电子对抗层级划分及其特点分析

2022-01-20戴少怀杨革文周宇泰施裕升

航天电子对抗 2021年6期

李旻，戴少怀，杨革文，周宇泰，施裕升

（上海机电工程研究所，上海201109）

0 引言

电子对抗技术发展日新月异，但其基本组成仍然为电子支援、电子进攻、电子防御三大部分。其中，电子支援是为电子进攻（以电子干扰为主）和电子防御（以抗干扰为主）提供战场电磁环境信息，电子干扰与抗干扰直接形成电子对抗的矛盾对立面。

为争夺“制电磁权”，干扰方从干扰策略、干扰战术、干扰样式、干扰参数等方面发展新型干扰；抗干扰方从系统架构、工作体制、工作流程、数据处理、信号处理等方面开发新型抗干扰措施，双方围绕时域、频域、空域、极化域、能量域、调制域等6个维度进行对抗。一个多世纪的实战表明，对抗双方谁能找到对方的薄弱环节、扩展新的对抗域，谁就容易获取对抗优势。总体而言，电子干扰与抗干扰的对抗技术与战术水平都呈螺旋式上升，没有一方能长期获得压倒性优势。

随着作战需求提升和技术发展，电子对抗所涉及的技术领域已从单一的无线电技术逐步拓展到网络、自动化、人工智能、动态博弈、规划决策等技术领域，成为一项多学科的综合性技术。因此，对电子对抗进行层级划分，有助于从更广阔的视角理解电子对抗的本质，从总体上指导新型干扰技术和抗干扰技术研究。

1 电子对抗层级划分

对抗双方实施的对抗行动，可分为技术对抗与战术对抗2类。技术对抗围绕着战场空间所传播的“信号”特征开展对抗，包含信号的存在性、信号的参数测量真实性、信号的信息含义等。战术对抗围绕着对抗作战行动开展对抗，包含对抗措施、对抗策略。本文按上述分类方法将电子对抗划分为5个层级，如图1所示。

图1 电子对抗层级划分

1.1 能量层级对抗

能量层级对抗指对抗双方围绕接收信号能量进行的对抗。

其对抗焦点是“信号检测门限”，本质是围绕“是否存在有用信号”这一判断进行对抗（此处“信号”包含了真实目标回波信号、真实通信发射信号等）。干扰/抗干扰方的各项对抗措施都是基于提高干信比/信噪比来展开的。

干扰方的意图是通过施放干扰信号增大干信比，降低有用信号在被干扰方雷达、通信设备接收机输入端的信噪比，使得被干扰方由于接收信噪比过低而无法通过设定的信号检测门限，从而误判为没有有效信号，丢失实际存在的目标回波信号或通信信号，导致无法发现目标或通信中断。

抗干扰方的意图是降低输入噪声干扰功率，或增大接收到的有用信号功率，通过这2种方式提升接收信号信噪比，使得雷达、通信设备在设定的信号检测门限条件下能够检测到实际存在的目标回波信号或通信信号，重新发现目标或恢复通信。

1.2 参数层级对抗

参数层级对抗指对抗双方围绕接收信号参数测量值进行的对抗。

其焦点是“信号参数测量结果真实性”，本质是围绕“信号参数测量结果是否真实可信”这一判断进行对抗。干扰/抗干扰方的各项对抗措施都围绕是否存在假目标来展开。由于雷达是非合作处理、通信是合作处理，因此，通信系统一般不存在参数层级对抗。

干扰方的意图是辐射多余信号，其所包含的调制信息体现干扰方企图破坏的信号参数测量内容（包含距离、速度、角度等），当雷达接收到正常信号与干扰信号的混合体后，在信号参数有效测量范围内解算形成假目标，导致雷达无法发现真正目标。

