復雜電磁環境對電子感知的影響及對策分析

姚月松，錢 怡，李麗慧

（1.61541部隊，北京 100094；2.解放軍電子工程學院，安徽 合肥 230037）

1 引言

空間電磁信號密度越來越大，而且頻帶間隔小，極容易產生不同類型裝備之間的互擾現象，可能使電子偵察失效、通信中斷、雷達致盲、指揮系統和作戰保障系統癱瘓。伊拉克戰爭中，巴格達地區嚴重的電磁污染，使美軍經常出現通信混亂、無人機失控，甚至導致F-22戰機電子監視系統無法正常工作的情況，原因就在于過多的電磁干擾使得傳感器系統被電磁淹沒，造成嚴重的信息阻塞[1]。所謂復雜電磁環境主要是指：信息化戰場上在交戰雙方激烈對抗條件下所產生的多類型、全頻譜、高密度的電磁輻射信號，以及己方大量使用電子設備引起的相互影響和干擾，從而造成在時域上突發多變、空域上縱橫交錯、頻域上擁擠重疊，嚴重影響武器裝備效能、作戰指揮和部隊作戰行動的無形戰場環境[2]。電磁環境復雜多變，對感知結果有重要影響，本文就復雜電磁環境對幾種常見探測手段的影響做了分析，探討了在復雜電磁環境中提高感知準確性的方式。

2 對幾類感知方式的影響

下面就雷達探測、光電探測、電子通信偵察以及衛星偵察導航受電磁環境的影響與抗干擾措施做了分析。

2.1 對雷達探測的影響與抗干擾措施

雷達發現目標是在一定虛警率下，根據接收機輸出端信號噪聲比是否大于探測門限因子來確定目標。復雜電磁環境下，雷達信噪比將受到影響，可能有較多意想不到的噪聲出現，嚴重的會一直存在。

雷達干擾是指輻射、轉發、反射或吸收電磁能量，削弱或破壞敵方雷達探測和跟蹤能力的戰術技術措施。從對其有影響的電磁干擾來說，現在公認的主要是干擾方對己方雷達進行的有源式和無源式干擾，其中有源干擾可分為噪聲調頻、調相、復合調頻干擾、距離欺騙、角度欺騙、速度欺騙干擾；無源干擾有常用的自二戰時就應用的箔條走廊干擾和一些反雷達偽裝和誘餌。也有一些自然界和己方無意的電磁干擾，比如氣象、鳥群、建筑物以及己方多部雷達旁瓣對主瓣的干擾都會降低雷達的探測精度。所以現代雷達采用了各種新體制、新技術及新工作模式來提高性能和抗干擾能力。為了盡可能把干擾降到正常工作所能允許的程度，反干擾的措施可以通過減少雷達開機時間，控制雷達工作頻率，科學組合不同體制、不同頻率、不同極化方式的雷達形成組網，即使某一部雷達受到干擾，其他雷達仍然能夠正常工作。或者采用電子誘餌與引偏技術，比如在被反輻射導彈鎖定的雷達旁設置誘餌源，誘使反輻射導彈偏離正確航線，以起到保護主雷達的目的，這些都已經是非常成熟的雷達對抗技術。從技術上說，可以分為兩大類：一類是在干擾信號進入接收機的輸入端之前，把干擾信號降低，這個措施有很多方法，例如頻率選擇、空間選擇、增加有效輻射功率等；另一類是當干擾信號進入接收機后采取措施把它消除。

從不同角度考慮的雷達抗干擾措施分為頻域抗干擾，包括調頻、頻率捷變、擴頻，以及空域抗干擾，包括俯仰多波束、超低旁瓣、旁瓣對消、旁瓣匿影、能域抗干擾、極化濾波干擾[3]。現代采用新體制的雷達能有效起到抗干擾的效果。例如相控陣雷達中的新技術可以有效對抗主/副瓣干擾，提高信噪比，改善角分辨率。脈沖多普勒雷達擁有更強的抑制雜波能力，也是抗無源干擾和有源噪聲干擾的有效手段。脈沖壓縮雷達也具有很強的抗噪聲干擾的能力。針對箔條走廊的干擾，用工作在1mm～10mm的毫米波雷達可以有效減少箔條等人為干擾和氣象干擾進入雷達接收機。而激光雷達分辨率高，隱蔽性好，方向性極強，無旁瓣，抗干擾能力非常強，不受無線電波的影響，很適合在現代復雜電磁環境中工作，但由于波長短，受天氣影響，所以一般配合其他射頻雷達同時工作。新發展的稀布陣綜合脈沖孔徑雷達以及非合作式多基地雷達都提高了抗干擾的能力。

2.2 對光電探測的影響與抗干擾措施

光學探測工作頻率一般在300GHz以上，光電偵察和制導導引系統精度高、成本低，而如何在復雜電磁環境中提高光電探測的探測效能是光電探測精確度高低的關鍵。光感知的核心設備就是光探測器，這些設備必須有較高的靈敏度和較低的虛警率，極易受外界干擾光信號影響。

對光電探測的電磁干擾主要分為自然光輻射干擾、人為制造的光輻射干擾、光在傳播過程中受到的環境因素的干擾。

自然光輻射主要是陽光等自然物體所輻射出來的光信號。這類光源一般在任何時候任何地點都是存在的。在光線微弱的環境中，可以利用紅外輻射來探測目標，對得到的紅外圖像進行處理得到人眼觀察的可見光圖像。

