雷达网抗干扰效能评估方法研究
摘 要：雷达组网是现代战争中雷达作战运用的一个必然趋势，评估雷达网在现代战争中的抗干扰效能问题，对雷达装备的作战运用有着重要意义。为了评估雷达网的抗干扰效能，在研究分析雷达网抗干扰效能评估准则和现有的评估方法的基础上，提出了一种基于仿真的评估方法，对研究评估雷达网抗干扰能力具有一定的参考价值和指导意义。
关键词：雷达网；抗干扰；评估准则；电磁环境
中图分类号：TN95文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2008)07-029-04
Research of the Radar Net Anti-jamming Efficiency Evaluation Method
ZHANG Peifeng1,ZHAO Yongjun1,SHI Yinshui2
(1.Institute of Information Engineering,Information Engineering University,Zhengzhou,450002,China；
2.Air Defence Force Command Academy,Zhengzhou,450052,China)
Abstract：The radar netting has become a certain trend in modern war.It is of great significance to employ radar in war evaluating the radar net ECCM efficiency.In order to evaluate the radar net ECCM efficiency，according to analyse evaluate rules and using evaluate methods,the evaluate method based on simulation is presented.The paper is of some values of reference and guidance to the evaluation of the radar net ECCM efficiency.
Keywords：radar net;anti-jamming;evaluation;electromagnetic environment
在现代高科技战争条件下，电子战继海陆空三维战争之后发展成为第四维战争，其地位越来越重要。雷达是电子战中非常重要的武器装备，是现代战争的“千里眼”，然而，随着电子侦察和干扰技术的发展，其生存能力正受到恶劣的电磁环境、先进的反辐射导弹以及隐身技术在内的复杂目标特性的挑战和威胁。为了提高单部雷达抗干扰能力需要对各分散的雷达进行有效的组网，通过合理配置和优化充分挖掘雷达网的抗干扰潜力。对干扰方而言，需要科学合理有效地评估对雷达网的干扰效果;对被干扰方而言，需要评估雷达网的抗干扰效果，因此，对雷达网抗干扰效能的研究成了人们研究的热点。
本文通过对雷达网抗干扰效能评估准则、评估方法和战场环境对雷达网抗干扰性能影响的分析，提出了一种基于建模仿真的评估方法，并给出了系统结构及仿真过程，这种方法对雷达网抗干扰效能的评估具有重要意义。
1 雷达网抗干扰效能评估准则
1.1 雷达抗干扰效能评估准则
对于单部雷达的抗干扰效能评估，主要有以下四种评估准则［1］。
1.1.1 功率准则
功率准则基于雷达电子战的干扰方程，表示电磁干扰环境中雷达接收机干信比的变化。该准则体现了雷达对抗即功率对抗的传统思想，在使用时，概念清楚，计算、测量方便。他通常用解析法来研究，评估结果可用于雷达电子战功能仿真。但此准则不能概括雷达所有的抗干扰技术。
1.1.2 信息准则
