雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗研究*

劉江波

(91404部隊 秦皇島 066000)

雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗研究*

劉江波

(91404部隊 秦皇島 066000)

研究雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗問題。在分析了開展適應性試驗重要意義的基礎上,從復雜電磁環境對雷達裝備的影響與主要構建方法,適應性試驗的指標體系、試驗方法與評估方法研究等方面,重點分析了雷達裝備適應性試驗研究的主要內容,最后針對當前試驗現狀存在的一些問題,對適應性試驗提出了一些建議。

雷達裝備; 復雜電磁環境; 適應性試驗

1 引言

雷達的軍事應用十分廣泛,既是對空、對海情報的主要來源,承擔著警戒引導、目標跟蹤、瞄準制導、航行保障等任務,同時又為指揮員作戰指揮以及組織對空對海預警探測、戰術機動、火力打擊等行動提供支撐,為指揮員進行戰場態勢感知和對各種武器裝備作戰使用做出決策提供手段。雷達在復雜電磁環境下的作戰能力將直接對作戰的進程甚至結局產生重要影響。

雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗研究就是在這樣一個背景下提出的,其主要研究目的是對雷達裝備在復雜電磁環境下的作戰能力進行考核,為雷達裝備的研制和發展提供對策建議。

2 適應性試驗的基本概念

一般來講,環境適應性是指設備在其壽命周期內可能會遇到的各種極端應力的作用下實現其預定的所有功能、性能和必備防破壞的能力,是設備重要的質量特性之一[1]。環境條件包括氣候環境、機械環境、電磁環境、核輻射環境、生物環境、化學環境、運輸環境、貯存環境的噪聲環境等。電磁環境適應性是指裝備、系統以及平臺受電磁環境影響時的適應能力[2]。

從以上概念中可以看出,適應性是一種交互性的表達,強調通過裝備在特定環境條件下的響應來反映其作戰能力[3]。因此,可以將雷達裝備在復雜電磁環境下的適應能力定義為雷達裝備在特定電磁環境條件下完成作戰任務的能力。雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗主要考查雷達裝備對各種復雜電磁環境態勢的適應能力,在各種復雜電磁環境下雷達裝備各項功能是否正常、各項性能指標能否滿足研制總要求規定等。

3 雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗研究的重要意義

1) 是作戰能力提升的技術基礎

對雷達裝備復雜電磁環境適應性試驗進行研究,就是要通過模擬裝備可能面臨的復雜電磁環境,并在這種環境條件下測試裝備性能參數,從而弄清楚我軍現有雷達裝備在復雜電磁環境下的適應力如何、長處和短處是什么,只有這樣才能有的放矢,為研究如何提高復雜電磁環境下雷達裝備的作戰能力奠定基礎。

2) 是武器裝備發展的必然要求

我軍雷達裝備的研制起步較晚,裝備性能和美國等發達國家相比差距仍較大。雷達裝備復雜電磁環境適應性試驗研究的目的之一就是為雷達裝備試驗鑒定方法改進提供對策建議,使裝備研制方從研制初期就重視裝備的復雜電磁環境適應性。可以說,雷達裝備復雜電磁環境適應性試驗研究將從根本上推動雷達裝備的研制和發展。

3) 是軍隊發展趨勢的客觀要求

現代幾場高科技戰爭,讓我們看到了和美國等軍事強國之間的差距,也看到了雷達裝備在戰爭中發揮的巨大威力。因此,我軍要想實現跨越式發展,必須加緊開展雷達裝備復雜電磁環境適應性試驗研究,努力提高裝備在復雜電磁環境下的作戰能力。

4 雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗研究的主要內容

4.1 復雜電磁環境對雷達裝備性能的影響分析

復雜電磁環境是指在一定的空域、時域和頻域上,電磁信號縱橫交叉、連續交錯、密集重疊,功率分布起伏變化,對相應的電磁活動產生重大影響的電磁環境[4]。戰場復雜電磁環境對雷達作戰能力的影響主要可分為以下四個方面的內容[5]。

1) 影響目標探測的穩定性

雷達在戰場上會遇到地物雜波、云雨雜波、海雜波等多種雜波的影響。過強的雜波會使雷達回波的信噪比降低、接收機飽和、雜波頻譜展寬從而導致雷達對目標的探測距離下降、信號處理效果變差。同時由于海上及陸上大氣波導的存在使正常傳播條件下接收不到的、位于視距之外的陸地雜波和海浪雜波呈現在雷達顯示器上從而增加雷達的雜波強度降低雷達對目標的探測能力,造成雷達顯示畫面混亂,出現虛警,導致目標跟蹤不穩定。

