防空导弹武器系统复杂电磁干扰环境构建方法*

康一丁，张振伍，毛莹

(北京电子工程总体研究所， 北京 100854)

0 引言

未来战争是高技术条件下信息化的体系作战，导弹武器系统是体系作战中实施精确打击的关键物质基础，在现代化局部战争中发挥了重要作用。自高新武器装备建设工程实施以来，我国的导弹武器装备得到了快速发展，并在国防与军队现代化建设中发挥了重大作用。然而，随着信息技术的发展和战场环境的日益复杂，防空导弹武器装备建设面临越来越严峻的挑战。各类新型机载干扰设备的出现，使得未来的战场复杂电磁干扰环境呈现干扰样式多、占用频谱宽、组合形式丰富、使用模式多变、时空特性变化快、技术发展快等特点，对导弹武器系统研制及其抗干扰能力、适应能力及作战效能具有重大影响[1]。复杂电磁环境适应能力的高低已成为导弹武器装备设计、研制、定型及其使用的重要依据。因此，必须在导弹武器装备研制过程中，加强贴近实战的逼真复杂电磁干扰环境构建的研究；加强复杂电磁环境对导弹武器装备及其关键电子设备的影响研究；加强武器系统及其关键设备性能设计及试验验证[2-3]。

1 防空导弹武器系统面临的电磁干扰威胁环境

1.1 总体分析

电子攻击是现代战场上重要的作战手段，正是电子攻击武器装备的更多参战，形成现代战场上愈加严重、复杂的电磁环境。武器系统在这种对抗的电磁环境作战中，其威力的发挥和生存受到最大的威胁。由于复杂电磁环境主要由参战的电子攻击武器装备产生、形成。因而，可用电子攻击装备的作战功能、技术和战术性能参数，描述和表征电磁威胁环境[4-6]。

1.2 防空作战面临的空袭电磁干扰环境

电磁干扰威胁环境总体描述：

(1) 远距支援干扰

远距离通信和雷达支援干扰飞机在防空导弹杀伤空域以外，形成大功率的噪声压制干扰，由于电子侦测能力提升，可以采用更有针对性的噪声压制，干扰功率密度提升。

(2) 随队支援干扰

与进攻机群一起编队飞行，主要干扰方式是噪声压制、欺骗类干扰和箔条走廊干扰。

(3) 自卫式干扰

主要干扰方式是噪声压制、欺骗类干扰、机载拖曳式干扰、箔条云团、曳光弹，由于数字储频技术的应用，干扰模式增加了复合干扰等作战模式。

(4) 投掷式干扰

使用单模被动导引头的反辐射导弹的硬杀伤。

(5) 小型空射诱饵弹(miniature air launched decog,MALD)

能够产生各种飞机的雷达特征信号和作战飞行包线特征，也可以释放干扰信号，误导和诱骗综合防空系统，消耗防空导弹[7-8]。

电磁干扰威胁场景想定：

防空作战面临着空袭电子战体系威胁，如图1 所示，远距支援干扰机对防空雷达进行压制，随队干扰飞机携带干扰机掩护作战飞机编队突防，作战飞机携带自卫式干扰机和拖曳式诱饵以及无源箔条弹施放有源与无源干扰进行自卫[9]。

图1 防空作战面临的空袭电磁干扰环境Fig.1 Air defense operations faced the electromagnetic interference environment

2 电磁干扰环境构建逼真性定量指标

2.1 干扰场景等效模拟

根据想定作战场景中的作战规模、作战对象和干扰装备，明确试验场景的缩比要求、模拟设备的布设方式等。干扰场景的等效模拟要求试验电磁环境中的设备类型、数量、布设位置等与想定作战环境相一致。干扰场景符合性是指作战场景及其各平台运动变化趋势与实际作战规模、作战对象、干扰装备等要素的一致性程度，其对比表见表1。

表1 干扰场景符合性对比表Table 1 Comparison table of interference scene compliance

当构建场景中作战规模、作战对象、干扰装备的所有对比项目均与想定场景一致时，判定试验电磁干扰环境构建的干扰场景符合性合格。

2.2 干扰技术等效模拟

在干扰场景符合性满足要求的情况下，应考虑干扰技术的逼真度，即模拟设备与干扰装备在干扰技术性能上的等效近似程度。设置模拟设备的干扰技术体制和性能参数，产生与想定作战场景中相同的干扰技术，包括干扰技术的种类、数量及相关技术指标。

干扰装备的种类及代表性技术指标见表2。

表2 干扰装备的技术指标Table 2 Qualification of jamming equipment

假设想定作战场景中包含X个干扰装备，每个干扰装备具有M个干扰技术指标，按式(1)计算模拟设备与干扰装备之间的技术逼真度：

(1)

(2)

