通信對抗實兵演練作戰(zhàn)效能分析方法

張璐琳

（解放軍91404部隊，秦皇島 066001）

0 引 言

新軍事變革的發(fā)展，已經(jīng)深刻改變了世界軍事領(lǐng)域的面貌。信息時代組織和實施作戰(zhàn)的新方式將對我軍軍事訓(xùn)練起引導(dǎo)作用。近年來演習(xí)和演練逐漸成為我軍主要軍事訓(xùn)練手段，實兵演練組織實施的專業(yè)化程度直接關(guān)系到軍事訓(xùn)練質(zhì)量，進(jìn)而影響演練雙方部隊?wèi)?zhàn)斗力的形成。要想科學(xué)有效地組織實兵演練，須遵循突出重點、綜合權(quán)衡、嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計和專業(yè)實施的原則。除了營造復(fù)雜電磁環(huán)境、進(jìn)行演練過程的實時導(dǎo)調(diào)以及公正地評判演練效果外，為充分發(fā)揮雙方兵力的作戰(zhàn)效能，提高演練的激烈程度，應(yīng)平衡雙方兵力，以達(dá)到勢均力敵的效果。此外，演練結(jié)果的評判也要充分考慮雙方兵力的強(qiáng)弱。因此在遂行實兵演練任務(wù)之前，進(jìn)行作戰(zhàn)運籌分析是十分必要的。

作戰(zhàn)運籌分析是根據(jù)目標(biāo)類型、兵力的技術(shù)水平以及其他的一些主客觀條件，利用影響作戰(zhàn)效果的各種因素的變化規(guī)律，預(yù)測在一定兵力情況下的作戰(zhàn)效果，或計算為達(dá)到一定的預(yù)期效果所需兵力的數(shù)量［1］。本文以通信對抗部隊實兵演練為例，基于通信對抗系統(tǒng)的工作機(jī)理與作戰(zhàn)流程，通過分析影響對敵方通信實施有效干擾的各種因素，建立函數(shù)關(guān)系式計算有效干擾概率，初步給出在一定兵力下作戰(zhàn)效果的預(yù)測方法。

1 通信對抗系統(tǒng)工作機(jī)理

現(xiàn)代戰(zhàn)爭的高速度和高機(jī)動對通信情報的實時性和干擾系統(tǒng)的響應(yīng)速度提出了越來越高的要求，現(xiàn)役部隊主戰(zhàn)裝備為多功能一體化通信對抗系統(tǒng)。典型的一體化通信對抗系統(tǒng)包括偵察分系統(tǒng)、測向分系統(tǒng)、干擾分系統(tǒng)和指揮控制分系統(tǒng)，通信對抗系統(tǒng)組成框圖如圖1所示［2］。本文的分析暫不考慮測向分系統(tǒng)。

圖1 一體化通信對抗系統(tǒng)組成圖

通信對抗系統(tǒng)的工作方式包括定頻瞄準(zhǔn)式、跳頻跟蹤式、寬帶阻塞式和掃頻干擾等，本文著重分析瞄準(zhǔn)式干擾的有效干擾概率。根據(jù)通信對抗系統(tǒng)的組成與作戰(zhàn)任務(wù)，假設(shè)通信目標(biāo)信號頻率在通信對抗系統(tǒng)的工作頻率范圍內(nèi)，系統(tǒng)工作在跟蹤瞄準(zhǔn)干擾方式，指控分系統(tǒng)的操作處理均為理論上的最優(yōu)處理，且指控分系統(tǒng)處理時間不計，相關(guān)的作戰(zhàn)能力評估指標(biāo)如圖2所示［3］。有效干擾概率的計算與這些指標(biāo)有關(guān)。

要想對敵方通信實施跟蹤瞄準(zhǔn)式干擾，需滿足以下條件：

（1）由偵察分系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并提取目標(biāo)信號。假設(shè)目標(biāo)信號的大小沒有超過搜索接收機(jī)的動態(tài)范圍，目標(biāo)信號到達(dá)搜索接收機(jī)輸入端的信號強(qiáng)度E′t不小于偵察靈敏度才有被發(fā)現(xiàn)的可能，發(fā)現(xiàn)概率取決于目標(biāo)信號淹沒于同頻段復(fù)雜電磁環(huán)境的程度。E′t的計算方法如下：

