战术通信对抗系统多目标干扰数量计算方法

卢义成，王 斌，任 航(.国防科技大学，安徽 合肥 30037；.解放军30部队，江苏 南京 0000)

0 引 言

用一部干扰机同时或快速交替地干扰目标信道称为多目标干扰，多目标干扰不仅能够干扰多个目标信道，同时仍具备针对性强的优点[1]，是为了缓解现代电子战争中目标数多而干扰资源不足的矛盾所采取的措施[2]。

战术通信对抗系统具有完备的通信对抗作战能力，是陆军通信对抗的基本作战单位。通信对抗系统多目标干扰数量是指系统可压制干扰的目标信道数量，是其作战能力的重要指标。随着通信对抗装备自动化程度和作战能力，通信对抗装备已能对4个、6个乃至更多目标信道进行压制干扰[3-4]，但战术通信对抗系统多目标干扰数量不是通信对抗装备多目标干扰数量的简单叠加，研究战术通信对抗系统最大多目标干扰数量的量化问题，对评估系统多目标干扰能力、弄清系统多目标干扰制约因素具有重要意义。

1 战术通信对抗系统多目标干扰方式

战术通信对抗系统根据实际情况灵活组织和实施通信对抗干扰行动，通常存在引导式、自主式和综合式3种方式。

1.1 引导式干扰

短波(或超短波)战术通信对抗系统由一个短波(或超短波)侦控站控制引导多个短波(或超短波)干扰站组成，通常以定点支援的方式对任务区内的信号实施侦察干扰，系统的战斗布势如图1所示。引导式干扰主要针对定频信号，其作战回路为：搜索截获→测量识别→干扰决策→引导干扰→干扰准备→施放干扰，工作时序如图2所示，依此循环往复，实现不间断的侦察干扰。

图1 战术通信对抗系统战斗布势

图2 系统引导干扰的工作时序

(1) 搜索截获阶段

要实施多目标干扰，首先侦控站要对信号实施搜索截获，主要是利用搜索接收机在任务频段内进行频率搜索，在检测到信号的同时得到信号的基本参数，达到截获的目的。

(2) 干扰反应阶段

干扰站利用干扰资源共用技术[5]实现多目标干扰，即同时瞄准干扰多个通信信道，但由于干扰站在施放干扰过程中不能实施侦察，因而干扰站多目标干扰必须要以侦察引导为前提[6]。

对于截获到的定频信号，侦控站启用监测接收机、分析处理接收机等手段快速测量识别信号属性[7]，识别的程度根据作战的要求和紧迫性决定。

根据测量识别的结果，侦控站迅速做出干扰决策，确定干扰对象和干扰参数(干扰功率、干扰中心频率和带宽、干扰样式等)，同时为干扰资源有剩余的干扰站提供干扰引导，被引导的干扰站则按照要求调整干扰机后施放干扰。

(3) 施放干扰阶段

干扰站通常采用断续干扰的策略，在施放干扰期间留出干扰间隙减少目标电台动向，及时调整干扰。

1.2 自主式干扰

采用自主式干扰时，干扰站分频把守，在各自的任务频段内自主侦察、自主选择干扰目标、自主施放干扰。此时干扰站采用瞄准式干扰或拦阻式干扰，可对一定频带宽度内的一个或多个目标信道实施干扰。保守起见认为干扰站自侦自扰时可干扰目标信道数量为1。

1.3 综合式干扰

综合式干扰是指侦控站综合采用引导式干扰和自主式干扰，侦控站在自身任务频段内搜索截获信号，引导部分干扰站对目标信道实施瞄准式干扰，系统内其余干扰站则在各自任务频段内自侦自扰。

2 战术通信对抗系统多目标干扰数量计算

2.1 系统引导式干扰时多目标干扰数量计算

若战术通信对抗系统采用引导式干扰，系统最大多目标干扰数量为：

(1)

式中：m为战术通信对抗系统包含的干扰站数量(个)；wi为系统内第i个干扰站可同时多目标干扰信道数量(个)，同一型号干扰站该性能参数相同；nmax为系统内侦控站可及时引导干扰的定频信号数量(个)，可根据训练、演习等军事经验合理确定。

由于单站工作频率范围的约束，系统引导式干扰的多目标干扰数量在系统不同工作频率范围内可能存在差异，为更准确地反映系统引导式干扰的多目标干扰数量，应给出该数值在系统工作频率范围内的分布：

(2)

(3)

(4)

式中：f为侦察工作频率；[fCr-l，fCr-h]为侦控站可侦察频率范围；[fJj-l,fJj-h]为干扰站可干扰频率范围。

2.2 系统自主式干扰时多目标干扰数量计算

若战术通信对抗系统采用自主式干扰，系统最大多目标干扰数量为：

Naj=m

(5)

同理，给出系统自主式干扰的多目标干扰数量在系统工作频率范围内的分布：

(6)

(7)

式中：[fJr-l，fJr-h]为干扰站可侦察频率范围。

2.3 系统综合式干扰时多目标干扰数量计算

若战术通信对抗系统采用综合式干扰，系统最大多目标干扰数量为：

(8)