人為制造的干擾輻射是對光電探測構成影響的主要因素。在海灣戰爭中，伊拉克點燃了數百口油井，科索沃戰爭中，南聯盟燃燒了大量的廢舊汽車輪胎，都使戰場上空形成了持久的彌天煙霧，在一定程度上起到了保護自己、有效降低敵方光電探測系統的工作效能。對探測形成的干擾主要分為有源和無源干擾。有源干擾是有意的電磁輻射，使用上主要包括激光壓制、激光高重頻、激光角度欺騙干擾、紅外誘餌、紅外干擾機、紅外假目標干擾和光電引信干擾信號。例如提高對激光主動探測的概率和精度的外部措施主要取決于接收器接收帶寬和負載電阻的合理配置，太高和太低都受限于噪聲和輸入電容與阻抗的影響，一個有效的方法就是采用累積檢測法，應用發射多脈沖比發射高能量單脈沖的單次檢測方法能極大提高探測概率[4]。光電無源干擾主要通過采用干擾材料和器件，阻斷光路傳播路徑，改變目標輻射特性以及與背景的輻射差異，削弱光電探測器的探測效果，主要采用煙幕、水幕、氣溶膠、光箔片、光箔條、氣象武器、涂層、偽裝、遮蔽和隱身，達到降低光電探測準確度的目的。為了能順利識別準確的信號，一般采用約定的編碼機制，這樣能最大限度過濾掉干擾信號。

為了實現有效的對抗，光電對抗裝備工作波段也必須進行相應的擴展，且將多波段的信息進行融合，不僅能大大降低告警設備的虛警率，也可提高對抗敵方裝備的成功率[5]。

2.3 對衛星電子偵察與導航的影響與抗干擾措施

以衛星為平臺實施電子偵察，不受國界限制，能全天候全波段大面積偵察，迅速獲取無線電電子設備所輻射的信號，例如雷達、通信電臺、導彈制導設備等。來自外部的電磁干擾可能是噪聲干擾和欺騙干擾，通過影響接收機輸入端的信噪比，從而降低接收機的檢測概率，并在此基礎上影響其對目標信號的測量和處理，對電子偵察衛星的噪聲干擾法較多。常見的對抗電子偵察衛星可以采用地面有源欺騙干擾方式。通過在雷達系統周圍部署大量有源欺騙設備，并使其載頻、重頻及相位與雷達相關，這樣可使衛星難以對雷達系統進行準確的定位[6]。而衛星通信對電磁環境要求更加嚴格，有諸多保證在保密狀態下正常通信的措施被研究出來，例如直接序列擴頻信號的檢測手段及檢測極限，在透明轉發模式下，衛星直接序列擴頻信號在一定條件下可以不被檢測出來,進而可以實現高保密強度的衛星通信[7]。

由于衛星的偵察范圍很大，因此衛星偵察面臨很復雜的信號環境。在各類衛星載荷中，電子偵察設備所面臨的信號環境是最復雜的。信號流密度高，信號形式復雜，我們知道通信與測控信號多為連續信號，雷達信號大多數為脈沖掃描，在偵察時要能適應而且要避免互相干擾。電子偵察衛星往往接收頻段寬，因此還要做到避免內部干擾，可以采用縮窄寬率可以減少這方面的干擾。采用擴展頻譜、星上接收天線調零技術、多星偵察與組網、空間環境與抗輻射加固都能有效保護衛星免受電子干擾。

衛星導航系統信號功率低，只要知道信號特征，就可用功率較小的干擾機對其進行干擾，而且有可能受到大氣效應，阻擋信號的建筑物以及其他周邊通信設備的無意干擾。接收機的工作方式、接收頻率等是固定已知的，對干擾方是透明的，衛星信號到達地球表面時的信號非常弱，因而對其主瓣實施干擾所需的干擾功率較小，GPS導航面臨的最大問題就是信號強度不夠，容易受到壓制式干擾，目前提高GPS抗干擾能力的困難是如何量化干擾威脅，提高接收機的抗干擾能力是比較有效的一種方法。加裝的干擾抑制裝置最好能做到增加接收機的抗干擾冗余、有效對抗已知的干擾類型并對未知的干擾信號做出估計，提供給操作員可靠的參考。對衛星導航的抗干擾技術還有待進一步研究。

3 小結

沒有絕對不受干擾的設備，也沒有完全防御不了的干擾。復雜電磁環境對電子感知的影響決定著整個信息獲取的成敗，研究電磁環境和電子感知的關系的根本目的是系統地研究電磁現象的規律和特點，提高裝備系統以及電子感知體系對復雜電磁環境的適應性，進而控制、利用復雜電磁環境，以保證電子感知能力的有效發揮。因此，在電磁環境的研究問題上，重點分析偵察裝備在復雜電磁環境中使用的現實困難以及設備可能出現的電磁兼容和電磁干擾、防護問題，復雜電磁環境對偵察設備感知能力發揮的影響問題和相應干擾的原理，最終采取相應解決措施以期最大限度減少復雜電磁環境對裝備感知的干擾，取得偵察主動權，復雜的電磁環境也變得簡單。

［1］蘭俊杰.復雜電磁環境下電磁干擾抑制措施研究[J].航天電子對抗，24（6）：56-57.

［2］王慧娟.復雜電磁環境抗干擾對策[J].科技資訊，2008，34：103.

［3］王小蘇.復雜電磁環境下的雷達對抗問題[J].現代雷達，2008，4：24.

［4］孫曉泉.激光對抗教程[M].北京：解放軍出版社，2006，88-93.

［5］易明.美軍光電對抗技術、裝備現狀與發展趨勢初探[J].紅外與激光工程，2006，35（5）：602.

［6］焦遜.電子偵察衛星對抗技術研究[J].電子對抗技術，2004，1：36.

［7］劉波.一種實現高保密強度衛星通信的途徑[J].信息安全與通信保密，2007，8：112.