陳紅偉，張 寧

（北京機(jī)電工程研究所，北京100074）

0 引言

近幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)表明，如果制導(dǎo)武器對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境適應(yīng)性差，設(shè)計(jì)的精度再高，也難以發(fā)揮應(yīng)有的作戰(zhàn)效能。本文從精確制導(dǎo)武器視角深入研究環(huán)境中各種干擾影響因素及其對(duì)武器裝備的影響，按干擾影響程度給出戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境分類分級(jí)的量化表征，從而為武器裝備的研制和試驗(yàn)鑒定提供依據(jù)，以提高精確制導(dǎo)武器在戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)使用效能。

1 戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境干擾強(qiáng)度表征方法

戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境干擾強(qiáng)度的表征方法就是按照戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中人為干擾對(duì)精確制導(dǎo)系統(tǒng)的影響程度，對(duì)人為干擾環(huán)境強(qiáng)度進(jìn)行描述。人為干擾對(duì)精確制導(dǎo)系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在檢測(cè)、識(shí)別和跟蹤方面，在精確制導(dǎo)系統(tǒng)的搜索階段，人為干擾在目標(biāo)周圍形成假目標(biāo)，進(jìn)而影響或干擾精確制導(dǎo)系統(tǒng)的識(shí)別性能，降低目標(biāo)選擇概率，其影響程度取決于假目標(biāo)與真實(shí)目標(biāo)之間特征的相似程度；在跟蹤階段，人為干擾主要是采用較大功率干擾壓制，淹沒(méi)真實(shí)目標(biāo)信號(hào)，并通過(guò)機(jī)動(dòng)規(guī)避，使跟蹤點(diǎn)偏移，進(jìn)而影響精確制導(dǎo)系統(tǒng)的檢測(cè)性能和跟蹤性能，其影響程度取決于干擾與目標(biāo)的干信比。

從干擾對(duì)精確制導(dǎo)系統(tǒng)影響程度分析，理論上任何干擾均可由干信比和相似性兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行量化表征，然而作戰(zhàn)使用中往往同時(shí)釋放多種樣式的干擾構(gòu)成復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)干擾環(huán)境，干擾復(fù)雜度也是一個(gè)重要影響因素。因此，本文采用相似性、干信比、復(fù)雜度三個(gè)指標(biāo)構(gòu)成一個(gè)三維坐標(biāo)系，來(lái)描述戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境干擾強(qiáng)度的量化表征，如圖1所示。

在實(shí)施構(gòu)建干擾環(huán)境強(qiáng)度時(shí)，由于被保護(hù)目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積大小不同或干擾戰(zhàn)術(shù)使用方式不同，那么對(duì)精確制導(dǎo)系統(tǒng)的干擾效果就不同，干擾環(huán)境強(qiáng)度也就不一樣，如同一個(gè)等效輻射功率的有源干擾機(jī)，其干擾樣式相同，被保護(hù)的目標(biāo)是大中型艦船或中小型艦船，干擾環(huán)境強(qiáng)度將會(huì)不一樣。

由于不同干擾設(shè)備（如基本型和改進(jìn)型兩種箔條干擾設(shè)備）在模擬干擾特性方面存在差異，即使在完全相同的戰(zhàn)術(shù)使用方式下，改進(jìn)型的箔條干擾環(huán)境對(duì)精確制導(dǎo)系統(tǒng)的影響比基本型更嚴(yán)重，但由于這種影響因素不是主要因素，而且這種差異對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)干擾環(huán)境等級(jí)的量化表征的貢獻(xiàn)度并不大，只是作為一個(gè)顯而易見(jiàn)的條件。本文從精確制導(dǎo)系統(tǒng)的視角出發(fā)，抓住主要影響因素以及對(duì)在戰(zhàn)術(shù)使用過(guò)程中干擾與目標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，提出干擾環(huán)境強(qiáng)度的量化表征方法。

圖1 人為干擾強(qiáng)度量化示意圖

2 人為干擾強(qiáng)度的量化表征

2.1 無(wú)源干擾的量化表征

無(wú)源干擾主要包括箔條干擾、角反射器干擾等，在干擾環(huán)境等級(jí)表征時(shí)，角反射器干擾與箔條干擾是相同的。本文以質(zhì)心式箔條干擾為例進(jìn)行環(huán)境等級(jí)表征，質(zhì)心式箔條干擾分布在艦船目標(biāo)周圍，并同艦船目標(biāo)一起位于雷達(dá)導(dǎo)引頭的角分辨單元和距離檢測(cè)波門內(nèi)，箔條云與艦船目標(biāo)信號(hào)混疊在一起，形成混合體目標(biāo)，如圖2所示。陰影部分為箔條云與艦船目標(biāo)的混合體，其能量中心偏向于干擾，且干擾與艦船能量差別越大，能量中心偏離程度就越大，雷達(dá)導(dǎo)引頭跟蹤混合體的能量中心時(shí)，形成質(zhì)心干擾效應(yīng)。