抗干扰方的意图是扩大信号参数测量范围或拓展新的参数测量域，形成干扰信号尚未覆盖的信号参数测量区间，确保对信号的正确处理；或减小信号参数测量范围，使得干扰落在有效测量范围之外，剔除干扰信号、减小干扰的影响，提高雷达对真实目标的发现和跟踪概率。

参数层级对抗对能量层级对抗而言，其优势是不需要进行信号能量比拼，如相参干扰以较小的干扰功率（干信比3～5 d B）即可获得较好的干扰效果，破解部分常规抗干扰措施（如捷变频、脉冲压缩、恒虚警等），对干扰设备的小型化设计、提高干扰设备的应用范围有很大好处；其劣势是需要获取被干扰对象的工作信号样本才能实施干扰，在时域、频域、空域上受到约束，不能随意施放干扰。

1.3 识别层级对抗

识别层级对抗指对抗双方围绕接收到的信号的信息含义进行的对抗。

其对抗焦点是“目标或通信报文真实性识别准则”，本质是围绕“得到的目标信息和报文内容是否真实可信”这一判断进行对抗。干扰/抗干扰方的各项对抗措施都围绕目标、通信报文的识别处理来展开。

干扰方的意图是“制造一个真实的虚拟目标或虚假信息”，使得雷达、通信设备无法通过“信息真实性识别准则”判断存在干扰。对雷达而言，该虚拟目标的距离、速度、航迹、RCS起伏等特征与真实目标近乎一致；对通信系统而言，该虚假信息的报文格式、行文逻辑与真实报文一致，但在关键信息上进行了篡改和欺骗。由此导致雷达输出虚拟目标信息、通信设备传输虚假信息。

抗干扰方的意图是通过多个信息获取渠道综合判断目标或信息的真伪，目前主要的方法是多源信息融合。

相对于参数层级对抗，识别层级对抗的优势是干扰信号能量可以进一步下降，干信比为0 d B甚至是负值（只要超过雷达或通信系统的信号检测门限即可）也可获得干扰效果，由于不需要在时域上如距离拖引干扰或假目标干扰那样多次发射，容易实现对多个被干扰对象（如组网雷达）的干扰，破解部分常规抗干扰措施（如重频参差、多通道跟踪等），可进一步压缩干扰设备的体积、质量、功耗等指标，在无人机、飞艇等平台上实现电子干扰支援；其劣势是需要获取雷达的目标识别准则或通信系统的报文协议才能实施干扰，对先验情报信息的依赖程度较高。

1.4 措施层级对抗

措施层级对抗指对抗双方围绕对手所采用的对抗措施进行的对抗。

其对抗焦点是“对抗措施的有效性”，本质是围绕“使对方当前所采用的对抗措施有效性下降”这一目的进行对抗。虽然干扰措施和抗干扰措施到目前为止都发展出了几百种之多，但是尚不存在一种通用的干扰措施或抗干扰措施，能对抗对方所有的抗干扰措施或干扰措施，因此，存在“对抗措施有效性”的问题。对抗双方通过降低对方对抗措施的效果，也能达到对抗的预期目的。

干扰方的意图是针对抗干扰方所可能采用的抗干扰措施，选择使其抗干扰效能最弱、使自身干扰效果最好的干扰样式及干扰参数，使得雷达、通信设备因抗干扰措施无法发挥应有的作用而在对抗过程中处于被动与劣势地位。实现措施层级干扰，需要使用人工智能、最优规划、动态博弈等技术，扩展干扰样式库，构建干扰资源调度策略，达到实时、自主、最优的干扰效果。目前，国外研究的智能干扰技术，可根据未知雷达信号特征与工作状态的变化自主选择最优干扰样式，使得雷达的抗干扰措施无法起到应有作用。

