网络雷达对抗系统初探

2014-12-21周敬博姜秋喜

航天电子对抗 2014年6期

周敬博，胡波，姜秋喜

（电子工程学院，安徽合肥230037）

0 引言

现代战争中，及时截获敌方的雷达信号并对其进行干扰是争夺战场电磁优势、夺取战争胜利的重要前提条件［1］。随着科技的进步及武器装备的不断革新，战争正逐步朝体系对抗、网络化的方向发展，传统的雷达电子系统越来越无法满足时代需求。在这样的背景下，提出了网络雷达对抗系统的概念，实现雷达与雷达对抗一体化［2］，本文结合探测与干扰一体化信号新技术的研究，阐述了系统在网络中心站的控制下，实现雷达探测、雷达对抗侦察及雷达干扰功能的一体化。

1 网络雷达对抗系统的组成

网络雷达对抗系统由一个网络中心站与m个探测侦察干扰一体站构成（简称一体站），如图1所示，通过特定的网络协议将多部一体机联合成有机整体，从而完成对目标的侦察探测、识别跟踪、干扰压制及火力引导等功能。

图1 网络雷达对抗系统

1.1 网络中心站

网络中心站是整个系统的指挥控制中心，主要功能是对各站的数据进行分析处理以及指挥各站工作。以防空为例，网络中心站首先对各一体站下达侦察的命令（有的进行有源探测，有的进行无源侦察），通过网络传输获取各站所测量的目标数据与信息，并进一步结合自身侦察所得信息，对数据进行关联并处理信息，从而得到对来袭目标较为完整信息的描述。在此基础上，引导一体站对目标进行干扰压制，达成对重点地段的保护。网络中心站还将所得数据上报上级指挥部门及友邻单位，更好地辅助指挥与协同作战。

1.2 一体站

在网络时代的今天，雷达与雷达对抗一体化是现代战争发展的必然要求。一体站发射的信号不仅可以对雷达进行干扰，还可以对雷达进行探测。与传统的雷达对抗系统类似，各站也配有侦察设备，具备一定的侦察能力［3］。仍以防空为例，一体站在网络中心站的命令下对目标进行侦察，当一部或多部一体站发射探测信号，本站或其他一体站接收信号时为有源侦察，当一体站不发射信号只接收信号时为无源侦察，各站将所得信息汇报与指控站。当各站得到对目标实施干扰的指令后，发射信号对目标进行干扰，此时侦察设备不接受信号。

2 网络雷达对抗系统的技术体制

为了适应现代战争发展趋势，电子战装备也应不断朝体系化、网络化发展。针对现有设备协同困难、配合不当等情况，采用探测与干扰一体化信号实现雷达与雷抗功能的结合，同时运用组网技术实现资源的共享。

2.1 探测与干扰一体化信号

在传统的作战中干扰机发射的干扰信号主要对敌方雷达进行干扰，而对其反射的含有雷达与雷达平台的距离和速度信息回波却并没有加以利用。要想同时具备干扰与探测的功能，所发信号必须具备三个条件［4］：一是能够产生大的信号处理增益，弥补干扰发射机有效辐射功率小的缺点；二是有大的时宽或大的工作比，从而充分利用干扰发射机的平均功率；三是在压制干扰时有宽的功率谱和类似随机信号的时间特性，在欺骗干扰时能模拟敌方雷达的回波参数。基于上述原因，一体化雷达电子系统在雷达与干扰机硬件共享的基础上可以采用随机脉冲与随机二相码复合信号，发射的信号在对敌方雷达进行干扰的同时，可接收处理雷达平台反射回来的信号进而完成对目标的探测与定位。

2.2 联合组网

通过对各个一体站适当布站，借助通信等手段连接成网，并在网络中心站的统一调配下形成一个有机整体。在组网过程中，要重点解决时间同步、数据传输与数据融合问题［5］。对于时间同步问题，采用在网内的侦察干扰一体站之间建立一条数据链，提供时间基准信息。利用光纤通信或微波通信的方案，使用中继站进行接力来实现数据的传输。数据融合是利用计算机技术进行信息校准、相关、识别、估计，以及多源信息和数据的多层次、多方面的分析过程，以获得准确的状态和身份估计及完整和准确的战场数据。通过组网，使各站相互配合，协同工作，达到1＋1＞2的效果。