圖2 質(zhì)心式箔條與艦船混合體示意圖

由于風(fēng)等自然環(huán)境因素造成箔條云移動(dòng)，同時(shí)艦船也會(huì)選擇機(jī)動(dòng)規(guī)避，如圖3所示。艦船能量中心與箔條云能量中心之間的距離逐漸增大，艦船信號(hào)逐漸從被覆蓋的混合體中露出來(lái)。

箔條云與艦船目標(biāo)信號(hào)寬度反映了導(dǎo)彈來(lái)襲方向上箔條云與艦船尺寸的大?。磸较虺叽纾?，在導(dǎo)彈方位分辨單元內(nèi)，箔條云或艦船徑向尺寸上重疊程度反映了在導(dǎo)彈來(lái)襲方向上的距離關(guān)系，重疊部分構(gòu)成了回波信號(hào)的混合體，理論上反艦導(dǎo)彈可根據(jù)未重疊部分的信號(hào)特征，在一定條件下有可能檢測(cè)出艦船目標(biāo)。可見(jiàn)，箔條干擾與艦船回波信號(hào)的混合程度基本表征了箔條干擾環(huán)境的強(qiáng)弱程度。

圖3 箔條與艦船混合體分離過(guò)程示意圖

箔條干擾彈發(fā)射的位置、氣象條件、艦船的機(jī)動(dòng)規(guī)避等因素，導(dǎo)致雷達(dá)導(dǎo)引頭觀測(cè)到的箔條云對(duì)艦船的混合程度不同，箔條干擾環(huán)境強(qiáng)度也就不同，因此箔條干擾強(qiáng)度可采用干擾與目標(biāo)的徑向尺寸重合度進(jìn)行表征，即箔條云與艦船目標(biāo)徑向重合部分的尺寸同艦船目標(biāo)徑向總長(zhǎng)度的比值：

式中，Jch是箔條干擾徑向尺寸重合度，Δc＝ct-c′表示雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)的箔條與艦船回波信號(hào)的重合部分，ct表示雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)的艦船回波信號(hào)徑向尺寸，c′表示雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)的艦船可識(shí)別部分的尺寸。

由于箔條云運(yùn)動(dòng)和艦船的機(jī)動(dòng)規(guī)避，箔條云與艦船之間的距離關(guān)系是動(dòng)態(tài)變化的，進(jìn)而箔條云與艦船的信號(hào)重合部分也在動(dòng)態(tài)變化，因此在度量箔條干擾環(huán)境強(qiáng)度時(shí)，按照箔條干擾的技術(shù)指標(biāo)，箔條彈散開形成箔條云后，干擾與艦船目標(biāo)回波信號(hào)之間的最大徑向尺寸重合度進(jìn)行量化表征。

對(duì)于質(zhì)心式箔條干擾環(huán)境，由于艦船本身的徑向尺寸不同，即使徑向尺寸重合度相同，混合體外的可識(shí)別部分也不相同。例如，徑向尺寸重合度為70%時(shí)，若艦船的徑向尺寸為100m，則可識(shí)別部分的尺寸為30m，若艦船的徑向尺寸為80m，則可識(shí)別部分的尺寸變?yōu)橹挥?4m。對(duì)于相同性能的雷達(dá)導(dǎo)引頭，艦船露出的可識(shí)別部分尺寸越大就越容易識(shí)別，可以看出，相同的徑向尺寸重合度對(duì)于不同徑向尺寸的艦船目標(biāo)干擾效果是不相同的。因此，在構(gòu)建不同干擾環(huán)境強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的典型目標(biāo)尺寸進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2 有源干擾的量化表征

有源干擾主要包括舷外有源干擾、艦載有源干擾等，有源干擾通過(guò)釋放較大功率信號(hào)進(jìn)行壓制干擾，或在轉(zhuǎn)發(fā)的假目標(biāo)信號(hào)中調(diào)制特征信息，模擬艦船特征進(jìn)行欺騙干擾。由于舷外有源干擾與艦船之間有一定的距離和角度，減少了與艦上其它用頻設(shè)備之間的相互干擾，同時(shí)在戰(zhàn)術(shù)使用時(shí)降低了對(duì)艦船快速機(jī)動(dòng)規(guī)避的要求，舷外有源干擾成為反艦導(dǎo)彈的主要有源干擾樣式。