式中：xi=1表示组内第i个干扰站由侦控站引导干扰；xi=0表示组内第i个干扰站自侦自扰，即{xi}表示综合式干扰决策。

决策{xi}依据实际情况可以多种多样，当以“使系统多目标干扰数量最大”为目标函数，xi为决策变量：

maxNEj-m

(9)

(10)

将上式代入式(8)，此时系统多目标干扰数量：

(11)

系统综合式干扰的工作频率范围：

Ework=C∪J1∪J2∪…∪Jm

(12)

式中：C={f|≤fCr-l≤f≤fCr-h}；Ji={f|fJj(i)-l≤f≤fJj(i)-h，fJr(i)-l≤f≤fJr(i)-h}。

由上式可知，系统的工作频率范围可能由一个或多个离散的工作频段组成，同理，为更准确反映系统综合式干扰的多目标干扰数量，给出该数值在系统工作频率范围内分布的计算方法：

(1) 计算开始；

(2) 初始化，输入战术通信对抗系统某一连续工作频段[f1，f2]、可及时引导干扰定频信号数量nmax、各干扰站的侦察频率范围[fJr-l，JJr-h]、干扰频率范围[fJj-l，fJj-h]、多目标干扰数量w；

(3) 令f=fCr-l，k=1，计算步长为Δf；

(4) 标记组内干扰频率范围覆盖f的干扰站，并按“多目标干扰数量”由大到小的规则排列得到集合J；

(5) 取出J中第k个干扰站的多目标干扰数量wk，W+wk→W，判断W≥nmax，若true则转入(6)，若false则转入(8)；

(6) 统计J除去前k个干扰站的剩余干扰站中侦察频率范围覆盖f的数量naj，输出NEj-m(f)=nmax+naj；

(7)f+Δf→f，判断f≤fCr-h，若true则转入(4)，若false则转入(9)；

(8)k+1→k，判断k>card(J)，若true则输出NEj-m(f)=W后转入(7)，若false则转入(5)；

(9) 计算结束。

NEj-m(f)计算流程如图3所示。

图3 系统综合式干扰的多目标干扰数量频域分布计算流程

按照上述步骤依次对战术通信对抗系统的一个或多个离散的工作频段进行计算，可得到系统综合式干扰可同时干扰目标信号数量在其整个工作频率范围内的分布。

3 计算示例

结合上述计算模型，对XSimStudio可扩展仿真平台进行二次开发。假设某一超短波通信对抗系统由1个超短波侦控站控制引导3个A型超短波干扰站和3个B型超短波干扰站组成。各站相关性能参数如表1所示。

表1 单站工作频率范围及多目标干扰数量

在超短波侦控站“可及时引导干扰定频信号”不同取值下，由式(1)、(5)、(11)计算得到该超短波通信对抗系统多目标干扰总数如图4所示。

图4 超短波通信对抗系统多目标干扰总数

假设超短波侦控站可及时引导干扰定频信号nmax=8，结合XSimStudio可扩展仿真平台，展示超短波通信对抗系统在其干扰压制区域内、各工作频率范围上的多目标干扰数量，如图5所示。

图5 超短波通信对抗系统多目标干扰数量频域分布

由图5所示的结算结果可知，超短波通信对抗系统在100～200 MHz的频率范围内自主式干扰的多目标干扰数量为3，引导式干扰的多目标干扰数量为8，综合式干扰的多目标干扰数量为9；在200～300 MHz的频率范围内自主式干扰的多目标干扰数量为3，引导式干扰的多目标干扰数量为8，综合式干扰的多目标干扰数量为10。上述计算结果能为指挥员筹划通信对抗行动、区分任务频段提供重要参考。

4 结束语

不难看出，由通信对抗装备和通信对抗人员组成的战术通信对抗系统在能力本领上具有涌现性的特征，不能以组成要素能力本领的简单叠加一概而论。本文基于战术通信对抗系统不同方式的多目标干扰过程，构建了其多目标干扰数量的计算模型，为摸清战术通信对抗系统多目标干扰能力提供了方法。但如何科学合理地确定侦控站可及时引导干扰的定频信号数量还需要进一步的研究。

[1] 胡彬,黄清江.遗传算法在多目标干扰中的运用[J].空间电子技术,2010(3):27-31.

[2] 张骞,周捷穗.对时分法多目标干特性局限性的探讨[J].计算机仿真,2008.25(6):14-16.

[3] 王建军,柯宏发,方洪俊.通信干扰站多目标干扰能力评估[J].舰船电子工程,2003(3):48-50.

[4] POISEL R A.Modern Communications Jamming Principles and Techniques[M].2nd ed.Norwood,MA:Artech House,2011.

[5] 卢义成,王斌,李柔刚.陆军战术通信干扰营作战能力评估指标体系[J].指挥控制与仿真,2017,39(4):75-79.

[6] 朱庆厚.无线电监测与通信侦察[M].北京：人民邮电出版社,2005.

[7] 苏耀峰.基于XSimStudio的态势回放系统设计[J].中国科技信息,2016(3):86-88.