(huán)境主要由參戰(zhàn)的電子攻擊武器裝備產(chǎn)生、形成。因而，可用電子攻擊裝備的作戰(zhàn)功能、技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)性能參數(shù)，描述和表征電磁威脅環(huán)境[4-6]。

1.2 防空作戰(zhàn)面臨的空襲電磁干擾環(huán)境

電磁干擾威脅環(huán)境總體描述：

(1) 遠(yuǎn)距支援干擾

遠(yuǎn)距離通信和雷達(dá)支援干擾飛機(jī)在防空導(dǎo)彈殺傷空域以外，形成大功率的噪聲壓制干擾，由于電子偵測(cè)能力提升，可以采用更有針對(duì)性的噪聲壓制，干擾功率密度提升。

(2) 隨隊(duì)支援干擾

與進(jìn)攻機(jī)群一起編隊(duì)飛行，主要干擾方式是噪聲壓制、欺騙類干擾和箔條走廊干擾。

(3) 自衛(wèi)式干擾

主要干擾方式是噪聲壓制、欺騙類干擾、機(jī)載拖曳式干擾、箔條云團(tuán)、曳光彈，由于數(shù)字儲(chǔ)頻技術(shù)的應(yīng)用，干擾模式增加了復(fù)合干擾等作戰(zhàn)模式。

(4) 投擲式干擾

使用單模被動(dòng)導(dǎo)引頭的反輻射導(dǎo)彈的硬殺傷。

(5) 小型空射誘餌彈(miniature air launched decog,MALD)

能夠產(chǎn)生各種飛機(jī)的雷達(dá)特征信號(hào)和作戰(zhàn)飛行包線特征，也可以釋放干擾信號(hào)，誤導(dǎo)和誘騙綜合防空系統(tǒng)，消耗防空導(dǎo)彈[7-8]。

電磁干擾威脅場(chǎng)景想定：

防空作戰(zhàn)面臨著空襲電子戰(zhàn)體系威脅，如圖1 所示，遠(yuǎn)距支援干擾機(jī)對(duì)防空雷達(dá)進(jìn)行壓制，隨隊(duì)干擾飛機(jī)攜帶干擾機(jī)掩護(hù)作戰(zhàn)飛機(jī)編隊(duì)突防，作戰(zhàn)飛機(jī)攜帶自衛(wèi)式干擾機(jī)和拖曳式誘餌以及無源箔條彈施放有源與無源干擾進(jìn)行自衛(wèi)[9]。

圖1 防空作戰(zhàn)面臨的空襲電磁干擾環(huán)境Fig.1 Air defense operations faced the electromagnetic interference environment

2 電磁干擾環(huán)境構(gòu)建逼真性定量指標(biāo)

2.1 干擾場(chǎng)景等效模擬

根據(jù)想定作戰(zhàn)場(chǎng)景中的作戰(zhàn)規(guī)模、作戰(zhàn)對(duì)象和干擾裝備，明確試驗(yàn)場(chǎng)景的縮比要求、模擬設(shè)備的布設(shè)方式等。干擾場(chǎng)景的等效模擬要求試驗(yàn)電磁環(huán)境中的設(shè)備類型、數(shù)量、布設(shè)位置等與想定作戰(zhàn)環(huán)境相一致。干擾場(chǎng)景符合性是指作戰(zhàn)場(chǎng)景及其各平臺(tái)運(yùn)動(dòng)變化趨勢(shì)與實(shí)際作戰(zhàn)規(guī)模、作戰(zhàn)對(duì)象、干擾裝備等要素的一致性程度，其對(duì)比表見表1。

表1 干擾場(chǎng)景符合性對(duì)比表Table 1 Comparison table of interference scene compliance

當(dāng)構(gòu)建場(chǎng)景中作戰(zhàn)規(guī)模、作戰(zhàn)對(duì)象、干擾裝備的所有對(duì)比項(xiàng)目均與想定場(chǎng)景一致時(shí)，判定試驗(yàn)電磁干擾環(huán)境構(gòu)建的干擾場(chǎng)景符合性合格。

