龐金鋒 李 毅

（海軍裝備部裝備審價中心 北京 100071）

1 引言

現(xiàn)代先進的反艦導(dǎo)彈家族包括美制“魚叉”（又稱“捕鯨叉”）、法國“飛魚”以及俄羅斯的“日炙”、“俱樂部”等，其彈道復(fù)雜多樣、機動能力強、具備掠海飛行能力，部分反艦導(dǎo)彈具備超高速飛行能力，能夠達到低空快速突防的效果。以美國“魚叉”反艦導(dǎo)彈為例，其Block 1C 型增加航途基準(zhǔn)點能力，可以環(huán)繞障礙物飛行。先進強國的反艦體系還具備了同時發(fā)射多枚反艦導(dǎo)彈、多方位攻擊的能力。

同時，近年來反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)手段也有了很大發(fā)展。先進反艦導(dǎo)彈具有了復(fù)合制導(dǎo)、多手段目標(biāo)識別、智能化協(xié)同作戰(zhàn)能力，具有了發(fā)射后不管和人在回路的快速響應(yīng)能力，例如美國SLAM 導(dǎo)彈采用成像制導(dǎo)體制，并結(jié)合數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)形成人在回路中的精確制導(dǎo)控制方式。同時末制導(dǎo)雷達開始向AESA體制過渡，波束波形捷變、同時多目標(biāo)間斷跟蹤等各種LPI 技術(shù)，而且現(xiàn)代的相控陣雷達具備角度跟蹤、波束置零、副瓣對消、STAP 處理等抗干擾技術(shù)。

反艦導(dǎo)彈及其攻擊體系的快速發(fā)展要求現(xiàn)代艦載電子對抗裝備能夠快速準(zhǔn)確告警并實施干擾，同時還需要艦艇電子對抗裝備具備需要具備同時多目標(biāo)對抗的體系作戰(zhàn)能力。因此要求艦艇編隊內(nèi)的電子對抗系統(tǒng)能夠協(xié)同作戰(zhàn)應(yīng)對更加復(fù)雜多樣的導(dǎo)彈群攻擊。從單平臺電子對抗裝備的約束和未來體系對抗的需求來看，發(fā)展多艦艇編隊平臺協(xié)同電子對抗技術(shù)迫在眉睫。

圖1 多彈攻擊水面艦艇場景示意圖

2 多平臺協(xié)同對抗技術(shù)現(xiàn)狀

國外未見針對艦載編隊協(xié)同對抗裝備的公開報道，但是隨著星載SAR、預(yù)警機、戰(zhàn)斗機以及戰(zhàn)場監(jiān)視飛機等技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛使用，歐美軍事強國或軍事大國以地面應(yīng)用為主開展了分布式的協(xié)同干擾機。

其中俄羅斯研制了包括SPN、GKP 等多個系列的地對空分布式協(xié)同干擾機。SPN 系列地對空雷達干擾機都是車載的威脅自適應(yīng)噪聲干擾系統(tǒng)，已經(jīng)大量出口，采用寬開天線和自適應(yīng)相控陣體制，工作頻段為X/Ku 波段，能夠有效干擾導(dǎo)彈控制雷達（130km）和監(jiān)視雷達（60km）。已知的GKP 系列地對空干擾機型號有GKP-1～8、GKP-14 和GKP-15。其中GKP-6 是地面電子支援偵察系統(tǒng)，GKP-7 是自動干擾綜合控制系統(tǒng)，GKP-1～5、GKP-8和GKP-14～15都是干擾系統(tǒng)。

