戰術通信對抗系統多目標干擾數量計算方法

盧義成，王 斌，任 航(.國防科技大學，安徽 合肥 30037；.解放軍30部隊，江蘇 南京 0000)

0 引 言

用一部干擾機同時或快速交替地干擾目標信道稱為多目標干擾，多目標干擾不僅能夠干擾多個目標信道，同時仍具備針對性強的優點[1]，是為了緩解現代電子戰爭中目標數多而干擾資源不足的矛盾所采取的措施[2]。

戰術通信對抗系統具有完備的通信對抗作戰能力，是陸軍通信對抗的基本作戰單位。通信對抗系統多目標干擾數量是指系統可壓制干擾的目標信道數量，是其作戰能力的重要指標。隨著通信對抗裝備自動化程度和作戰能力，通信對抗裝備已能對4個、6個乃至更多目標信道進行壓制干擾[3-4]，但戰術通信對抗系統多目標干擾數量不是通信對抗裝備多目標干擾數量的簡單疊加，研究戰術通信對抗系統最大多目標干擾數量的量化問題，對評估系統多目標干擾能力、弄清系統多目標干擾制約因素具有重要意義。

1 戰術通信對抗系統多目標干擾方式

戰術通信對抗系統根據實際情況靈活組織和實施通信對抗干擾行動，通常存在引導式、自主式和綜合式3種方式。

1.1 引導式干擾

短波(或超短波)戰術通信對抗系統由一個短波(或超短波)偵控站控制引導多個短波(或超短波)干擾站組成，通常以定點支援的方式對任務區內的信號實施偵察干擾，系統的戰斗布勢如圖1所示。引導式干擾主要針對定頻信號，其作戰回路為：搜索截獲→測量識別→干擾決策→引導干擾→干擾準備→施放干擾，工作時序如圖2所示，依此循環往復，實現不間斷的偵察干擾。

圖1 戰術通信對抗系統戰斗布勢

圖2 系統引導干擾的工作時序

(1) 搜索截獲階段

要實施多目標干擾，首先偵控站要對信號實施搜索截獲，主要是利用搜索接收機在任務頻段內進行頻率搜索，在檢測到信號的同時得到信號的基本參數，達到截獲的目的。

(2) 干擾反應階段

干擾站利用干擾資源共用技術[5]實現多目標干擾，即同時瞄準干擾多個通信信道，但由于干擾站在施放干擾過程中不能實施偵察，因而干擾站多目標干擾必須要以偵察引導為前提[6]。

對于截獲到的定頻信號，偵控站啟用監測接收機、分析處理接收機等手段快速測量識別信號屬性[7]，識別的程度根據作戰的要求和緊迫性決定。

根據測量識別的結果，偵控站迅速做出干擾決策，確定干擾對象和干擾參數(干擾功率、干擾中心頻率和帶寬、干擾樣式等)，同時為干擾資源有剩余的干擾站提供干擾引導，被引導的干擾站則按照要求調整干擾機后施放干擾。

(3) 施放干擾階段

干擾站通常采用斷續干擾的策略，在施放干擾期間留出干擾間隙減少目標電臺動向，及時調整干擾。

1.2 自主式干擾

采用自主式干擾時，干擾站分頻把守，在各自的任務頻段內自主偵察、自主選擇干擾目標、自主施放干擾。此時干擾站采用瞄準式干擾或攔阻式干擾，可對一定頻帶寬度內的一個或多個目標信道實施干擾。保守起見認為干擾站自偵自擾時可干擾目標信道數量為1。

1.3 綜合式干擾

綜合式干擾是指偵控站綜合采用引導式干擾和自主式干擾，偵控站在自身任務頻段內搜索截獲信號，引導部分干擾站對目標信道實施瞄準式干擾，系統內其余干擾站則在各自任務頻段內自偵自擾。

2 戰術通信對抗系統多目標干擾數量計算

2.1 系統引導式干擾時多目標干擾數量計算

若戰術通信對抗系統采用引導式干擾，系統最大多目標干擾數量為：

(1)

式中：m為戰術通信對抗系統包含的干擾站數量(個)；wi為系統內第i個干擾站可同時多目標干擾信道數量(個)，同一型號干擾站該性能參數相同；nmax為系統內偵控站可及時引導干擾的定頻信號數量(個)，可根據訓練、演習等軍事經驗合理確定。

由于單站工作頻率范圍的約束，系統引導式干擾的多目標干擾數量在系統不同工作頻率范圍內可能存在差異，為更準確地反映系統引導式干擾的多目標干擾數量，應給出該數值在系統工作頻率范圍內的分布：

(2)

(3)

(4)

式中：f為偵察工作頻率；[fCr-l，fCr-h]為偵控站可偵察頻率范圍；[fJj-l,fJj-h]為干擾站可干擾頻率范圍。

2.2 系統自主式干擾時多目標干擾數量計算

若戰術通信對抗系統采用自主式干擾，系統最大多目標干擾數量為：

Naj=m

(5)

同理，給出系統自主式干擾的多目標干擾數量在系統工作頻率范圍內的分布：

(6)

(7)

式中：[fJr-l，fJr-h]為干擾站可偵察頻率范圍。

2.3 系統綜合式干擾時多目標干擾數量計算

若戰術通信對抗系統采用綜合式干擾，系統最大多目標干擾數量為：

(8)

