一种网络化电子防空反导系统及作战效能评估

【摘要】基于精确制导武器的高抗干扰性能，提出了基于信息系统的网络化电子防空反导系统，详细描述了电子防空系统网络化构成和数据信息流在电子防空系统中的运用。通过对比评估，分析网络化电子防空的作战效能，计算结果表明，基于网络的电子防空反导系统可以大大提高电子战装备的作战效能。

【关键词】电子防空;精确制导;指挥控制网;作战效能

1.引言

未来的空袭作战中，战场更加透明、作战节奏迅速、电子干扰环境复杂，给防空反导作战来带严峻考验。为了应对更加复杂的战场环境、对抗更加多元的空袭力量，完成更加繁重的防反任务，防空反导系统必须整合现有的各种防空武器装备和反导武器系统，构建由“软杀伤”电子战力量和“硬杀伤”拦截武器共同组成的一体化网络防空反导系统。有诸多文献对基于“硬杀伤”的网络化反导系统进行了较为深入的研究[1～5]，但对电子防空如何进行网络化设置却没有太多的文献进行分析。文献[6]中对区域防空网络化作战中战术数据链的应用情况进行了分析，没有设计电子战力量的配置;文献[7]对噪声干扰样式下导弹作战效能的评估模型进行了研究，对于电子战力量的网络化应用涉及较少。本文以基于GPS制导的战术导弹为例，提出电子战力量的网络化应用模式，并对网络化电子防空的作战效能进行评估。

2.网络化电子防空反导系统构成

美军为了提高GPS制导导弹的抗干扰性能，在导弹上采用了多种抗干扰技术，如时（频）域滤波技术、自适应天线技术、幅/相对消技术等等[8，9]。这些技术极大的提高了GPS制导导弹的抗干扰性能，在理想情况下，自适应天线可使GPS接收机的抗干扰性能提高40～50dB;波音公司改进型联合直接攻击弹药（JDAM）采用的就是自适应天线技术，共有4根天线组成的半球形天线阵;战斧巡航导弹Block Ⅳ的GPS天线是由5根天线组成的天线阵。正是由于GPS制导抗干扰性能的大幅提高，单纯的利用一台或几台电子战干扰装备是难以实现有效的干扰敌来袭导弹的。

基于网络的电子防空反导体系就是依托一体化防空反导信息系统，将电子战系统和防空反导预警侦察系统、指挥控制系统、联合数据网络有机联接起来，形成信息共享、功能联动和行动协同的防空反导作战体系，其逻辑组成如图1所示。

图1 基于网络的电子防空反导体系逻辑组成

预警侦察系统是电子防空反导作战的情报侦察和监视系统，由陆、海、空、天各个领域的传感器组成，作为电子防空作战的信息源，为电子战系统实施干扰、欺骗等作战行动提供准确、实时、可靠的预警情报信息。根据组织层次不同，预警侦察系统包括国家预警侦察系统、战区预警侦察系统和战术预警侦察系统。根据空间位置，预警侦察系统包括陆基/海基预警侦察系统、空基/临近空间侦察预警系统和天基预警侦察系统。陆基/海基预警侦察系统主要有各种地面和舰载雷达探测系统、光电探测系统组成;空基/临近空间侦察预警系统和天基预警侦察系统组要有各种高空侦察机、无人侦察机、高空侦察飞艇、高空侦察气球以及空中预警机等组成;天基预警侦察系统主要由各型预警卫星、侦察卫星、遥感卫星及其通信与中继卫星组成。

指挥控制系统是有各级防空反导作战指挥控制系统及其联结关系所构成的具有指挥、控制和协同关系的网络系统。在网络化电子防空反导作战体系中，指挥控制系统负责接收预警侦察系统传递来的预警侦察信息，并对信息进行融合处理，决策判断，定下作战决心，通过联合数据网下达作战指令，指挥电子战系统实施干扰、欺骗等作战行动。在网络化电子防空反导体系中，指挥控制系统作为神经中枢和核心，整合了有线、无线、卫星通信等通信资源，共享作战信息和决策信息，通过提高电子防空作战指挥员对战场态势的共同认知，进一步提高电子防空作战效能。

电子战系统是网络化电子防空反导体系的直接作战终端，为电子防空作战行动提供各种电子对抗手段。电子战系统根据指挥控制系统的电子对抗指令，对来袭目标实施电子毁伤、信号干扰、信号欺骗和电磁压制等作战行动。目前，防空反导作战的主要防反目标是精确制导导弹。针对精确制导导弹，在导弹飞行的中段、末端实施有效地电子干扰，影响目标制导精度，使来袭导弹偏离既定航线，是电子防空的主要作战样式。通过网络化配置电子战系统，使各种电子对抗装备协同工作，在频段、功率、作用距离和对抗原理上优势互补，形成整体联动的电子防空态势，提升防空反导作战效能。

图1中还有一个联合数据网，这并不是一个实体的网络，而是一个集数据收集、处理、分发的系统。复杂电磁环境下的信息作战，各种数据纷繁复杂，如果不能在海量数据中分析出有效的信息，势必会极大影响信息作战的效果。

图2 网络化电子防空数据信息流逻辑图

利用网络化优势，电子防空系统在作战中可以实现部队部署的分散化，利用信息流动代替物质流动，提高信息作战准确度、作战指挥速度和作战质量，使电子信息武器的作战效能得到充分发挥。图2所示为网络化电子防空数据信息流逻辑图，从图中可知，基于信息系统的战场数据传输网络是电子防空网络化的基础，在防空反导系统发挥最大作战效能中发挥了至关重要的作用。

