雷达抗干扰性能评估方法研究*

2010-04-26王瑞革王瑞恒刘大成

舰船电子工程 2010年5期

王瑞革王瑞恒刘大成

(92785部队秦皇岛 066200)

1 引言

随着各种新技术、新体制雷达不断涌现,现代的雷达对抗技术已经发展到了相当高的水平。现代雷达为了抑制干扰,往往采用多种抗干扰手段;相应地,一些新型干扰装备和干扰技术也随之出现。雷达干扰和雷达抗干扰作为一对对立统一体,正是在这种相互制约相互促进的过程中共同发展的[1]。对于干扰方来说,主要关心干扰对雷达是否有效,效果如何,而雷达方则关心其在干扰条件下的工作能力。同时作战双方电子对抗手段的高低已经成为影响双方战争进程的重要因素。因此,对作为雷达对抗效能评估重要一环的雷达抗干扰效果评估进行研究是很有意义的。

2 雷达抗干扰性能分析

针对不同的干扰情况,雷达有着不同的抗干扰措施。具体的抗干扰技术可以从以下几个方面说明:

2.1 功率对抗

常用的技术手段是增加发射功率、提高天线增益、提高接收机灵敏度和提高发射信号的占空比(即增加发射脉冲宽度和提高发射脉冲重复频率)[2]。

2.2 空间对抗

空间对抗是利用干扰源和目标空间位置的差异,来选择目标回波信号的抗干扰方法,它要求雷达窄波束、窄脉冲工作,减小雷达的空间分辨单元体积,从而降低从目标邻近方位进入雷达的干扰信号的概率,以提高信干比。

2.3 频域对抗

频域对抗是争夺电子频谱优势的重要手段。常用的技术措施是频率分集、捷变频、自适应捷变频和开辟新的雷达工作频段。捷变频能有效的抗瞄准式干扰,迫使对方施放宽带阻塞干扰,从而分散了干扰功率密度,相对提高了信干比。其缺点是对全频段的干扰机没有任何效果(通常雷达的宽带为10%左右)[3]。

2.4 极化对抗

极化对抗是使信号与干扰的极化方式正交,抑制干扰信号进入接收机,从而提高接收机的信干比。该技术容易实现,但由于干扰信号一般为斜极化方式,其效果不甚理想。

2.5 接收机和信号处理抗干扰

接收机抗干扰方法分为三大类:防止保护过载、对干扰信号的选择和分离及干扰对消。

在对抗无源杂波干扰方面,雷达数字信号处理有很大的潜力。当雷达要探测的是运动目标时,可以利用杂波与目标在速度上的差别,首先采用固定目标对消处理,然后再利用动目标显示(MTI)以及动目标检测(MTD)来抑制杂波[5]。

2.6 综合对抗

在复杂电磁场干扰环境中,仅适用某种对抗干扰技术是不够的,为了保证对抗的胜利,应当研究和发展综合抗干扰手段,综合抗干扰包括以下三个方面:

1)多种抗干扰技术相结合。综合采用抗干扰措施,能有效地提高雷达抗干扰能力。

2)多制式雷达组网。采用多制式雷达组网能获得很强的抗干扰能力。多制式雷达网形成一个十分复杂的雷达信号空间,占据很宽频段,而且通过数据传递和情报综合联成一个有机的整体,其抗干扰能力不仅仅是各部雷达抗干扰能力的代数和,而是有质的变化[4]。