式中：xi=1表示組內第i個干擾站由偵控站引導干擾；xi=0表示組內第i個干擾站自偵自擾，即{xi}表示綜合式干擾決策。

決策{xi}依據實際情況可以多種多樣，當以“使系統多目標干擾數量最大”為目標函數，xi為決策變量：

maxNEj-m

(9)

(10)

將上式代入式(8)，此時系統多目標干擾數量：

(11)

系統綜合式干擾的工作頻率范圍：

Ework=C∪J1∪J2∪…∪Jm

(12)

式中：C={f|≤fCr-l≤f≤fCr-h}；Ji={f|fJj(i)-l≤f≤fJj(i)-h，fJr(i)-l≤f≤fJr(i)-h}。

由上式可知，系統的工作頻率范圍可能由一個或多個離散的工作頻段組成，同理，為更準確反映系統綜合式干擾的多目標干擾數量，給出該數值在系統工作頻率范圍內分布的計算方法：

(1) 計算開始；

(2) 初始化，輸入戰術通信對抗系統某一連續工作頻段[f1，f2]、可及時引導干擾定頻信號數量nmax、各干擾站的偵察頻率范圍[fJr-l，JJr-h]、干擾頻率范圍[fJj-l，fJj-h]、多目標干擾數量w；

(3) 令f=fCr-l，k=1，計算步長為Δf；

(4) 標記組內干擾頻率范圍覆蓋f的干擾站，并按“多目標干擾數量”由大到小的規則排列得到集合J；

(5) 取出J中第k個干擾站的多目標干擾數量wk，W+wk→W，判斷W≥nmax，若true則轉入(6)，若false則轉入(8)；

(6) 統計J除去前k個干擾站的剩余干擾站中偵察頻率范圍覆蓋f的數量naj，輸出NEj-m(f)=nmax+naj；

(7)f+Δf→f，判斷f≤fCr-h，若true則轉入(4)，若false則轉入(9)；

(8)k+1→k，判斷k>card(J)，若true則輸出NEj-m(f)=W后轉入(7)，若false則轉入(5)；

(9) 計算結束。

NEj-m(f)計算流程如圖3所示。

圖3 系統綜合式干擾的多目標干擾數量頻域分布計算流程

按照上述步驟依次對戰術通信對抗系統的一個或多個離散的工作頻段進行計算，可得到系統綜合式干擾可同時干擾目標信號數量在其整個工作頻率范圍內的分布。

3 計算示例

結合上述計算模型，對XSimStudio可擴展仿真平臺進行二次開發。假設某一超短波通信對抗系統由1個超短波偵控站控制引導3個A型超短波干擾站和3個B型超短波干擾站組成。各站相關性能參數如表1所示。

表1 單站工作頻率范圍及多目標干擾數量

在超短波偵控站“可及時引導干擾定頻信號”不同取值下，由式(1)、(5)、(11)計算得到該超短波通信對抗系統多目標干擾總數如圖4所示。

圖4 超短波通信對抗系統多目標干擾總數

假設超短波偵控站可及時引導干擾定頻信號nmax=8，結合XSimStudio可擴展仿真平臺，展示超短波通信對抗系統在其干擾壓制區域內、各工作頻率范圍上的多目標干擾數量，如圖5所示。

圖5 超短波通信對抗系統多目標干擾數量頻域分布

由圖5所示的結算結果可知，超短波通信對抗系統在100～200 MHz的頻率范圍內自主式干擾的多目標干擾數量為3，引導式干擾的多目標干擾數量為8，綜合式干擾的多目標干擾數量為9；在200～300 MHz的頻率范圍內自主式干擾的多目標干擾數量為3，引導式干擾的多目標干擾數量為8，綜合式干擾的多目標干擾數量為10。上述計算結果能為指揮員籌劃通信對抗行動、區分任務頻段提供重要參考。

4 結束語

不難看出，由通信對抗裝備和通信對抗人員組成的戰術通信對抗系統在能力本領上具有涌現性的特征，不能以組成要素能力本領的簡單疊加一概而論。本文基于戰術通信對抗系統不同方式的多目標干擾過程，構建了其多目標干擾數量的計算模型，為摸清戰術通信對抗系統多目標干擾能力提供了方法。但如何科學合理地確定偵控站可及時引導干擾的定頻信號數量還需要進一步的研究。

[1] 胡彬,黃清江.遺傳算法在多目標干擾中的運用[J].空間電子技術,2010(3):27-31.

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[3] 王建軍,柯宏發,方洪俊.通信干擾站多目標干擾能力評估[J].艦船電子工程,2003(3):48-50.

[4] POISEL R A.Modern Communications Jamming Principles and Techniques[M].2nd ed.Norwood,MA:Artech House,2011.

[5] 盧義成,王斌,李柔剛.陸軍戰術通信干擾營作戰能力評估指標體系[J].指揮控制與仿真,2017,39(4):75-79.

[6] 朱慶厚.無線電監測與通信偵察[M].北京：人民郵電出版社,2005.

[7] 蘇耀峰.基于XSimStudio的態勢回放系統設計[J].中國科技信息,2016(3):86-88.