2.2 干擾技術(shù)等效模擬

在干擾場(chǎng)景符合性滿足要求的情況下，應(yīng)考慮干擾技術(shù)的逼真度，即模擬設(shè)備與干擾裝備在干擾技術(shù)性能上的等效近似程度。設(shè)置模擬設(shè)備的干擾技術(shù)體制和性能參數(shù)，產(chǎn)生與想定作戰(zhàn)場(chǎng)景中相同的干擾技術(shù)，包括干擾技術(shù)的種類、數(shù)量及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。

干擾裝備的種類及代表性技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 干擾裝備的技術(shù)指標(biāo)Table 2 Qualification of jamming equipment

假設(shè)想定作戰(zhàn)場(chǎng)景中包含X個(gè)干擾裝備，每個(gè)干擾裝備具有M個(gè)干擾技術(shù)指標(biāo)，按式(1)計(jì)算模擬設(shè)備與干擾裝備之間的技術(shù)逼真度：

(1)

(2)

當(dāng)X個(gè)模擬設(shè)備的技術(shù)逼真度均大于試驗(yàn)大綱中的要求值時(shí)，判定試驗(yàn)電磁干擾環(huán)境構(gòu)建的干擾技術(shù)逼真度合格[10-11]。

2.3 干擾戰(zhàn)術(shù)等效模擬

在干擾技術(shù)逼真度滿足要求的情況下，應(yīng)考慮干擾戰(zhàn)術(shù)的逼真度，即模擬設(shè)備與干擾裝備在干擾實(shí)施過程中的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用等效近似程度。根據(jù)想定作戰(zhàn)場(chǎng)景中的干擾戰(zhàn)術(shù)，選擇并明確干擾技術(shù)運(yùn)用的組合方式，設(shè)置模擬設(shè)備施放干擾的時(shí)機(jī)，通過對(duì)天線陣列分系統(tǒng)中不同天線施放的電磁信號(hào)，調(diào)整天線角度和電磁信號(hào)強(qiáng)度，模擬被試導(dǎo)彈武器面臨的整個(gè)作戰(zhàn)過程。作戰(zhàn)中常用的干擾戰(zhàn)術(shù)包括：

遠(yuǎn)距支援干擾(stand off jamming,SOJ)：干擾機(jī)遠(yuǎn)離導(dǎo)彈和目標(biāo)，一般位于火力威脅范圍以外，通過發(fā)射強(qiáng)干擾信號(hào)掩護(hù)目標(biāo)，干擾信號(hào)主要從天線的旁瓣進(jìn)入接收機(jī)，一般由專用的大功率干擾發(fā)射機(jī)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，主要采用壓制干擾或密集假目標(biāo)干擾方式。

近距支援干擾(stand forward jamming,SFJ)：干擾機(jī)到導(dǎo)彈的距離近于彈目距離，基于接收到射頻信號(hào)，快速引導(dǎo)和發(fā)射干擾信號(hào)掩護(hù)后續(xù)目標(biāo)，一般由投擲式干擾機(jī)和無人機(jī)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，主要采用壓制干擾或密集假目標(biāo)干擾方式。

隨隊(duì)支援干擾(escort jamming,ESJ)：干擾機(jī)位于被保護(hù)目標(biāo)附近，隨目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，通過輻射強(qiáng)干擾信號(hào)掩護(hù)目標(biāo)，干擾信號(hào)主要從天線的主瓣進(jìn)入接收機(jī)。一般通過改造作戰(zhàn)平臺(tái)裝載隨隊(duì)干擾電子戰(zhàn)裝備，以便具有與原平臺(tái)相同的戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)能力，主要采用壓制干擾或密集假目標(biāo)干擾方式。

自衛(wèi)干擾(SSJ)：干擾機(jī)位于被保護(hù)目標(biāo)上，使目標(biāo)免遭敵方的威脅和攻擊，干擾信號(hào)始終從天線主瓣進(jìn)入接收機(jī)。一般采用固定安裝、可切換掛載、可即時(shí)投放拖曳和隨行等多種配置形式，主要采用欺騙干擾方式，或結(jié)合壓制干擾使用[12-13]。

將導(dǎo)彈武器的作戰(zhàn)過程分解成目標(biāo)監(jiān)視、目標(biāo)瞄準(zhǔn)、導(dǎo)彈發(fā)射、導(dǎo)引頭捕獲目標(biāo)、穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)、命中目標(biāo)等Y個(gè)作戰(zhàn)階段，各作戰(zhàn)階段中包含N個(gè)敵方的干擾裝備，按式(3)計(jì)算不同作戰(zhàn)階段的戰(zhàn)術(shù)逼真度