信息准则的主要出发点是雷达工作的目的是获取战场环境中的有用信息，用雷达在受干扰后获取信息量的损失程度来衡量抗干扰效能。该准则概念清晰，理论严密，能够正确体现雷达的抗干扰能力，但计算复杂，目前未能得到广泛使用。
1.1.3 战术应用准则
战术应用准则以雷达作用距离和测量精度等战术参数作为雷达系统抗干扰能力的衡量指标参数，因而具有直接性、全面性以及可测性等优点，是在试验及解析分析中都被广为采用的准则。
1.1.4 概率准则
概率准则从雷达在电磁环境中完成给定任务的概率出发评价雷达的抗干扰性能。该准则的提出是在不考虑具体干扰措施的前提下，比较雷达在有无干扰条件下，完成同一性能指标的概率，其基准是在有干扰和无干扰条件下完成同一任务的概率。通常由杀伤概率、引导概率、虚警概率、发现概率、雷达受欺骗概率等具体概率形式来表现。
1.2 雷达网抗干扰效能评估准则
对于雷达网的抗干扰效能评估，可以借鉴单部雷达的评估准则。雷达网作为综合一体化的电子战大系统，影响其抗干扰能力的因素更多，因此评估比单部雷达更为复杂。功率准则和信息准则对雷达网来说不适合。雷达组网不是单部雷达抗干扰能力的简单叠加，他还有若干可观的抗干扰潜力，这已被大家所公认。在评估雷达网的抗干扰效能时，应从雷达网的整体抗干扰能力来考虑，因此，战术应用准则和概率准则应是雷达网抗干扰效能的评估准则。
2 雷达网抗干扰效能评估指标的选取
电子装备的作战效能评估，是利用一切可能的手段定量计算和评估电子战装备对敌方执行规定的作战任务时所能达到预期可能目标的程度［2］。电子对抗在现代条件下是系统对系统的整体对抗，雷达网作为综合一体化的电子战大系统，选取的指标必须能反映雷达网的主要功能，对其性能参数要有相当敏感的反映，且能明显地影响作战过程，能真正反映不同雷达网的关系和差异。而且所选取的指标的军事意义和物理意义明显，可建立数学模型定量求解或通过仿真、试验等方法测量。
雷达网抗干扰效能评估指标的选取工作是一项十分艰巨的任务,是评估过程中的一个难点和重点。雷达网抗干扰效能评估指标的选取正确与否,直接影响评估结果的可信度和实用性。但是,影响雷达网抗干扰性能的因素很多,并且包含有许多不确定因素,这些不确定因素难以甚至根本不能用解析的方法进行描述。此外由于战场信号环境的复杂性和侦察干扰任务的多重性，所以对雷达网抗干扰效能的评估不能只选取单个效能指标，必须选取多层次、多方面的一组效能指标来进行，从而构成一个效能指标体系，系统地反映雷达网的抗干扰效能。
3 雷达网抗干扰性能评估的主要方法
对于武器系统作战能力分析和评估的基本方法，归纳起来根据工作原理区分，主要有解析分析法、统计分析法和仿真模拟分析法、层次分析/模糊综合评判法等；根据工作对象区分，又可以分为静态分析法、动态分析法，这些方法往往是混合应用。雷达网作为综合一体化的电子战大系统，这些方法也是适用的。
3.1 解析分析法
所谓解析分析法，就是以数学分析、线性代数、概率论、军事运筹学等数学原理为工具，通过严格的推理分析获得确切的效能评价数据的处理过程。该方法的主要任务是建立雷达网在复杂电磁环境中评估其抗干扰性能的数学模型，确保模型的科学性、代表性和实用性。解析分析法是众多多年从事雷达干扰抗干扰性能研究工作的国内外学者所采用的主要方法。但由于雷达网抗干扰性能评估涉及太多的不确定因素，找到一个统一的、公认的数学解析式来全面而准确地描述雷达网抗干扰性能是一项非常艰巨而又复杂的工作。
3.2 统计分析法
统计分析法是以武器系统实物为基础，通过实验室或外场试验获取大量试验数据，然后对数据进行分析获得评价结论的处理过程。该方法以大量实测数据为依据，进行统计分析，具有较高的可信度。这些数据不但是进行统计分析的基础，也是验证解析法中所得解析式的有效性与可靠性的重要依据。但是由于这种方法需要耗费大量的人力、物力和财力，特别是对于雷达网而言，我们实验的数量和规模都极其有限，所以往往难以得到大量的可靠的实测数据，这也成为了研究雷达网抗干扰性能的主要瓶颈之一。