美軍的“狼群”計劃是一個具有小功率分布式干擾系統(tǒng)特點的先進干擾技術(shù)發(fā)展計劃，它是DARPA 的先進技術(shù)辦公室（ATO）的研究項目，擬開發(fā)一種能夠阻止敵方在戰(zhàn)場上使用通信和雷達的技術(shù)?！袄侨骸备拍钍且粋€網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在技術(shù)上采用了逼近的分布式網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)來對抗現(xiàn)有和未來系統(tǒng)的作戰(zhàn)特性，可用來對付一些先進的雷達技術(shù)（如：優(yōu)先捷變、旁瓣抵消和電子欺騙）。它包括一組小型電池供電設(shè)備，能夠?qū)φ麄€射頻頻譜進行監(jiān)聽，一旦確定敵輻射源的方位就可以對其進行干擾?！袄侨骸毕到y(tǒng)的目標(biāo)尺寸為一個直徑為4 英寸（10.2cm）、高為1 英尺（25.4cm）的圓柱體。主承包商BAE 系統(tǒng)公司指出現(xiàn)有型號為一個直徑4.5 英寸（11.4cm）、高2 英尺（0.51m）的圓柱體。目前正在對系統(tǒng)的尺寸進行壓縮。通過部署在地面，這些系統(tǒng)能夠組成一個網(wǎng)絡(luò)，改變部隊實施電子監(jiān)視和攻擊的方式。

國外雖然在艦載電子對抗協(xié)同作戰(zhàn)裝備上未見報道，但是以美國為首的各大軍事強國已經(jīng)在協(xié)同電子對抗方面開發(fā)出了地面、機載裝備，在協(xié)同電子對抗裝備的研制和理論的積累方面都有深厚的基礎(chǔ)。

3 多平臺協(xié)同對抗關(guān)鍵技術(shù)

通過分析，為了實現(xiàn)對反艦導(dǎo)彈的多艦協(xié)同電子對抗，需要重點研究突破艦艇編隊多平臺站間同步、多平臺協(xié)同偵察告警、多平臺協(xié)同干擾決策和干擾資源優(yōu)化配置以及多平臺協(xié)同威脅目標(biāo)對抗技術(shù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 多平臺站間同步技術(shù)

多平臺之間的站間同步包括時間同步、頻率同步和空間同步。其中空間同步可以利用平臺上導(dǎo)航設(shè)備給出的姿態(tài)信息來完成。站間時間不同步主要影響干擾系統(tǒng)的偵察信息融合準(zhǔn)確度和干擾發(fā)射時序。頻率同步也稱為相位同步，是實現(xiàn)站間的高穩(wěn)定相參干擾的保證，同時也是保證時間同步的基礎(chǔ)。站間協(xié)同的層次是影響時頻同步的重要因素。

多平臺協(xié)同可以分成基于任務(wù)規(guī)劃的協(xié)同、基于參數(shù)的協(xié)同以及基于樣本的協(xié)同三個層次。不同的協(xié)同層次對同步的要求不同?；谌蝿?wù)的協(xié)同層次比較高，可實現(xiàn)性較好，對干擾站之間沒有同步的要求?；趨?shù)的協(xié)同只需要傳輸參數(shù)不需要傳送樣本，這種協(xié)同方式對各站之間同步需求較為寬松，較容易實現(xiàn)?；跇颖镜膮f(xié)同干擾傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，對數(shù)傳要求高，最重要的是基于干擾引導(dǎo)的快速性和信號樣本傳輸?shù)囊?，這種方式對同步要求極為苛刻，實現(xiàn)難度極大。

為了獲取高精度的時頻同步，有兩個關(guān)鍵點需要考慮。首先是高穩(wěn)定的本地振蕩器，它的短期穩(wěn)定度對于時頻保持起著至關(guān)重要的作用；其次是時頻比對技術(shù)，它可以獲取高精度的時間間隔，是時頻同步的基礎(chǔ)。

頻率同步可采用原子鐘作為基準(zhǔn)頻率參考源。銣原子頻標(biāo)準(zhǔn)確度在1×10-11左右，穩(wěn)定度在1×10-12左右。將DDS技術(shù)和PLL技術(shù)相結(jié)合，以原子鐘作為輸入?yún)⒖荚矗梢缘玫较辔辉肼暫头€(wěn)定度較為理想的基準(zhǔn)頻率源。

時間同步可在各站分別設(shè)置高穩(wěn)定原子鐘，各自作為頻率源基準(zhǔn)，并獨立形成時間基準(zhǔn)和時序，通過微波傳輸鏈路對時間基準(zhǔn)定期進行比對和動態(tài)校正。同時為了實現(xiàn)相干干擾，平臺之間需要進行樣本傳輸，因此平臺之間需要建立微波鏈路進行樣本傳輸。

3.2 多平臺協(xié)同偵察告警技術(shù)