(3)

按式(4)計(jì)算導(dǎo)彈武器整個(gè)作戰(zhàn)過程模擬的戰(zhàn)術(shù)逼真度

(4)

(5)

式中：δ為導(dǎo)彈武器整個(gè)作戰(zhàn)過程模擬的戰(zhàn)術(shù)逼真度；νi為第i個(gè)作戰(zhàn)階段對(duì)整個(gè)作戰(zhàn)過程影響的權(quán)重。νi的具體取值根據(jù)已有實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析確定，若無先驗(yàn)信息支撐，可取νi=1/Y。

當(dāng)導(dǎo)彈武器整個(gè)作戰(zhàn)過程模擬的戰(zhàn)術(shù)逼真度δ大于試驗(yàn)大綱中的要求值時(shí)，判定內(nèi)場(chǎng)試驗(yàn)電磁干擾環(huán)境構(gòu)建的干擾戰(zhàn)術(shù)逼真度合格[14]。

2.4 干擾強(qiáng)度等效模擬

在干擾戰(zhàn)術(shù)逼真度滿足要求的情況下，通過電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測(cè)量導(dǎo)彈武器導(dǎo)引頭天線口面處的干擾強(qiáng)度表征指標(biāo)，并與想定作戰(zhàn)場(chǎng)景中干擾強(qiáng)度的理論計(jì)算值作對(duì)比，分析內(nèi)場(chǎng)模擬過程中導(dǎo)彈武器感受到的干擾強(qiáng)度與想定作戰(zhàn)過程中的等效近似程度[15]。

一般噪聲壓制類干擾強(qiáng)度用功率譜密度和干擾帶寬表征；

欺騙類干擾強(qiáng)度用干信比J/S和假目標(biāo)個(gè)數(shù)m及時(shí)間域參量t表征；

組合類干擾除用上述參量表征外，需要用參與組合的干擾樣式種類n以及組合干擾的切換時(shí)間t表征。

將導(dǎo)彈武器的作戰(zhàn)過程分解成目標(biāo)監(jiān)視、目標(biāo)瞄準(zhǔn)、導(dǎo)彈發(fā)射、導(dǎo)引頭捕獲目標(biāo)、穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)、命中目標(biāo)等Y個(gè)作戰(zhàn)階段，在每個(gè)階段中選取K個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)，測(cè)量各時(shí)刻導(dǎo)彈武器天線口面處的干擾強(qiáng)度表征指標(biāo)實(shí)際值，并計(jì)算理論值，按式(6)～(8)計(jì)算不同作戰(zhàn)階段的強(qiáng)度逼真度：

(6)

(7)

(8)

經(jīng)計(jì)算得出導(dǎo)彈武器整個(gè)作戰(zhàn)過程模擬的強(qiáng)度逼真度

(9)

式中：ρ為導(dǎo)彈武器整個(gè)作戰(zhàn)過程模擬的強(qiáng)度逼真度；ρi為第i個(gè)作戰(zhàn)階段模擬的強(qiáng)度逼真度，其值等于該階段所有表征指標(biāo)強(qiáng)度逼真度的平均值;μi為第i個(gè)作戰(zhàn)階段模擬的強(qiáng)度對(duì)整個(gè)作戰(zhàn)過程影響的權(quán)重。μi的具體取值根據(jù)已有實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析確定，若無先驗(yàn)信息支撐，可取μi=1/Y。

當(dāng)導(dǎo)彈武器整個(gè)作戰(zhàn)過程模擬的強(qiáng)度逼真度ρ大于試驗(yàn)大綱中的要求值時(shí)，判定試驗(yàn)電磁干擾環(huán)境構(gòu)建的干擾強(qiáng)度逼真度合格。

3 結(jié)束語

本文在對(duì)防空導(dǎo)彈武器面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境的分析基礎(chǔ)上,提出了從干擾場(chǎng)景等效、干擾戰(zhàn)術(shù)等效、干擾技術(shù)等效、干擾強(qiáng)度等效的復(fù)雜電磁環(huán)境定性和定量化的逼真評(píng)估方法,相信對(duì)于防空導(dǎo)彈武器的試驗(yàn)驗(yàn)證工作將具有很強(qiáng)的借鑒意義。