反艦導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭常采用恒虛警檢測(cè)方法，信號(hào)檢測(cè)時(shí)通過(guò)設(shè)置目標(biāo)和背景檢測(cè)單元，依據(jù)背景框單元信號(hào)平均功率自適應(yīng)調(diào)整目標(biāo)的檢測(cè)門限，當(dāng)舷外有源干擾轉(zhuǎn)發(fā)假目標(biāo)信號(hào)數(shù)量較少時(shí)，恒虛警檢測(cè)背景單元信號(hào)平均電平較低，使檢測(cè)門限較低，這時(shí)雷達(dá)導(dǎo)引頭能夠檢測(cè)到假目標(biāo)信號(hào)和艦船目標(biāo)回波信號(hào)，假目標(biāo)起到欺騙作用；當(dāng)假目標(biāo)數(shù)量較多（如脈沖前后沿相連）時(shí)，形成密集假目標(biāo)干擾，這些密集的假目標(biāo)信號(hào)提高了背景單元信號(hào)平均電平，恒虛警檢測(cè)自適應(yīng)提高了檢測(cè)門限，使艦船目標(biāo)回波信號(hào)在檢測(cè)門限以下，導(dǎo)致難以檢出艦船目標(biāo)回波信號(hào)，此時(shí)密集假目標(biāo)起到壓制干擾效果，如圖4所示。由于舷外有源干擾是由被攻擊艦船本體發(fā)射，通過(guò)裝定參數(shù)，使模擬的時(shí)域、頻域特征接近艦船信號(hào)特征，其對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的影響因素主要是干擾信號(hào)功率的大小。

圖4 舷外有源干擾信號(hào)干擾原理示意圖

由于舷外有源干擾轉(zhuǎn)發(fā)的多假目標(biāo)信號(hào)在時(shí)間上覆蓋了艦船回波信號(hào)，使虛假目標(biāo)信號(hào)與艦船回波信號(hào)疊加在一起，導(dǎo)致雷達(dá)導(dǎo)引頭難以將艦船信號(hào)從混合信號(hào)中分離出來(lái)，因而無(wú)法提取出艦船特征。因此在描述舷外有源干擾環(huán)境時(shí)，應(yīng)與被保護(hù)的艦船大小相結(jié)合，僅僅考慮舷外有源干擾等效輻射功率是不完整的。例如1kW 的舷外有源干擾保護(hù)200m2的艦船構(gòu)成的干擾環(huán)境與保護(hù)10000m2的艦船構(gòu)成的干擾環(huán)境是完全不同的，則僅僅說(shuō)1kW 的舷外有源干擾環(huán)境是沒(méi)有意義的。舷外有源干擾等效輻射功率與艦船回波信號(hào)功率之比才能夠真實(shí)反映舷外有源干擾的影響程度，對(duì)于相同RCS大小的艦船目標(biāo)，舷外有源干擾等效輻射功率越高，對(duì)艦船回波信號(hào)壓制比就越高，舷外有源干擾環(huán)境也就越嚴(yán)酷。

由于舷外有源干擾在艦船目標(biāo)周圍，二者之間距離差異相對(duì)于反艦導(dǎo)彈的距離可以忽略，因此，可以采用舷外有源干擾等效輻射功率與艦船反射的雷達(dá)導(dǎo)引頭信號(hào)功率比值作為衡量舷外有源干擾環(huán)境等級(jí)的主要指標(biāo)，即：

式中，JSB是舷外有源干擾等效輻射功率與艦船反射導(dǎo)引頭信號(hào)功率比，Ex是舷外有源干擾等效輻射功率，Er＝PtG／（4πR2）是雷達(dá)導(dǎo)引頭照射到艦船的入射功率（Pt是雷達(dá)導(dǎo)引頭的發(fā)射功率，G 是雷達(dá)導(dǎo)引頭的天線增益，R 是雷達(dá)導(dǎo)引頭探測(cè)距離），σt是雷達(dá)導(dǎo)引頭可探測(cè)的艦船目標(biāo)RCS。

式（2）可知，JSB大小不僅與艦船的RCS有關(guān)，也與雷達(dá)導(dǎo)引頭的等效輻射功率、彈目距離等參數(shù)有關(guān)。對(duì)于不同發(fā)射功率的雷達(dá)導(dǎo)引頭在相同的彈目距離下，舷外有源干擾等效輻射功率與艦船信號(hào)功率比是不一樣的，雷達(dá)導(dǎo)引頭發(fā)射功率越大，JSB 就越?。煌瑯訌椖烤嚯x也影響JSB的大小，彈目距離越遠(yuǎn)，JSB則越大。因此采用JSB 來(lái)描述舷外有源干擾環(huán)境強(qiáng)度是不準(zhǔn)確的。