3.网络化电子防空反导系统作战效能评估

由于网络化电子防空反导系统中装备的型号各异，不同的电子信息系统、不同的战技指标、不同的信息作战效能给网络化电子防空反导系统联合信息作战效能的定量评估增加了复杂性。按照一般系统的评估步骤，既要预测来袭目标的飞行规律，又要描述网络化电子防空反导系统联合作战的指挥模式，还要考虑大量随机事件和随机过程，显然过于复杂。通过上节对网络化电子防空反导系统的详细分析可知，其信息作战能力提高的关键是：在信息资源实时共享的基础上，实现了多型电子防空反导系统的集中指挥和实时电子干扰。在作战想定模式下，运用概率论对比作战效能的评估方法给出网络化电子防空反导系统作战效能的评估结果，其步骤分为两步：①评估指标确定;②对比分析。

3.1 评估指标确定

以导弹脱离真实航线的概率（P）为最终评估指标，下级指标可分为可靠性概率（P1）、探测概率（P2）、可干扰率（P3）、可干扰条件下的有效干扰概率（P4）和有效干扰条件下的导弹偏离率P5。

导弹脱离真实航线概率是指电子防空系统有效干扰目标后，制导导弹脱离真实航线的概率，有：

式中，P1为可靠性概率，是指该系统执行任务过程中的各参战系统有效发挥作用的程度，与预警探测系统可靠性P11、指挥控制系统可靠性P12和电子战系统可靠性P13有关，且有。

P2为探测概率，预警侦察系统在作战中发现进袭目标与来袭目标总数之比，与各预警侦察系统发现概率有关，设雷达侦察概率P21、预警侦察飞机侦察概率P22和探测卫星侦察概率P23，则有。

P3为可干扰概率，是指导弹飞行时进入该电子战干扰区域的概率。在形成电子防空网络后，如果导弹受到某个电子战干扰后其飞行路线发生偏离，由于战场强大的信息网络，那么该导弹再次进入下一个干扰区域的概率会增加。

P4为可干扰条件下的有效干扰概率。在制导导弹进入电子防空系统后，由于存在遮挡、电波传播等因素的影响，电子战系统并不一定会有效的压制GPS信息，而是存在一个概率。

P5为有效干扰条件下导弹偏离航线概率。由于GPS制导导弹即使在被干扰后，当导弹飞离干扰区域后重新搜索GPS卫星，制导导弹仍可能搜寻到真实目标信息并实施有效打击。除非导弹飞离干扰区域后已来不及获得GPS信息并进行修正装订数据。需要指出的是，如果形成电子防空网络，导弹受到一定数量的电子防空系统有效干扰后必然会偏离航线，设有n个电子防空系统，最小受到m个系统干扰后导弹无法获得GPS信息，则有。

3.2 对比评估分析

如图3所示为一个网络化区域电子防空反导系统，由3个电子作战单元（F1、F2、F3）构成电子防空网，指挥控制中心C1构成信息网络，预警探测系统由分布于地面、空中和天基探测设备组成。

图3 区域电子防空反导网络示意图

设定来袭目标为GPS巡航导弹，电子防空干扰距离为A到B全段。由文献[10]可知，电子战干扰有效区为一圆形区域，如图3所示。设定来袭目标能够被侦测到，各参战装备完好且已进入电子防空网络，即P1、P2都为1;进入电子干扰区域的概率，第二次进入电子干扰区域的概率，第三次进入电子干扰区域的概率;有效压制的概率为0.8，导弹在有效干扰后偏离的概率为0.6。

（1）单个电子战系统作战时

当GPS巡航导弹进入AB段时，仅有电子战系统F1探测到目标且参与干扰，选择目标进行干扰;则导弹偏离概率。

（2）网络化电子反导系统作战时

导弹在AB段飞行过程中，由于预警探测信息共享，整个电子防空网络的干扰设备都可以同时开机实施干扰，但由于干扰距离及被地方反辐射武器发现的威胁，这并非最佳的作战方案。当预警探测信息获得导弹飞行状态信息后，指控中心指挥距其最近的电子干扰战实施干扰，同时探测导弹状态信息是否发生改变，指挥第二个电子防空系统参与干扰，以此类推。这样可以发挥电子防空网络化的最佳优势。当然，如果多个电子防空系统都可以实施有效干扰时，如图3中电子干扰系统F1和F2存在重叠的干扰区域，指控中心可以根据需要指挥多个电子防空系统参与干扰。下面计算多次干扰后导弹偏离航线的概率。

两个电子防空系统实施有效干扰：

三个电子防空系统实施有效干扰：

计算结果表明，即便在其他条件概率相等的情况下，网络化电子防空系统在实施有效干扰后使得导弹偏离航线的概率大为增加。相对于单个系统分散作战其作战效能提高数倍。在上述计算网络化电子防空系统中预设的各概率值只是为了说明网络化电子防空的优势，真实的概率值需要依据深入的研究才能得出，如导弹在不同电子战区域的可干扰概率值，在不同的作战区域内应该是互为条件概率的，其计算和分析过程也将是非常复杂的。

4.结束语

防空反导作战不仅包含“硬杀伤”的反导系统，同时还包括基于“软杀伤”的电子防空系统。由于目前制导导弹的抗干扰性强，对其实施有效的干扰显得非常困难。基于此，本文提出了基于信息系统的网络化电子防空反导系统，并就其组成结构、数据信息流逻辑给出详细的阐述。同时给出评估指标，综合评估了网络化电子防空系统的作战效能，并通过计算表明了网络化模式对提高电子防空系统反导作战效能的重要性。

参考文献

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[10]冯小平，李鹏，杨绍全.通信对抗原理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009：212-219.

作者简介：

姚宏林（1974—），男，硕士，副教授，主要从事信息安全教学与研究。

吴忠望（1979—），男，博士，讲师，主要从事信息安全教学与研究。

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