抗干扰方的意图是针对干扰方所可能施放的干扰样式，选择使其干扰效能最弱、使自身抗干扰效果最好的一项或多项抗干扰措施，使得干扰设备因干扰力量被削弱而在对抗过程中处于被动与劣势地位。实现措施层级抗干扰，同样需要使用人工智能、最优规划、动态博弈等技术，扩展抗干扰措施库，构建抗干扰资源调度策略，实现实时、自主、最优抗干扰。目前正在研究的认知雷达、认知通信系统，具备对电磁环境（包括干扰）的感知和分析能力，并自适应决定最佳的工作参数，实现了措施层级的抗干扰。

1.5 策略层级对抗

策略层级对抗指对抗双方围绕对手的电子对抗作战策略进行的对抗。

其对抗焦点是“电子对抗作战策略的有效性”，本质是围绕“使对方当前所采用的电子对抗作战策略有效性下降、达不到预期的电子战作战目标”这一目的进行对抗。干扰措施和抗干扰措施都是为本方的电子战作战目标服务的，如果电子对抗作战策略有效性下降，则再完美的干扰措施和抗干扰措施都无法达到预期的电子战作战目标，可以认为是对抗失败。

干扰方的意图是通过自己的干扰策略，使对手面临错误的战场干扰态势认知，采用错误的抗干扰策略，实现最佳的电子干扰作战效果。在伊拉克战争期间，美军使用电磁干扰频谱管控策略，在宽频段内故意遗留弱干扰的频谱缺口，诱使伊拉克残存的雷达采用捷变频和干扰寻凹等抗干扰策略，在弱干扰频谱缺口处开机工作，从而为美军实施第二轮反辐射导弹攻击提供了绝佳的目标信息。这是一种典型的策略层级干扰。

抗干扰方的意图是通过自己的抗干扰策略，使对手面临错误的战场电磁辐射态势认知，采用错误的干扰行动，使干扰方无法实施有效的干扰作战。可用的决策层级抗干扰策略有电磁静默作战、示强欺骗、示弱欺骗等，将干扰方引入到错误的干扰策略中。

2 各层级对抗形式及特点

2.1 能量层级对抗

能量层级对抗是最传统的电子对抗形式，目前已发展出了多种多样的干扰样式和抗干扰措施。

典型的能量层级干扰是各类有源压制性干扰，不需要预先提供信号样本，可实施长时间连续干扰，容易获得大的干扰功率，起到良好的电磁压制效果。箔条等无源干扰由于可以衰减目标回波强度、产生强反射信号，也属于能量层级对抗干扰。

根据雷达信号检测理论，为了在10-6的虚警概率下确保发现概率不小于0.9，信噪比必须大于14 d B。因此，传统的能量对抗都是以提高干扰功率、尽量降低信噪比为发展方向。但是，由于各种干扰检测技术的发展，单纯提高干扰功率将诱导抗干扰方准确判断出压制性干扰源的存在，从而采用对抗措施，导致压制性干扰效果下降。因此，在能量对抗中，干扰方还需要研究其它技术途径。

目前美国提出的“低零功率干扰”，很可能是一种新的能量层级干扰。据分析，低零功率干扰是根据地面雷达分布位置情报，实时侦察接收地面雷达辐射信号强度，预测被保护平台的目标回波信号强度，按照将信噪比从13～14 dB（常规雷达的信号检测门限）下降到6～7 d B（估计）的要求，计算压制性干扰所需功率。这样，由于目标回波信号强度仍然大于干扰功率，干信比为负值，雷达的干扰侦察措施不一定起效，无法进行干扰告警；而由于目标回波信号信噪比仅有6～7 d B，将导致雷达不能正常发现目标，出现严重的漏警，无法形成目标点迹和航迹；若雷达降低信号检测门限确保发现概率，则将导致虚警率增大，出现大量虚假目标点迹。相对传统的大功率压制干扰而言，这种施放小功率的压制干扰特别适合于隐身突防、抵近侦察等战术任务，是雷达的一种新威胁。