式中：Pt為目標(biāo)通信發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射功率；Gt為目標(biāo)通信系統(tǒng)發(fā)射天線增益；Gz為通信對抗系統(tǒng)偵察天線增益；Lc為電波傳播損耗；Lq為電纜等其它損耗。

圖2 假設(shè)條件下通信對抗系統(tǒng)作戰(zhàn)能力指標(biāo)評價體系

Lc由圖3（以f＝500 MHz為例）可得，如果兩天線間空間直線距離達(dá)到最低工作頻率的10個波長以上，也可用下面的公式估算出干擾天線至通信電臺天線間的空間傳輸損耗：

式中：Lc為空間傳輸損耗，單位dB；f為頻率，單位為MHz；d為距離，單位為km。

圖3 國際電信聯(lián)盟電波傳播損耗

（2）假設(shè)方位對準(zhǔn)，干擾信號還需在時域、頻域?qū)?zhǔn)目標(biāo)信號。時域的對準(zhǔn)即干擾時間和通信時間的重合。目標(biāo)信號發(fā)出后，通信對抗系統(tǒng)首先要進(jìn)行偵察截獲識別，產(chǎn)生相應(yīng)的干擾信號輻射出去，這一過程所需的時間為系統(tǒng)干擾反應(yīng)時間，具體包括信號的偵察截獲時間、識別時間、干擾信號產(chǎn)生時間和收發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)換時間。目標(biāo)信號駐留時間減去系統(tǒng)反應(yīng)時間即為時域?qū)?zhǔn)時間。

以某型現(xiàn)役通信對抗系統(tǒng)為例，超短波搜索接收機(jī)譜線分辨率為12.5 k Hz，采樣時間為80μs，快速傅里葉變換（FFT）處理給出頻率、幅度、相位需要160μs，由于現(xiàn)役裝備限于在一個干擾瞬時帶寬內(nèi)跟蹤跳頻，干擾機(jī)信道不用重新設(shè)置，只需要設(shè)置干擾信號產(chǎn)生器的頻率，信號產(chǎn)生時間大概需要10μs，偵察干擾共用1副天線，還需收發(fā)轉(zhuǎn)換的保護(hù)時間50μs，因此系統(tǒng)干擾反應(yīng)時間至少需要300μs。跟蹤瞄準(zhǔn)干擾的偵察干擾時序見圖4。

圖4 跟蹤瞄準(zhǔn)干擾的偵察干擾時序

頻域的對準(zhǔn)與系統(tǒng)偵察能力和干擾能力都有關(guān)系，與測頻精度、瞄頻精度、干擾帶寬、干擾樣式等指標(biāo)有關(guān)。

（3）干擾信號需要有足夠的能量。要想實施有效干擾，敵方通信接收端干擾信號強(qiáng)度與目標(biāo)信號強(qiáng)度之比須大于壓制系數(shù)，而壓制系數(shù)的大小取決于干擾信號樣式是否是針對目標(biāo)通信信號的最佳干擾樣式。到達(dá)敵方通信接收端干擾信號的強(qiáng)度與干擾功率、干擾天線的增益、極化方式與方向性、發(fā)收天線的架高和周邊環(huán)境、電波傳播條件與傳播距離等因素有關(guān)。在上述因素已知的情況下，可計算敵方通信系統(tǒng)接收端干擾信號強(qiáng)度Eg和敵方通信系統(tǒng)信號強(qiáng)度Et，計算方法參照式（1）和式（2）。

2 有效干擾概率計算

通信對抗系統(tǒng)的作戰(zhàn)目的是對敵方通信實施有效干擾，可使用對敵方通信的有效干擾概率這一技術(shù)指標(biāo)來表征通信對抗的作戰(zhàn)效能，用它反映對敵方通信的干擾是否有效，即對敵方具體通信信道的干擾程度。歸納起來，對敵方通信的有效干擾概率p y與下列因素有關(guān)：無線電波傳播和敵方通信裝備及通信對抗裝備工作條件、目標(biāo)通信裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能和通信對抗裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能［4］。根據(jù)這些因素，對敵方通信的有效干擾概率可用下式來描述，即：