艦載電子對抗系統(tǒng)偵察告警能力的提高可以從兩個方面進行：提高檢測概率和提高分選識別成功率。提高檢測概率利用同時多波束、數(shù)字信道化檢測、跨信道檢測和參數(shù)編碼等技術(shù)來完成。而分選識別成功率的提高需要利用輻射源空間位置不能瞬變的特點，通過多平臺的協(xié)同定位，利用空間位置信息實現(xiàn)輻射源信號的快速分選和目標(biāo)確認，從而提高截獲概率。

1）基于空間位置的信號分選和目標(biāo)識別技術(shù)

盡管反艦導(dǎo)彈和X47-B具備快速的機動能力，且雷達具有波形捷變和LPI 特性，但只要其發(fā)射信號，不管波形多么復(fù)雜，偵察系統(tǒng)都可能基于位置信息來發(fā)現(xiàn)它的存在?；谶@個理論，可設(shè)計一種基于空間位置的信號分選和目標(biāo)識別技術(shù)。利用PDW、識別特征參數(shù)、信號的細微特征、波形相關(guān)信息實現(xiàn)脈沖配對配對。配對成功以后結(jié)合多站協(xié)同定位方式將滿足一定要求的點進行點跡聚類，聚類成功以后就能夠基于位置進行信號的分選和識別，分選成功以后如果需要干擾，就可以進行快速的干擾引導(dǎo)。

圖2 基于目標(biāo)位置的雷達信號偵察分選流程

2）基于多站協(xié)同的定位技術(shù)

對多艦電子對抗系統(tǒng)而言，實現(xiàn)協(xié)同定位的方法有很多，計算簡單、定位速度快的時差測向定位技術(shù)成為了首選。這種方法定位精度主要取決于時間同步精度和平臺定位精度。時間同步精度利用導(dǎo)航衛(wèi)星共視法以做到20ns 以內(nèi)，平臺定位精度也可以通過GPS/北斗定位到5m 以內(nèi)，因此可以選用時差測向技術(shù)實現(xiàn)快速、高精度的定位。對于反艦導(dǎo)彈而言，其射程一般在300km 以內(nèi)，末制導(dǎo)的距離更是在50km 以內(nèi)，因此對于干擾末制導(dǎo)雷達來說，只要艦艇上的偵察告警接收機在方位、距離向50km 內(nèi)具備高精度的協(xié)同定位的能力即可。根據(jù)仿真結(jié)果，在方位、距離向50km 范圍內(nèi)3 站時差定位精度足夠達到5%R。

3.3 多平臺協(xié)同干擾決策和資源分配

多平臺偵察干擾資源更加豐富，需要重點解決多站協(xié)同干擾決策和干擾資源優(yōu)化配置問題。首先要利用截獲的威脅信號的特點分析威脅輻射源態(tài)勢，做出威脅輻射源的優(yōu)先級排序，然后根據(jù)威脅輻射源態(tài)勢以及干擾資源的狀態(tài)按照最優(yōu)的干擾組合方式分配干擾資源，并結(jié)合偵察信息和雷達數(shù)據(jù)庫分析威脅輻射源的抗干擾措施、工作模式、體制以及數(shù)據(jù)融合中心處理特點等從干擾樣式數(shù)據(jù)庫中選擇最佳干擾樣式，最后控制多平臺干擾機的協(xié)同干擾時序，從而實現(xiàn)對威脅輻射源的有效干擾。如圖3所示。

圖3 多艦協(xié)同干擾資源配置流程

圖4 3部干擾機對抗1部雷達

圖5 3部干擾機對抗2部雷達

圖6 末制導(dǎo)雷達有源探測區(qū)和無源探測區(qū)

1）輻射源威脅優(yōu)先等級排序

快速而準(zhǔn)確地判別各輻射源的威脅等級是高效合理利用干擾資源的保證。目前對輻射源威脅等級判別的方法有多種，其中最主要的方法是首先根據(jù)偵察裝備獲取的輻射源參數(shù)，與事先存進數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)相比較，識別出輻射源類型，然后再根據(jù)結(jié)果判定輻射源威脅等級。