典型的能量层级抗干扰措施包含频率捷变、旁瓣对消、脉冲压缩、烧穿等。其基本目的都是提高信噪比，确保信号检测门限保持不变，完成抗干扰任务。除此以外，雷达、通信设备还可通过检测噪声功率随时空频域的变化情况，从中发现压制性干扰源的存在，从而在能量层级对抗中获得主动。

2.2 参数层级对抗

典型的参数层级干扰是各类有源欺骗性干扰。

在雷达对抗领域，欺骗干扰信号与真实目标回波信号接近，从距离、速度、角度、目标数量等方面实施欺骗，使得被干扰方获得的是错误的战场目标参数信息，从而实施错误的目标跟踪、威胁判断，向导弹装订错误的目标参数、下达错误的作战命令等，导致对抗失利。

在卫星导航对抗领域，欺骗性干扰是指发射与卫星导航信号具有相同信号参数但信息码不同的假信号，干扰卫星导航信号接收机，使其解算出错误的定位信息。干扰信号的产生可以采用产生式，也可以采用转发式。

典型的参数层级抗干扰措施包含发射虚假信号、重频参差、多重距离/速度/角度处理波门、多通道跟踪等。其基本原理一是利用有源欺骗性干扰对被干扰信号样本存在依赖性的弱点，将干扰信号诱导至错误的时域、频域位置，为本方创造出一个短暂的时频域上无干扰的“信号处理窗口”，完成抗干扰的任务；二是通过增加信号处理通道进行抗干扰，保持对真实目标的持续跟踪。

2.3 识别层级对抗

识别层级干扰包含雷达航迹欺骗干扰和无线电通信冒充干扰。常用的雷达目标模拟器和通信调制信号源等设备就可以用于生成识别层级干扰。

由于雷达或通信系统总是按照某一识别准则进行目标数据处理或通信报文真实性判断，因此，当这一识别准则固化且被干扰方获取后，干扰方就容易生成有针对性的识别层级干扰。由此可以预测，抗干扰方应当研究多源数据融合识别准则进行对抗。例如，多部雷达采用不同的工作体制、数据处理算法，实现多源数据融合，使得仅针对其中某一部雷达的航迹欺骗干扰失效。又如，通信系统采用并行多通道加密通信传输体制，将单条信息通过多个通道（至少为3个以上）从信源传输到信宿，并在信宿端进行报文比对，剔除某一信道中存在的无线电通信冒充干扰。

2.4 措施层级对抗

措施层级对抗不是对抗对方单一的干扰样式或抗干扰措施，而是对抗对方可能有的干扰样式或抗干扰措施。其特点如下：

1）实现了“闭环对抗”

能量层级、参数层级、识别层级对抗都是“开环对抗”，即对抗双方不关心本方对抗措施与对方对抗措施之间的对抗有效性关系，不自主评估本方对抗措施的对抗效果。

措施层级对抗实现了“闭环对抗”，即通过侦收对方当前工作状态、分析对方工作状态历史记录、本方对抗措施历史记录，评估本方前一时刻对抗措施的对抗效果，并根据对方当前工作状态从本方对抗措施库中选择当前最优的对抗措施。由于对抗双方都达到了“知己知彼”，从而能够实现动态最优对抗。

2）实现了“认知对抗”

能量层级、参数层级、识别层级对抗，往往需要通过电子侦察手段建立雷达/通信信号数据库、干扰环境样本库、抗干扰措施库等先验对抗信息，然后对纳入库中的雷达/通信辐射源或干扰辐射源实施干扰或抗干扰。因此，对抗行动是否成功，与敌方辐射源的先验情报信息的真实性、完备性有很大关联。对于对方辐射的新型雷达/通信信号、施放的新型干扰样式、采用的新型抗干扰措施，由于未事先纳入数据库，往往被忽视或不知如何对抗，从而导致对抗失败。