2) 影響目標信息的真實性

同型號雷達之間產生的相互干擾在頻譜分布上基本重合,突出表現在干擾方向較多且不確定、干擾時段集中和干擾頻段阻塞三個方面,這不僅使雷達的探測能力大幅度降低,無法完成探測任務還難以確定干擾源方向以至連受干擾的真實情況都不能準確判定。同時來自對手的有源的壓制性干擾、欺騙性干擾和無源的遮蔽式干擾、假目標干擾也是嚴重影響雷達探測性能的主要因素,而高功率微波和反輻射攻擊則是雷達自身生存所面臨的最嚴重威脅。

3) 影響目標航跡處理的可靠性

由于受到戰場復雜電磁環境的影響,雷達目標航跡處理錄取到的目標點跡中存在大量的虛假點跡,這樣會給準確航跡的建立帶來很大的困難,并且還容易出現“航跡過載”的現象。航跡建立的不準確將會影響航跡的外推與濾波,進而影響目標跟蹤的質量,并最終影響主航跡表的生成。航跡處理的不可靠將對雷達在實際作戰時的目標跟蹤、制導攔截產生嚴重影響。

4) 限制了雷達的作戰使用

在戰場復雜電磁環境條件下,由于己方的各種電子裝備充斥于狹小的戰場空間內,各種樣式電磁信號交織在一起,大大增加了己方互擾的概率。為了使各種電子裝備協同工作,同時減低被對手探測的概率必須進行電磁頻譜管控,對雷達的開機時間、開機時長、開機時序進行嚴格的控制,這就限制了雷達在戰場上的作戰使用使其效能發揮受到制約。

4.2 雷達裝備面臨的復雜電磁環境構建方法研究

雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗具有很強的實踐性[6]。為了滿足各類型裝備試驗鑒定的需求,對復雜電磁環境構建也有特殊的需求,主要是條件已知,可調可控,分層分級。在對復雜電磁環境分析的基礎上,更加體現試驗設計的主觀性。

復雜電磁環境的構建方法有很多,主要包括:全數字化計算機環境仿真、內場半實物環境仿真、外場全實物電磁環境模擬等[7]。

在內場試驗中,通常采用全數字化計算機環境仿真或半實物環境仿真的方式,通過控制復雜電磁環境的參數構建相應的試驗態勢。這種構造方法方便、靈活,具有很高的可重復性,可較好地適用于開展雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗研究。在外場試驗中,通常采用全實物電磁環境模擬的方式,用典型裝備構建典型戰場電磁環境。這種構造方式能真實地反映實際情況,但是成本較高,可重復性差,可以作為內場試驗的補充,對內場試驗結果進行驗證。

4.3 雷達裝備復雜電磁環境下適應性試驗指標體系研究

雷達裝備對復雜電磁環境適應性試驗指標體系的研究一方面應保留和優化原有內容,主要是對單個指標的細化深化,增加條件設置的因素集,提高指標體系的涵蓋能力。另一方面要充分考慮復雜電磁環境的影響,增加適應性考核的定性和定量描述,從整體角度實現有效融合。

其中,原有的指標主要包括固有技術性能指標、戰術性能指標、作戰平臺協調能力指標等。對固有技術性能指標、戰術性能指標的改進方法主要是在原有的試驗考核方法基礎上,增加電磁環境條件的設置。作戰平臺協調能力反映裝備在實際裝載平臺上,與己方電子信息系統在使用時的相互協調性,這類指標的考核對試驗場地、試驗條件等要求較高,數據搜集獲取難度較大,因此主要進行定性分析。

指標體系研究的重點是,針對復雜電磁環境對裝備的影響,在指標體系中增加“雷達裝備對復雜電磁環境適應性指標”,主要從電磁環境對裝備的影響出發,通過合理的抽取,結合具體裝備的工作原理和流程,設置相關的指標項。

4.4 雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗方法研究

構建基于作戰想定的典型電磁環境,研究雷達裝備復雜電磁環境適應性指標的試驗方法和數據獲取方法,為修訂雷達裝備試驗相關的標準提供建議。

根據雷達裝備工作原理及其在未來戰場中面臨的電磁環境情況,運用工程化的方法,可以從電子對抗偵查環境適應性、電子干擾環境適應性、電子摧毀環境適應性、目標超低空環境適應性和目標隱身環境適應性五個方面,對雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗方法進行研究。

4.5 雷達裝備在復雜電磁環境下適應性評估方法研究

在對雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗數據進行分析評估時,可以采用圖表、曲線和三維圖形方式[8],對結果數據進行橫向和縱向的比較,分析不同裝備作戰使用特點,相同裝備不同條件下響應與規律,進行指標的一致性驗證,以及為內外場試驗結果的一致性研究提供依據。

同時,由于指標體系呈現出多層次結構,任一層次的能力可能由其多個下層能力聚合而成。因此可以采用層次分析方法(AHP)進行指標聚合[9],并引入基于區間數的模糊層次分析法計算各指標的權重,從而對復雜電磁環境下的雷達裝備適應能力進行綜合評估。