下面研究瞄準(zhǔn)干擾的函數(shù)表達(dá)式。假設(shè)fg≥fm，且載頻對準(zhǔn)，干擾樣式設(shè)置為最佳干擾樣式，此時的有效干擾概率僅取決于通信裝備和干擾裝備的能量參數(shù)及時間參數(shù)，其一般函數(shù)表達(dá)式可表示為：

由于偵察和干擾是2個協(xié)同而又獨立的過程，因此式（4）又可寫成：

式中：pz為對目標(biāo)信號的偵察概率；p g為對目標(biāo)信號的條件干擾概率，即在偵察到的條件下對其的干擾概率。

概率pz和pg取決于反映無線電通信偵察和通信干擾的能量空間參數(shù)和時間參數(shù)，由于通信對抗的能量空間參數(shù)和時間參數(shù)是獨立的，因此偵察和干擾概率可進(jìn)一步寫成：

從而可得：

式中：pzn為偵察能量；pzs為偵察時間；pgn為干擾能量；pgs為干擾時間。

2.1 能量參數(shù)分析

對取決于能量空間參數(shù)的偵察概率pzn可看作是偵察分系統(tǒng)輸入端目標(biāo)信號強(qiáng)度E′m不小于偵察靈敏度Em的概率。E′m服從獨立正態(tài)分布，因此有：

式中：E＝E′m－Em；E′m、Em為偵察接收機(jī)處目標(biāo)信 號 強(qiáng) 度 和 偵 察 靈 敏 度， 單 位分別為目標(biāo)信號強(qiáng)度和總的電磁環(huán)境信號強(qiáng)度的均方差。

同理可推導(dǎo)出對目標(biāo)信號的條件干擾概率為：

式中：EZ＝Eg－Em；Eg和Em為通信接收點處干擾信號強(qiáng)度和目標(biāo)信號強(qiáng)度，單位：為通信接收點處干擾信號強(qiáng)度和目標(biāo)信號強(qiáng)度的均方差；k為壓制系數(shù)。

2.2 時間參數(shù)分析

根據(jù)第1節(jié)的分析，可得函數(shù)表達(dá)式：

式中：vss為搜索接收機(jī)搜索速度；tmz為目標(biāo)信號持續(xù)發(fā)射時間平均值；tgz為干擾信號發(fā)射時間；tgf為通信對抗系統(tǒng)干擾反應(yīng)時間。

2.3 多兵力計算

如果敵方通過幾個獨立信道或幾個頻率收發(fā)信息，則對目標(biāo)信號的有效干擾概率可按下式計算：

式中：N為實施發(fā)射的無線電信道數(shù)量；M為敵方實施無線電接收的無線電信道數(shù)量；L為無線電干擾裝備數(shù)量；p li為對單個無線電信道中無線電發(fā)射的壓制概率；x li為無線電干擾裝備在敵方無線電通信信道中的分布。

3 結(jié)束語

本文提出的方法可以初步進(jìn)行通信對抗作戰(zhàn)效能分析，下一步工作是明確在一定條件下時間參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式，并進(jìn)一步分析各種干擾方式下通信對抗系統(tǒng)的有效干擾概率，在通信對抗部隊演練中預(yù)測在一定兵力情況下的作戰(zhàn)效果，或計算為達(dá)到一定預(yù)期效果所需兵力的數(shù)量。

［1］李登峰，許騰.海軍運籌分析與應(yīng)用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2007.

［2］王慶生，宣曉英，路雷.艦載通信對抗系統(tǒng)電磁兼容性分析［J］.通信對抗，2009（1）：14－17.

［3］黃希利，杜紅梅，羅小明.通信對抗系統(tǒng)作戰(zhàn)能力評估模型［J］.裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，21（2）：83－86.

［4］Li Dengfeng.Some measures of dissimilarity in intuitionistic fuzzy structures［J］.Journal of Computer and System Sciences，2004，16（8）：115－122.