措施层级对抗由于具有对抗效果自主评估能力，可以对未知信号进行自主学习，通过短暂的试探性对抗，快速收敛到最好的对抗措施上。也就是说，干扰方基于一般性的雷达工作原理，无需知道雷达采用了什么抗干扰措施、发射的新信号的意图是什么，就可以通过对雷达工作状态的分析，判明干扰效果，明确下一步的干扰计划。同样，抗干扰方基于一般性的干扰原理，无需知道干扰方采用了什么新型干扰，通过对受干扰状态的分析，判明抗干扰效果，明确下一步的抗干扰计划。

由此，对抗双方都能实现“认知对抗”，逐步摆脱对先验对抗信息的依赖，更好地适应战场多变的电磁信号环境。认知对抗具备“敌变我变、快于敌变”的能力，将对未采用认知对抗的对手形成对抗优势。但是，如果对抗双方都采用认知对抗手段，则对抗优势偏向变化更快、对抗资源更为丰富的一方。

3）实现了“自主对抗”

由于措施层级对抗有很高的实时性要求（例如，在一个雷达脉冲周期内或一个波位驻留周期内完成一个回合的闭环对抗），因此一般都是由机器自动完成。优点是降低了对操作人员的要求，特别适用于各类无人值守的武器应用环境；缺点是难以实时理解并监控自主对抗结果，若对抗失效难以实现人工干预。

2.5 策略层级对抗

在策略层级对抗层面，对抗双方主要是比拼“电子对抗作战智慧与作战心理”，即通过对对方电子对抗战术特点的深入了解，根据对方对抗措施的局限性，创造一种使对手落入“自以为是”陷阱般的电子对抗作战场景，诱使敌方按照本方的电子战目的实施电子对抗行动，使本方获得电子对抗作战的主动权和对抗优势。

3 对抗层级的应用

3.1 指导体系电子对抗技术研究

目前的武器装备，都在体系环境下作战。因此，对电子对抗的作战需求已不是仅局限于“一对一”的对抗范围，需要研究“一对多”、“多对多”的体系电子对抗架构。除了传统的技术对抗外，战术对抗也成为必不可少的电子对抗要素。措施层级和策略层级对抗就是体现了对抗战术。采用合适的战术对抗措施，将在不改动现有装备电子对抗技术能力的条件下提升整个作战体系的电子对抗作战能力。

3.2 提升战场电子对抗环境适应能力

实战条件下的信号环境和干扰环境复杂多变，对抗双方必将面对新的干扰、新的无线电信号环境，通过对电子对抗技战术措施的层次划分，有助于对战场新信号进行快速分类识别，并快速寻找到有效的对抗手段，把握战场电子对抗主动权，完成装备的预定作战任务。

3.3 指导新型电子对抗措施研究

以往的电子对抗技术研究，是要在某一干扰技术/抗干扰措施出现后，分析干扰/抗干扰机理、研究抗干扰措施/反抗干扰措施，从而形成一种螺旋式上升的技术发展过程。这一过程需要消耗大量的时间，往往新的对抗措施刚研究成熟，对方就出现了更新的对抗手段，使得新研究的措施尚未得到应用就失去效果。通过电子对抗层级划分，可以将新出现的干扰/抗干扰措施进行合理划分，在同级或高级层面寻找合适的对抗手段，或整合现有的对抗手段进行综合对抗。虽然不会改变电子对抗技术螺旋式上升的规律，但可以大大缩短对抗措施研究过程，跟上装备更新换代的节奏。

3.4 扩展电子对抗技术研究领域

以往的电子对抗技术研究，往往仅局限于无线电技术层面，围绕“信号”做文章，而没有从对抗的本质和目的的角度开展研究。通过电子对抗层级划分，可以看出，传统的围绕信号的对抗还是处于比较底层的能量层级和参数层级对抗。在目前自适应处理、人工智能、动态博弈、对策规划等新技术的驱动下，电子对抗技术研究完全可以深化到识别层级、措施层级和策略层级，将上述技术与无线电技术相结合，扩大电子对抗的技术研究范畴，有效提升电子对抗技战术水平。