3.3 仿真模拟分析法
仿真模拟分析法是随着现代计算机技术水平的不断蓬勃发展而正在兴起的一种研究方法。他是以实际系统的模型为基础，以计算机为工具，对系统进行分析的一种试验研究方法。从武器效能分析研究出发对武器系统进行模拟试验研究，又被称为“作战模拟”。根据模型的种类不同，系统仿真可分为三种：物理仿真、数学仿真和半实物仿真［3］。该方法具有方便、灵活、省时、经济等诸多难以用其他方法和手段代替的优点，是当今研究系统性能的主要手段之一。他运用到雷达网抗干扰性能的分析中，同样也有不少优点。特别是通过计算机动态的过程仿真，可以有效利用现有雷达网抗干扰性能评估的有限资源，克服解析法所暴露出来的局限。
3.4 层次分析/模糊综合评判法［4-6］
以上几种方法适合于确定性效能分析。然而，雷达网作为综合一体化的电子战大系统，影响其抗干扰能力的不确定因素很多，这些因素很难用精确数学方法描述，只能用模糊数学方法描述。所以近年来军事系统分析人员又提出了层次分析/模糊综合评判相结合的武器效能评价方法。这是一种将专家的经验和创造性与计算机、模糊数学工具相结合的效能分析方法。对组网雷达系统，同时存在多种要素，都对抗干扰效能产生影响，其中的某些要素又受到多个与效能有关的系统变量的制约。此时可以作为一种多目标决策问题来求解，其中每个子目标的效能因子均受若干个变量的约束。这时就可以应用层次分析/模糊综合评判法评价雷达网的抗干扰效能。
4 战场环境分析
战场环境包括很多方面，特别是雷达网的抗干扰性能受多种因素的制约，在此只简单分析对雷达网影响最大的两个方面：地形环境和电磁环境。
4.1 地形环境
对于雷达装备而言，不同的地形将会严重影响雷达的探测性能。雷达阵地的选择作为雷达使用时的一项重要内容，对雷达网的作战效能将会产生重大影响，当然，对抗干扰效能的影响也是巨大的。不同的阵地选择，不同的雷达部署方案，雷达网所表现出来的抗干扰效能也将不尽相同。因此，在进行雷达网的抗干扰效能评估时，应当将雷达网置身于一定的地形环境中。
4.2 电磁环境
电磁环境密切地影响着雷达网内雷达的抗干扰措施，不同的电磁环境雷达网所表现出来的抗干扰效能也不同。因此，典型电磁干扰环境的确定是进行雷达网抗干扰效能评估的前提。对雷达网的抗干扰效能进行评估,必须将雷达网置于一个特定的干扰环境中,只有这样才能充分反映雷达网的抗干扰性能,才能反映雷达在复杂战场环境中是否能正常工作。因此,所确立的典型电磁干扰环境接近于未来雷达电子战环境的逼真程度在很大程度上反映了评估结果的置信度。然而,在现代战争中,雷达往往要在复杂的电磁环境中工作,不但要面临传统意义上的电子干扰,比如各种有源或无源干扰,压制或欺骗干扰,还可能会遇到定向能武器、反辐射导弹的袭击。另外，不同体制的雷达由于其工作频段、信号处理手段等诸多滤波特性的不同,并不是所有的干扰信号都对雷达构成了威胁。因此,确立一个完美的、绝对逼真的干扰环境是不现实的,但必须建立相对细致的典型的电磁干扰环境。
目前,实现电磁环境主要有3种方法:外场试验、模拟器实验和计算机仿真试验。对于不同的抗干扰效能评估研究方法,应采取不同干扰环境的实现方法。比如进行实战演习或实装外场试验,就应该选用外场试验方法。外场试验不但耗费巨大,而且所得的电磁环境由于受动用的干扰设备数量、种类和战术运用方式的限制,其电磁干扰环境与未来雷达所面临的复杂干扰环境相比,差异是比较大的。模拟器的使用类似于外场试验,只不过他的耗费比外场试验要低,这种方法产生的电磁干扰环境具有一定的优势,已得到了较广泛的应用。计算机仿真试验是随着计算机仿真技术的应用而蓬勃发展的一种新的研究方法。他具有省时、经济、灵活、方便等诸多外场试验和模拟器实验所不具备的优点,近年来得到了长足的发展。