3)灵活的战术动作。采取灵活多变的战术动作,往往能发挥相当有效的抗干扰效果。

3 雷达抗干扰效能评估方法研究

要想全面、准确、客观地评价雷达抗干扰效果,必须对影响抗干扰效果的各种因素进行综合分析和评价。

3.1 雷达抗干扰效能传统的加权评估

1)基本抗干扰因子模型

其中Pav为雷达功率;Bs为信号带宽;T为信号照射时间;Gg为天线增益;σ为目标反射面积;Δ V为雷达分辨体积单元。

2)体制抗干扰因子模型

采用专家打分的评估的方法对其量化。经过分析建立的工作体制抗干扰因子评估模型为

其中ωi取值为0或1,某型雷达采用了该体制,则ωi=1,否则 ωi=0;ui为第i种工作体制相对雷达抗干扰能力的贡献度。

3)技术抗干扰因子模型

其中ωj取值为0或1,某型雷达采用了该体制,则ωj=1,否则 ωj=0;ωj为第j种工作体制相对雷达抗干扰能力的贡献度。

4)综合能力评估模型

其中,K为调整系数,是常数;BE为基本抗干扰因子;RE为工作体制抗干扰因子;AE为技术措施抗干扰因子。a、b、c分别是对应于BE 、RE、AE 这三种抗干扰因子的幂指数,代表其对综合抗干扰能力的贡献程度。

3.2 雷达抗干扰效能多层次模糊评估

模糊综合评判集

则判定抗干扰效果属于第h等级[6]。

4 抗干扰效果评估方法

我们知道,对抗双方是一个动态的非平稳过程。因此,雷达抗干扰效果评估也是一个非平稳的过程,其评估效果具有很强的时效性,不同的时间、地域背景,效果迥异,要想得到一个可信的量化结果,应从以下方面着手:

1)分析评估对象

对所要评估的某型雷达进行深入的分析,熟悉所采用的各种抗干扰措施的抗干扰性能,明确评估所要达到的目的,获得相应的评估数据。

2)建立符合实际战术意义的干扰环境背景。主要有远距离支援干扰(SOJ)、护航干扰(ESJ)和自卫干扰(SSJ)。

3)建立雷达干扰效果评估指标体系。确立的指标体系既要考虑评估的基本要求,也要考虑到实战情况下的具体可行性和适应性,不能是对指标体系过于理想化的想象。如发现概率、发现距离、发现时间、精度、欺骗概率、抗干扰改善因子、能量损失等,都应根据雷达型号和面对的干扰环境合理选取。

4)建立综合评估模型

在对每一个指标评估的基础上,最后将所有指标纳入一个数学或逻辑体系,形成定量的、综合的评估指标体系,即形成综合评估模型。

5)建立雷达干扰措施选取体系

不同的抗干扰措施对干扰的响应是不一样的,评估的结果也不一样因而选取评估特征指标不一样,评估的结果也不一样。应对每一指标的评估构建合理的模型并采用适当的算法。

根据以上几点,在不同的层面上对雷达系统进行抗干扰效果评估,最终进行综合,从而得出总体效果。分析评估结果的可行性,并对其进行修改和改进,给出雷达抗干扰能力的最终结论。

5 实例分析

评判某一指挥系统在一次演习中的电子对抗情况。构造电子对抗指挥质量F1两两比较判断矩阵对电子对抗情报质量δ1,电子对抗决策质量δ2,电子对抗行动计划优化程度δ3,电子对抗协同计划的准确度与合理性δ4,修改、调整方案、计划的准确度δ5,电子对抗方案、计划实现满意程度δ6进行比较,构造两两比较判断矩阵{bij}。

在得出两两比较判别矩阵B的基础上,由式(1)得一个二级指标权值向量:

因此,该判断矩阵的一致性是可以接受的。

由专家1～6对 F1进行打分,结果如表 1所示。

表1 F1的专家打分结果

根据模糊分布建立隶属函数后,对打分结果进行隶属函数转换并取均值,可得综合评价矩阵为:

根据式(7)对矩阵R进行模糊变换得,并由式(9)、(10),可得:

由最大隶属原则,对指挥质量评估为合格。

为对电子对抗指挥系统总体效能进行评估,其它相应的指标评估与指挥质量F1指标的评估过程一样可得,指挥效率、指挥体系状况、指挥的稳定性和不间断性、指挥人员素质的一级指标权值以及综合评价向量 F2、F3、F4、F5。将 F1、F2、F3、F4、F5构成的综合评判矩阵,与一级指标权值向量WT进行模糊变换,即可得电子对抗指挥效能的总体效能评价Γ。