3 网络雷达对抗系统的工作模式

网络雷达对抗系统通过特定的网络协议将一体站与网络中心站连接成有机整体，完成对目标的侦察探测、识别跟踪及干扰压制等功能。工作模式分为有源探测模式、无源侦察模式与干扰模式。

3.1 有源探测模式

网络雷达对抗系统工作于有源模式时的主要任务是探测发现敌方空中目标，并在规定作战条件下实现平台目标侦察探测、定位跟踪及识别分析，进而向上级指挥机构提供敌方空中目标的相关情报。

一体站的工作方式和工作参数可以预先编程或受控于网络中心站的控制指令。当需要对目标进行有源侦察时，系统内部分一体站向空间连续辐射电磁信号，单站的工作频率不需要很宽，但整体的工作频率要覆盖较宽的雷达频段。一体站的接收设备采用宽带电子对抗接收机，可以同时接收多个信号，接收站通过获得的目标反射回波可获取目标运动状态量测信息：目标反射回波的到达时间（TOA）、角度信息（方位角和俯仰角）、多普勒信息等，此时系统对平台目标具有较好的定位能力。在网络中心站命令下部分一体站接收由空中目标反射的回波信号并将所得数据传输给网络中心站，网络中心站对所得信息进行数据融合及相关处理，完成对目标的定位、识别、跟踪等功能。最后，结合相关的先验情报信息，进一步分析其相关武器系统、工作状态和制导方式，为战场态势估计和威胁评估提供主要依据。

在这种工作模式下，系统可以采用单发单收、单发多收、多发单收及多发多收的工作方式对目标进行探测，其探测范围可大致看成单发单收的叠加，而单发单收又可以分为自发自收与自发他收两种方式。如图2所示。

图2 有源探测模式

3.2 无源侦察模式

网络雷达对抗系统处于无源侦察时的任务是探测发现敌方空中信号，并在规定作战条件下实现对战场雷达辐射源目标的侦察探测、定位跟踪及识别分析，进而向上级指挥机构提供敌方空中目标的相关情报。

系统处于无源工作模式时，各一体站侦察接收目标携载辐射源辐射信号对其参数进行分析、测量，主要实现对雷达辐射源目标的侦察探测。通过侦察所获取的信号参数或特征，如工作频率、脉冲重复频率、脉冲宽度、射频调制方式、重频调制方式、脉内调制方式、频率变化方式以及信号细微特征或指纹特征等实现对辐射源目标的识别。各站将侦察结果传向网络中心站；网络中心站对各接收站数据、信息进行融合处理与相关，完成目标识别、定位与跟踪，各接收站也可通过网络获取其他接收站侦察数据，通过截获目标辐射源信号可获取目标运动状态测量信息：辐射源信号到达时间、角度信息（方位角和俯仰角）和目标属性测量信息（辐射源频率、脉宽、天线扫描周期、脉冲重频、脉内特征信息）等，实现多站对目标定位功能。此时主要实现对辐射源目标的精确定位，其定位精度取决于系统配置及时间、角度等参数的测量精度。系统工作于无源侦察模式示意图如图3所示。

图3 无源侦察模式

3.3 干扰模式

网络雷达对抗系统处于干扰模式时的任务大致可分为要地防空与掩护突防。在要地防空作战中的任务是要根据合成军指挥员的作战意图，对敌机载雷达实施有效的干扰压制，使敌空袭兵器难以用雷达发现、鉴别和跟踪目标，丧失或减弱轰炸瞄准或导弹制导能力，从而降低其攻击的命中率，并与航空兵、高射炮兵和地空导弹部队的火力摧毁相结合，确保我方被保卫目标的安全，保障防空作战的胜利。掩护突防时任务是对敌方机载预警雷达进行有效干扰，以推迟敌方机载预警雷达对我方突防目标的发现时间，即缩短敌方的预警时间，以保障我方突防目标的安全，进而保证突袭任务的顺利完成。