5 基于仿真的雷达网抗干扰效能评估
根据对雷达网抗干扰效能评估准则和评估方法的研究，考虑到影响雷达网抗干扰性能的各种复杂因素，本文提出了以计算机仿真为基础，采用动态和静态相结合的抗干扰效能评估方法。
5.1 系统结构
雷达网仿真系统是本评估方法的基础。仿真系统以计算机局域网为依托，采用数学、半实物和人在回路仿真相结合的仿真体制，建立由网络通信、信息资源、控制管理、仿真导演和仿真应用构成的分布式体系结构，如图1所示。
信息资源库 为雷达网系统仿真提供信息资源支持，包括雷达型号库、干扰设备库、目标模型库、典型地面反射特性数据库、地理信息库等。
控制服务系统 通过发送仿真开始、暂停、继续、加速、减速、终止和复演等指令，实现对雷达网的仿真控制，并在仿真过程中实时进行全系统时钟的同步控制和监视各仿真雷达当前仿真状态及网络运行情况。
仿真导演系统 仿真开始前进行作战地域设置、空情设置、雷达部署、干扰设备设置等；仿真开始后实时进行空情态势推演。
仿真雷达 动态复现雷达的探测过程，产生目标点迹、航迹等数据，仿真不同的抗干扰措施，并采用与实装相同的设备进行目标录取，以保证其操作方式、操作误差等与实装的一致性。
指挥控制中心 雷达网的指挥控制和信息融合中心，主要控制网内仿真雷达的工作状态和对各仿真雷达的信息进行融合处理。
评估系统 具有静态评估和动态评估两种方式，根据评估指标，评估雷达组网采用不同方案所具有的抗干扰效能。
5.2 仿真过程
(1) 仿真导演系统根据战术想定，完成作战地域设置、雷达部署、干扰设备设置、空情想定编辑等操作。
(2) 控制服务系统提取想定信息，对各仿真雷达发出静态仿真指令。
(3) 各仿真雷达结合数字地图进行杂波计算、威力计算等。
(4) 评估系统根据雷达网静态抗干扰效能评估指标进行效能评估。
(5) 静态仿真结束后，控制服务系统对全系统发出动态仿真指令。动态仿真开始后，仿真导演系统根据设定的战术想定，实时进行战术推演，干扰设置，显示空情态势等；各仿真雷达模拟雷达工作方式，进行信号处理，抗干扰操作，数据输出等；指挥控制中心接收各仿真雷达的信息进行融合显示，并适时发出控制指令，控制各仿真雷达的工作状态；评估系统接收指挥控制中心信息，实时进行动态评估。在动态仿真过程中，控制服务系统不断完成对各子系统同步控制，监视工作状态,并且可实时进行仿真暂停、继续、终止等控制。
(6) 仿真结束后，评估系统根据静态和动态评估结果，给出雷达网的抗干扰效能评估结果。
基于仿真的雷达网抗干扰效能评估，不但考虑了雷达装备的抗干扰性能，而且能够将指挥人员的指挥因素和操纵手的操作因素涵盖进去，故能全面地评估雷达网的抗干扰效能。实验证明是一种比较有效的评估方法。
6 结 语
雷达组网是现代战争中雷达作战运用的一个必然趋势，对于如何定量分析、评价雷达组网系统在现代战争中的效能问题，一直没有得到很好的解决。特别是未来战争中雷达将处于非常复杂的电磁环境中，电子对抗将日益激烈，因此评价雷达网的抗干扰效能对雷达装备的作战运用有着重要意义。本文通过对评估准则、评估方法和雷达组网因素的分析，提出了一种建模仿真的评估方法，给出了系统结构及仿真过程，对研究评估雷达网抗干扰能力具有一定的参考价值和指导意义。
参 考 文 献
［1］李波涛,李明,吴顺君.雷达抗干扰效能评估方法探讨［J］.现代雷达,2006,28(11):16-19.
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作者简介 张培峰 男，1979年出生，河南郑州人，硕士研究生。研究方向为雷达组网。
赵拥军 男，1964年出生，河南郑州人，教授，硕士生导师。
时银水 男，1965年出生，河南郑州人，副教授，硕士生导师。
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