為便于客觀描述舷外有源干擾環(huán)境，采用雷達(dá)導(dǎo)引頭接收到的舷外有源干擾等效輻射功率與艦船RCS的比值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾環(huán)境的量化表征，即等效功率面積比：

式中，Jxpsb是舷外有源干擾等效功率面積比，Ex是舷外有源干擾等效輻射功率，σt是雷達(dá)導(dǎo)引頭可探測(cè)的艦船目標(biāo)RCS。

2.3 組合干擾的量化表征

無(wú)論是無(wú)源干擾的質(zhì)心式干擾或沖淡式干擾，還是有源干擾的壓制式干擾或欺騙式干擾，不同干擾樣式的干擾機(jī)理不相同，其干擾信號(hào)的壓制比和特征相似性也各有特點(diǎn)，因此在戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用中如何使用組合干擾、使用哪幾種干擾樣式進(jìn)行組合對(duì)抗，需要結(jié)合具體的戰(zhàn)情，各干擾之間戰(zhàn)術(shù)使用相互配合，選用有效的干擾組合樣式，提高干擾效果。

質(zhì)心式箔條或角反射器干擾與有源壓制干擾組合時(shí)，箔條或角反射器與艦船目標(biāo)形成混合體，理論上有源干擾信號(hào)可以覆蓋混合體以外艦船信號(hào)，增強(qiáng)了干擾效果；同樣，沖淡式箔條或角反射器干擾與有源欺騙干擾組合時(shí)，無(wú)源干擾假目標(biāo)與有源干擾假目標(biāo)拖引相結(jié)合，有源干擾拖引一段距離信號(hào)撤消后，無(wú)源干擾能夠保持欺騙的干擾效果，降低雷達(dá)導(dǎo)引頭目標(biāo)選擇的概率。

可見(jiàn)，兩種及以上干擾樣式組合使用時(shí)，不僅能夠彌補(bǔ)單一干擾的不足，提高單一干擾的概率，通過(guò)相互配合、充分發(fā)揮各干擾的優(yōu)勢(shì)，還可實(shí)現(xiàn)“1＋1＞2”的組合干擾作用。例如艦載有源欺騙干擾和沖淡式箔條干擾組合使用時(shí)，艦載有源干擾模擬多個(gè)虛假目標(biāo)，在實(shí)施距離拖引時(shí)，將雷達(dá)導(dǎo)引頭跟蹤點(diǎn)拖引至箔條干擾位置，沖淡式箔條模擬的虛假目標(biāo)實(shí)施了欺騙，提高了拖引效果，同時(shí)艦載有源欺騙干擾轉(zhuǎn)發(fā)的多個(gè)虛假目標(biāo)，干擾環(huán)境中虛假目標(biāo)數(shù)較多，提高干擾環(huán)境下目標(biāo)識(shí)別和選擇的難度。

由于海戰(zhàn)場(chǎng)人為干擾環(huán)境中，不同的干擾樣式組合使用，在戰(zhàn)術(shù)上互相配合，使干擾效果增強(qiáng)，但不同的組合干擾樣式之間配合對(duì)反艦導(dǎo)彈的影響機(jī)理不同，其綜合的干擾效果存在差異，難以評(píng)價(jià)某種干擾組合效果就一定優(yōu)于另一種干擾組合樣式，因此組合干擾之間不具有可比性。

無(wú)源干擾和有源干擾的量化表征是從精確制導(dǎo)系統(tǒng)的角度，分析干擾與目標(biāo)之間的主要影響因素。在組合干擾環(huán)境強(qiáng)度的量化表征中，干擾對(duì)精確制導(dǎo)系統(tǒng)的主要影響參數(shù)沒(méi)有改變，只是在戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用上相互配合，因此按照無(wú)源干擾和有源干擾的量化表征參數(shù)的組合可以對(duì)組合干擾環(huán)境進(jìn)行量化表征。

3 結(jié)束語(yǔ)

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境下干擾信號(hào)的強(qiáng)弱是相對(duì)目標(biāo)而言的，從不同的角度觀測(cè)，目標(biāo)和干擾具有不同的特性，且干擾的效果差異也較大。本文從精確制導(dǎo)技術(shù)角度提出了海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下人為干擾的量化表征方法，該技術(shù)是檢驗(yàn)反艦導(dǎo)彈戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下適應(yīng)能力、評(píng)價(jià)反艦導(dǎo)彈抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì)、提升干擾環(huán)境適應(yīng)能力的較為重要的前提?！?/p>

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