塔康系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的發(fā)展研究

楊佳琳

摘要：塔康（TACAN）系統(tǒng)是全球最重要的戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)航系統(tǒng)之一。對(duì)塔康導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)施電子干擾與抗干擾技術(shù)的使用構(gòu)成了空地、空空電子戰(zhàn)的核心內(nèi)容之一。由于塔康系統(tǒng)具有自身全向收發(fā)、斷續(xù)發(fā)射、基準(zhǔn)脈沖判決、系統(tǒng)抗摧毀性差等諸多劣勢(shì)，導(dǎo)致塔康抗干擾性較弱。因此，亟需新的技術(shù)改善塔康易干擾的弱點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，本文首先針對(duì)塔康導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理及使用方式進(jìn)行介紹，然后探討對(duì)塔康系統(tǒng)行之有效的干擾技術(shù)、干擾裝備和作戰(zhàn)方法。通過文獻(xiàn)綜述有望為塔康抗干擾技術(shù)的研究指明方向。

關(guān)鍵詞：塔康；抗干擾；導(dǎo)航系統(tǒng)

1.引言

塔康導(dǎo)航系統(tǒng)（TACAN）是戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)航系統(tǒng)（Tactical Air Navigation System）的簡(jiǎn)稱。一般是由塔康信標(biāo)和機(jī)載設(shè)備組成，具有無線電測(cè)角測(cè)距功能。目前主要用于提供以信標(biāo)為中心半徑350～370km范圍內(nèi)，高度為10 km的引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)和著陸的導(dǎo)航服務(wù)[1]。塔康導(dǎo)航系統(tǒng)不僅用于航路導(dǎo)航，而且用于空空導(dǎo)航，如空中加油、編隊(duì)分行等。其具有測(cè)位測(cè)距精度高，提供二維定位，系統(tǒng)容量大等優(yōu)點(diǎn)。截止2015年止，全球已架10000多臺(tái)，僅美國本土已安裝3000多臺(tái)，而我國才安裝800多臺(tái)，遠(yuǎn)低于實(shí)際需求。因此， 深入分析和探討塔康在航空中的應(yīng)用對(duì)我國軍工事業(yè)的快速發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)代電子戰(zhàn)中一般以“通中擾”、“擾中通”為主，因此具有較好的抗干擾性顯得尤為重要。然而塔康系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，抗干擾能力卻不是優(yōu)先考慮的因素[2]。抗干擾能力只是作為一種導(dǎo)航的輔助工具，而不是用于精確制導(dǎo)的武器使用。因此該系統(tǒng)在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中面臨的安全問題就非常突出，如：塔康系統(tǒng)自身的全向收發(fā)、基準(zhǔn)脈沖判決、發(fā)射斷續(xù)性、系統(tǒng)抗摧毀性差等諸多問題，具有較低的信噪比，導(dǎo)致其抗干擾性差的劣勢(shì)。

開展對(duì)塔康導(dǎo)航系統(tǒng)弱點(diǎn)及相應(yīng)干擾方法的研究，通過探討電子對(duì)抗常用塔康系統(tǒng)干擾技術(shù)、干擾裝備和作戰(zhàn)方法，改善塔康導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾性能，為塔康抗干擾技術(shù)的發(fā)展提供新思路成為熱點(diǎn)研究方向。因而本文將從以下四個(gè)部分闡述抗干擾技術(shù)在塔康中的發(fā)展歷程：塔康導(dǎo)航系統(tǒng)的概述；塔康系統(tǒng)中常用的抗干擾技術(shù)；抗干擾技術(shù)的發(fā)展及對(duì)未來塔康系統(tǒng)中抗干擾技術(shù)的展望。

2.塔康導(dǎo)航系統(tǒng)概述

現(xiàn)代塔康導(dǎo)航系統(tǒng)配套比較完善，除信標(biāo)和機(jī)載外，還配有信標(biāo)監(jiān)測(cè)器、信標(biāo)模擬器和塔康指示控制設(shè)備等。對(duì)于測(cè)距而言， 當(dāng)機(jī)載設(shè)備發(fā)射詢問信號(hào)，地面天線接收信號(hào)，經(jīng)過處理后發(fā)射信號(hào)，機(jī)載設(shè)備接收后，利用二次雷達(dá)測(cè)距解算出實(shí)際距離。對(duì)于測(cè)位而言，地面信標(biāo)發(fā)射詢問信號(hào)，空中機(jī)載設(shè)備接收后，利用與伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)相似的測(cè)位原理，解算出方位[3]。

2.1 系統(tǒng)模型

TACAN地面信標(biāo)臺(tái)以15Hz和135Hz復(fù)合調(diào)制的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)向空中發(fā)射脈沖，形成相應(yīng)的脈沖包絡(luò)調(diào)制信號(hào)。塔康信標(biāo)發(fā)射的信號(hào)u（t）表達(dá)式為：