對于威脅等級的計算目前國際上尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般只是采用經(jīng)驗方法，如根據(jù)直觀分析直接定義為高、中、低三類；或只根據(jù)輻射源載頻、重頻、脈寬等參數(shù)計算而沒有充分考慮當(dāng)前輻射源工作狀態(tài)等。這些描述直觀、易于理解，但存在界限模糊、層次不清晰、準(zhǔn)確程度較差等缺點。因此，根據(jù)艦艇編隊多平臺協(xié)同的特點，綜合考慮輻射源的距離、重頻、載頻、脈寬、工作模式等信息，合理準(zhǔn)確地進行威脅輻射源威脅等級排序。

2）干擾資源分配方法

艦艇平臺面臨的主要威脅是反艦導(dǎo)彈，其末制導(dǎo)一般都具有單脈沖角度跟蹤能力，單平臺的電子對抗系統(tǒng)難以對其形成有效干擾。因此，干擾資源分配的原則是一部雷達至少由兩部干擾機進行干擾。當(dāng)只有一個輻射源時，多部干擾機同時對其干擾。當(dāng)有多部雷達時，需要先根據(jù)威脅等級、威脅輻射源工作模式等信息進行分配，威脅等級高的分配的干擾時間和干擾機數(shù)目多，威脅等級低的相對減少。

以3 部干擾機為例，對抗1 到3 部雷達的示意圖如下所示。

如上圖所示，當(dāng)雷達1的威脅等級高于雷達2，且通過數(shù)據(jù)庫得到雷達1的抗干擾能力強于雷達2時，3 部雷達都干擾雷達1，其中2 部干擾機以分時的方式干擾雷達2。

當(dāng)協(xié)同干擾機無法準(zhǔn)確識別多個威脅輻射源時，可將其看作一個威脅輻射源，此時如果通過在線的威脅識別準(zhǔn)則判定其為高等級威脅，為了達到較好的干擾效果，需要對此輻射源分配較多的干擾資源，即通過預(yù)先設(shè)計的干擾策略達到較理想的干擾效果。

3.4 多平臺協(xié)同威脅目標(biāo)對抗技術(shù)

反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭具備主動和被動跟蹤兩種工作模式。主動跟蹤模式下，反艦導(dǎo)彈采用單脈沖測角技術(shù)跟蹤目標(biāo)的方位信息，傳統(tǒng)的單平臺干擾方式對抗角度跟蹤的能力有限。同時，現(xiàn)代反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達具備被動跟蹤能力，末制導(dǎo)雷達優(yōu)先跟蹤真實目標(biāo)，在被干擾無法跟蹤真實目標(biāo)時，轉(zhuǎn)入跟蹤干擾源。雷達的主動工作和被動跟蹤是同時進行的，在有效探測區(qū)進行有源主動探測，在遠區(qū)清潔區(qū)取波門對干擾源進行被動跟蹤。被動跟蹤模式下，干擾源就處在了對方火力之中，有被攻擊的危險。

因此對于具備主動和被動跟蹤兩種工作模式的反艦導(dǎo)彈，需要艦艇編隊中的多個平臺協(xié)同干擾，既能夠有效地保護我方目標(biāo)，又能夠防止反艦導(dǎo)彈的火力攻擊，即在破壞其主動跟蹤能力的同時需要降低其被動跟蹤的效果。

不管是主動跟蹤和被動跟蹤，其依靠的都是角度跟蹤能力。只要能夠欺騙或者破壞反艦導(dǎo)彈的角度跟蹤，就能夠?qū)崿F(xiàn)反艦導(dǎo)彈的有效對抗。利用多平臺的優(yōu)勢，可以采用多平臺非相干干擾和相干干擾兩種方式。其中多平臺協(xié)同非相干干擾較易實現(xiàn)。

多平臺協(xié)同非相干干擾對抗反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達雷達可以考慮采用多平臺閃爍干擾樣式。閃爍干擾大致可分為三種：同步閃爍干擾、異步閃爍干擾和閃爍拖引干擾。

1）同步閃爍干擾

其中同步閃爍干擾對干擾源之間的同步精度要求較高，需要多個干擾源按照嚴格的時序關(guān)系對雷達進行干擾。

2）異步閃爍干擾

異步閃爍干擾是指多個干擾源按照自己的閃爍規(guī)律對雷達進行照射，不需要像同步閃爍一樣具備嚴格的同步關(guān)系。

3）閃爍拖引干擾

實施閃爍拖引干擾需要多臺干擾機，相鄰兩干擾機都處于一個較合適的位置（雷達主瓣波束內(nèi)），各干擾機按照一定的時序進行開關(guān)，使雷達的跟蹤角度逐漸往一個方向偏開，最終達到一個比較好的角度欺騙效果。