5 雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗的研究現狀

當前,我軍雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗研究取得了初步成績,主要表現在以下方面[10]:

1) 研究意識正在增強。

隨著全軍信息化建設的全面展開,戰場復雜電磁環境研究的深入發展,各單位逐漸意識到開展雷達裝備復雜電磁環境適應性試驗研究的重要性。

2) 相關試驗正在起步。

近年來,各科研單位、院校和試驗單位都加大了對復雜電磁環境研究的力度。部分單位相繼成立了專門的仿真試驗中心等機構,模擬戰場復雜電磁環境進行雷達裝備試驗,為雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗研究積累了一定的經驗和數據。

3) 人員訓練正在開展。

各試驗單位逐漸從單一的裝備試驗向試、訓一體轉變,在完成試驗任務的同時,越來越多地承擔起了復雜電磁環境訓練任務,定期組織短期培訓,幫助使用單位適應復雜電磁環境條件下雷達裝備的作戰使用。

但同時仍存在一些問題:

1) 試驗理論研究明顯落后。

電磁環境的復雜性給雷達裝備適應性試驗研究帶來了很多困難,各科研單位大都各自為戰,沒有形成整體效應,在復雜電磁環境構建方法、適應性指標體系、試驗方法以及數據分析等方面的理論研究不夠系統。

2) 試驗條件有限。

復雜電磁環境構建難以貼近實戰,試驗設計難以滿足實際作戰需求,部分試驗數據難以獲取。

3) 相應的考核標準尚未確立。

復雜電磁環境適應性試驗只作為考察試驗項目,受到試驗條件限制,態勢設置較為單一,不能全方位、多層次地考核武器裝備的作戰性能,無法真實反映雷達裝備在復雜電磁環境下的適應能力。

6 雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗的發展趨勢及幾點建議

未來雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗研究的發展趨勢主要有以下幾個方面:

1) 更加注重頂層設計,從頂層制定復雜電磁環境下雷達設計、試驗標準體系,強化科研開發,提高雷達對抗復雜電磁環境干擾的能力,從源頭上提高雷達的作戰能力。

2) 建立面向復雜電磁環境的裝備研制程序與標準規范,將電磁環境效應作為裝備研制重要因素進行考量,全面建立電磁環境適應性相關標準規范。

3) 著眼作戰使用需求,著重改進裝備試驗方法,包括復雜電磁環境構建方法、作戰想定設計等,使試驗設計更貼近實戰,重點考核雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性指標,試驗結果更有實用價值。

針對目前現狀存在的問題及發展趨勢,提出以下建議:

1) 抓好雷達裝備的科研立項、研制、考核定型等環節,將復雜電磁環境適應性貫穿在裝備全壽命全周期階段。

2) 開展基礎理論和技術方法研究,從分析裝備的工作原理出發,結合過去的試驗經驗和數據,研究開發復雜電磁環境的構建和運用方法,構建各類型雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性指標體系,并通過進一步試驗對該指標體系進行完善。

3) 構建配套齊全的試驗設施,重點是試驗與評估需要的基礎設施,建設能模擬未來可預見的戰場復雜電磁環境,嚴格測試雷達裝備在此環境下的作戰能力和作戰、保障能力降級情況,為準確、全面評定雷達裝備綜合作戰性能提供依據,同時,也為未來部隊在戰場復雜電磁環境作戰使用提供經驗。

4) 充分利用各試驗基地的資源,組織相關人員進行訓練,幫助雷達裝備使用單位了解復雜電磁環境,適應復雜電磁環境,掌握在復雜電磁環境條件下雷達裝備的作戰使用方法。

7 結語

本文主要研究了雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗,首先闡述了雷達裝備在復雜電磁環境下適應性試驗研究的重要意義,然后從復雜電磁環境對雷達裝備性能的影響、復雜電磁環境構建方法、適應性試驗指標體系、試驗方法、評估方法等方面,重點研究了適應性試驗需要研究的主要內容,最后給出一些合理性的建議,為更好的開展雷達裝備在復雜電磁環境下的適應性試驗打下一定的理論基礎。

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Radar Equipment Adaptability Test under Complex Electromagnetic Environment

LIU Jiangbo

(No. 91404 Troops of PLA, Qinhuangdao 066000)

Radar equipment adaptability test under complex electromagnetic environment is researched. Firstly the signification of adaptability tests is analyzed, then the influence on radar equipment and the main construction method of complex electromagnetic environment is studied, the index system, test method and evaluation method of adaptability test are also studied. In the end aiming for problems in the current test status, some suggestions for adaptability test are proposed.

radar equipment, complex electromagnetic environment, adaptability test

TN974

2016年9月3日,

2016年10月21日

劉江波,男,碩士,工程師,研究方向:雷達信號處理。

TN974

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.03.019