当X个模拟设备的技术逼真度均大于试验大纲中的要求值时，判定试验电磁干扰环境构建的干扰技术逼真度合格[10-11]。

2.3 干扰战术等效模拟

在干扰技术逼真度满足要求的情况下，应考虑干扰战术的逼真度，即模拟设备与干扰装备在干扰实施过程中的战术运用等效近似程度。根据想定作战场景中的干扰战术，选择并明确干扰技术运用的组合方式，设置模拟设备施放干扰的时机，通过对天线阵列分系统中不同天线施放的电磁信号，调整天线角度和电磁信号强度，模拟被试导弹武器面临的整个作战过程。作战中常用的干扰战术包括：

远距支援干扰(stand off jamming,SOJ)：干扰机远离导弹和目标，一般位于火力威胁范围以外，通过发射强干扰信号掩护目标，干扰信号主要从天线的旁瓣进入接收机，一般由专用的大功率干扰发射机执行作战任务，主要采用压制干扰或密集假目标干扰方式。

近距支援干扰(stand forward jamming,SFJ)：干扰机到导弹的距离近于弹目距离，基于接收到射频信号，快速引导和发射干扰信号掩护后续目标，一般由投掷式干扰机和无人机执行作战任务，主要采用压制干扰或密集假目标干扰方式。

随队支援干扰(escort jamming,ESJ)：干扰机位于被保护目标附近，随目标运动，通过辐射强干扰信号掩护目标，干扰信号主要从天线的主瓣进入接收机。一般通过改造作战平台装载随队干扰电子战装备，以便具有与原平台相同的战术行动能力，主要采用压制干扰或密集假目标干扰方式。

自卫干扰(SSJ)：干扰机位于被保护目标上，使目标免遭敌方的威胁和攻击，干扰信号始终从天线主瓣进入接收机。一般采用固定安装、可切换挂载、可即时投放拖曳和随行等多种配置形式，主要采用欺骗干扰方式，或结合压制干扰使用[12-13]。

将导弹武器的作战过程分解成目标监视、目标瞄准、导弹发射、导引头捕获目标、稳定跟踪目标、命中目标等Y个作战阶段，各作战阶段中包含N个敌方的干扰装备，按式(3)计算不同作战阶段的战术逼真度

(3)

按式(4)计算导弹武器整个作战过程模拟的战术逼真度

(4)

(5)

式中：δ为导弹武器整个作战过程模拟的战术逼真度；νi为第i个作战阶段对整个作战过程影响的权重。νi的具体取值根据已有实测试验数据分析确定，若无先验信息支撑，可取νi=1/Y。

当导弹武器整个作战过程模拟的战术逼真度δ大于试验大纲中的要求值时，判定内场试验电磁干扰环境构建的干扰战术逼真度合格[14]。

2.4 干扰强度等效模拟

在干扰战术逼真度满足要求的情况下，通过电磁环境监测和数据采集系统，测量导弹武器导引头天线口面处的干扰强度表征指标，并与想定作战场景中干扰强度的理论计算值作对比，分析内场模拟过程中导弹武器感受到的干扰强度与想定作战过程中的等效近似程度[15]。

一般噪声压制类干扰强度用功率谱密度和干扰带宽表征；

欺骗类干扰强度用干信比J/S和假目标个数m及时间域参量t表征；

组合类干扰除用上述参量表征外，需要用参与组合的干扰样式种类n以及组合干扰的切换时间t表征。

将导弹武器的作战过程分解成目标监视、目标瞄准、导弹发射、导引头捕获目标、稳定跟踪目标、命中目标等Y个作战阶段，在每个阶段中选取K个关键时间点，测量各时刻导弹武器天线口面处的干扰强度表征指标实际值，并计算理论值，按式(6)～(8)计算不同作战阶段的强度逼真度：

(6)

(7)

(8)

经计算得出导弹武器整个作战过程模拟的强度逼真度

(9)

式中：ρ为导弹武器整个作战过程模拟的强度逼真度；ρi为第i个作战阶段模拟的强度逼真度，其值等于该阶段所有表征指标强度逼真度的平均值;μi为第i个作战阶段模拟的强度对整个作战过程影响的权重。μi的具体取值根据已有实测试验数据分析确定，若无先验信息支撑，可取μi=1/Y。

当导弹武器整个作战过程模拟的强度逼真度ρ大于试验大纲中的要求值时，判定试验电磁干扰环境构建的干扰强度逼真度合格。

3 结束语

本文在对防空导弹武器面临的复杂电磁环境的分析基础上,提出了从干扰场景等效、干扰战术等效、干扰技术等效、干扰强度等效的复杂电磁环境定性和定量化的逼真评估方法,相信对于防空导弹武器的试验验证工作将具有很强的借鉴意义。