4 多平臺協(xié)同相干干擾對抗末制導(dǎo)雷達

波前扭曲干擾技術(shù)是目前工程應(yīng)用中的最主要的相干干擾角度欺騙技術(shù)。如圖7所示，敵方雷達發(fā)射的探測脈沖被干擾站1 接收，干擾站1 將接收到的信號傳輸給干擾站2 由干擾站2 輻射出去。干擾站2 接收到的探測脈沖被移相180°之后傳送給干擾站1，由干擾站1輻射出去。由下圖可見，兩個信號走過的路徑完全相同，因此可以在敵方雷達處進行相干疊加。由于其中一路信號被反相，兩路信號在敵方雷達處的波前就產(chǎn)生了扭曲，從而產(chǎn)生引偏角度θ。

圖7 波前扭曲角度欺騙示意圖

波前扭曲干擾的使用有3個限制：

1）兩個干擾站必須嚴格同步；

2）兩個干擾站必須在對方雷達波束之內(nèi)；

3）由于反相發(fā)射兩個信號，所以在輻射源天線處產(chǎn)生零位，因此需要極高的功率才來克服目標(biāo)回波。

第2 個要求限制了兩個干擾站之間的距離。因此，現(xiàn)在工程上應(yīng)用成功的波前扭曲技術(shù)都用在飛機上，將兩個干擾單元放在飛機翅膀的兩端，由于飛機相對于雷達覆蓋范圍來講非常小，因此翅膀兩端的干擾單元必定處于敵方雷達波束內(nèi)，可以獲得較好的波前扭曲干擾效果。在艦艇應(yīng)用時需要根據(jù)艦艇編隊之間的距離和外部傳感器（雷達）給予的反艦導(dǎo)彈或者敵方雷達的距離來解算角度關(guān)系，如圖8所示。

圖8 干擾站與反艦導(dǎo)彈角度關(guān)系

假設(shè)根據(jù)數(shù)據(jù)庫匹配信息可以得到敵方雷達的主波束寬度為β，根據(jù)上圖，兩個干擾站夾角為2θ=2×atan（0.5D/r），如果β＞2θ，則可以采用波前扭曲干擾。

圖9為夾角2θ=1°，干信比20dB 時，兩個干擾站發(fā)射的干擾信號相位差從160°～178°變化時，雷達測角誤差變化情況?？梢姡S著相位差越接近180°，雷達引偏角越大，干擾效果越好，反之干擾效果會急劇下降。同樣地，當(dāng)兩個干擾源發(fā)射的干擾信號幅度比越接近1，干擾效果越好，幅度相差越大干擾效果越差。因此，波前扭曲干擾要求精確控制兩個干擾源的幅度和相位，這對時頻同步提出了極為苛刻的要求，難度和風(fēng)險非常大。

圖9 站間干擾信號幅度比和相位差對干擾效果的影響

5 結(jié)語

本文主要論述了艦載電子對抗作戰(zhàn)裝備在對抗新型反艦導(dǎo)彈和新型無人機方面的不足，通過艦艇編隊協(xié)同作戰(zhàn)，根據(jù)需求將多個分立干擾站迅速構(gòu)建成網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同對抗系統(tǒng)，提升海上編隊體系對抗能力。

艦艇編隊協(xié)同電子對抗技術(shù)未來主要應(yīng)用方向包括：

1）針對敵方反艦導(dǎo)彈攻擊，可有效掩護我方平臺的同時，保護所在艦艇編隊免受導(dǎo)彈的攻擊，有效降低敵方反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能。

2）針對未來的新型攻擊無人機，通過艦艇編隊多平臺協(xié)同，達到對其迅速準(zhǔn)確告警和行之有效的干擾。同時通過開展多平臺協(xié)同對抗研究，可為構(gòu)建海上編隊一體化作戰(zhàn)體系建設(shè)奠定基礎(chǔ)。