系统一体站的工作方式和工作参数可以预先编程或受控于网络中心站的控制指令。当需要对辐射源目标实施干扰时，系统的一体站可工作在电子干扰模式，向辐射源目标发射干扰信号，其干扰参数的引导由网络中心站或接收站完成。此时，系统构成一个分布式干扰机网络，分布式干扰信号有可能从雷达天线主瓣进入，干扰信号不会受到低副瓣天线、副瓣匿隐或副瓣对消的抑制，因此，其干扰效率可比副瓣干扰高几个数量级；其次，分布式干扰机分布在不同的地域、空域，因此，可以形成多方向的干扰扇面，这种多方向干扰扇面的组合，便可形成大区域的压制性干扰。如图4所示。

图4 干扰模式

4 网络雷达对抗系统的优势

1）低廉的制造成本

雷达电子系统中的大部分硬件的工作时间极短，信号的瞬时频带与工作比都小于干扰信号。如果在干扰中插入极短的探测信号，对干扰效果的影响很小。两者完全能时分公用硬件设备。既可以在干扰信号中插入雷达信号，也可以在雷达工作之余进行干扰。在军用电子设备中，雷达和干扰机的造价和使用维护费用都很高。雷达干扰一体化减少了一种硬件设备，不但减少了制造成本也减少了维护费用和维护时间。

2）迅速的战场反应

相比以往装备中信息不易共享、协同困难的问题，各个侦察干扰一体站由光缆相连，统一受控于指控站，提高了整个系统达成协议的共享知情权或集中解决问题的能力。通过利用广播系统、全球指挥控制系统等信息源与无人值守的地面传感器实现完美结合。

3）综合的作战功能

一体化雷达电子系统在从硬件上减少设备，显著降低作战平台的体积、质量和能耗基础上，仍然具备有源探测、雷达对抗侦察与雷达干扰的功能。节约的资金可以用于增加设备或提高功能，提升整体作战能力。

4）顽强的生存能力

利用无源侦察设备的距离优势，作战平台可隐蔽接近目标，直到目标进入武器作用范围才发射信号。这样可减少发射信号的时间，减少了平台暴露时间，也减少了反辐射武器攻击的机会。提高了系统的生存率。

5）高效的作战性能

普通雷达接收目标的反射信号，信号衰减大，作用距离小。系统的侦察设备接收目标的直射波，在相同接收机灵敏度和同样雷达辐射功率的条件下，侦察设备的作用距离比雷达远得多，可以超过雷达作用距离先发现目标。因此可作目标指示，减少搜索目标的时间，从而减少了系统的反应时间，提高了侦察的作战性能。一般的干扰系统只能测量目标的到达角、到达时间、频率和脉冲参数等，但不能测量目标的距离。侦察干扰一体站多了一维信号分选、识别参数，可大大降低虚警，增加信息的可靠度。而且干扰机利用雷达提供的目标信息，很容易实现自适应干扰，提高了干扰效果。

6）及时的效果反馈

单纯的干扰机很难准确地判断干扰效果。一体化后，干扰机可充分利用雷达提供的目标距离、航迹等信息判断干扰效果，以便选择最佳干扰样式，获得最好的干扰效果。

5 网络雷达对抗系统的运用

网络雷达对抗系统作为整个防空体系的一个组成部分，不是独立工作，而是紧紧依托整个防空体系的全部作战力量实施专业对抗。系统的运用实施可以依据空袭机群的距离以及整个防空体系的进程来划分系统的工作阶段。一般情况下，系统运用实施的阶段可以按图5所示进行划分。

图5 系统运用实施阶段区分图

5.1 空情通报阶段

当敌机进入我方区域时，在距离被保卫目标K1到K2的距离内雷达因据目标较远暂时不开机，这时就需要系统工作于有源探测模式对敌方突袭飞机进行侦察。根据作战任务的要求，系统地探测范围必须覆盖A 区域。A 区的起始线由系统有源探测距离与配置位置决定，一般距防护区域的距离为300km 左右。在这段时间里，系统搜索发现空袭机群并对侦察结果进行初步分析，最终形成了空情情报。

5.2 雷抗侦察阶段

是指从系统实施战前侦察到开始干扰的阶段。在这一阶段里网络雷达对抗系统的主要行动是系统各站根据指挥控制引导站的指示实施实时侦察，收集雷达对抗情报，同时网络中心站汇总防空雷达情报网、雷达对抗侦察力量提供的情报信息与本系统的侦察信息，并经过分析形成实时战斗情报。根据作战任务的要求，系统地侦察范围必须覆盖B 区域。