（1）

其中um是載波信號(hào)的幅值；m為15Hz包絡(luò)信號(hào)調(diào)制；θ為方位角； ；w為載波角頻率。G（t）為鐘形調(diào)制信號(hào)；t為脈沖到達(dá)時(shí)刻；δ（t-t1）是編碼器輸出脈沖列的任一脈沖；塔康信標(biāo)視頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

其包絡(luò)信號(hào)表達(dá)式為：

其中脈沖包絡(luò)調(diào)制信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

其中 ，m1、m2分別是15Hz和135Hz正弦包絡(luò)信號(hào)的調(diào)制度，θ和φ別是正弦包絡(luò)信號(hào)的初相。

2.2 塔康系統(tǒng)面臨的干擾問題

塔康系統(tǒng)面臨的干擾問題主要是由全向收發(fā)，斷續(xù)發(fā)射，基準(zhǔn)脈沖判決等因素困擾。具體如下：

1）.全向收發(fā)

塔康系統(tǒng)的地面信標(biāo)及機(jī)載設(shè)備在水平方位上全向收發(fā)信號(hào)，對(duì)信標(biāo)臺(tái)或機(jī)載設(shè)備實(shí)施窄帶瞄準(zhǔn)壓制干擾，干擾信號(hào)比較容易進(jìn)入塔康系統(tǒng)。對(duì)信標(biāo)臺(tái)干擾時(shí)，機(jī)載設(shè)備發(fā)射的測(cè)距詢問脈沖信號(hào)淹沒在干擾信號(hào)中，阻礙信標(biāo)接收機(jī)載設(shè)備發(fā)送詢問信號(hào)；對(duì)機(jī)載設(shè)備干擾時(shí)，將信標(biāo)臺(tái)發(fā)射的脈沖信號(hào)淹沒在干擾信號(hào)中，使機(jī)載設(shè)備不能正常接收信標(biāo)臺(tái)發(fā)射的方位信號(hào)和距離應(yīng)答信號(hào)，從而無法完成測(cè)距和測(cè)向。

2）.斷續(xù)發(fā)射

由于塔康信標(biāo)為進(jìn)入塔康有效作用范圍內(nèi)的所有飛機(jī)提供導(dǎo)航信息，為保證方位信號(hào)包絡(luò)質(zhì)量，在工作時(shí)主動(dòng)發(fā)射信號(hào)，當(dāng)機(jī)載設(shè)備發(fā)送的詢問脈沖較少時(shí)，信標(biāo)臺(tái)接收機(jī)靈敏度較高，超過接收機(jī)門限的輸出噪聲較多，從而觸發(fā)信標(biāo)臺(tái)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的噪聲填充脈沖對(duì)也較多 隨著詢問脈沖數(shù)增多，信標(biāo)臺(tái)接收機(jī)靈敏度下降，以維持塔康系統(tǒng)的應(yīng)答速率在2700對(duì)/s；當(dāng)詢問信號(hào)較少時(shí)，信標(biāo)臺(tái)依靠接收機(jī)噪聲來觸發(fā)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生脈沖應(yīng)答信號(hào)。信標(biāo)臺(tái)發(fā)射的這種信號(hào)稱為斷續(xù)發(fā)射脈沖或噪聲填充脈沖。塔康系統(tǒng)規(guī)定信標(biāo)臺(tái)脈沖發(fā)射重復(fù)頻率應(yīng)維持在2700 90對(duì)。針對(duì)塔康導(dǎo)航系統(tǒng)的斷續(xù)發(fā)射機(jī)制，干擾機(jī)可以實(shí)施飽和詢問干擾，通過偵察接收機(jī)載設(shè)備發(fā)射的詢問信號(hào)，大量復(fù)制放大后向信標(biāo)臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)，使得塔康信標(biāo)臺(tái)接收到的脈沖超過2700對(duì)/s。塔康系統(tǒng)為了維持應(yīng)答脈沖重復(fù)頻率，將提高信標(biāo)臺(tái)接收機(jī)接收門限電壓，使得接收機(jī)靈敏度迅速下降，由于信號(hào)功率較弱，使較遠(yuǎn)距離的機(jī)載設(shè)備發(fā)射的詢問信號(hào)不能被信標(biāo)臺(tái)接收和應(yīng)答。

3）.基準(zhǔn)脈沖判決

方位的信息是通過測(cè)量包絡(luò)信號(hào)正斜率過零點(diǎn)滯后于基準(zhǔn)脈沖信號(hào)的相位得到，機(jī)載設(shè)備接收機(jī)準(zhǔn)確判斷出基準(zhǔn)脈沖信號(hào)到達(dá)是塔康導(dǎo)航系統(tǒng)完成方位測(cè)量的前提。當(dāng)干擾機(jī)發(fā)射基準(zhǔn)脈沖欺騙信號(hào)，由于方位包絡(luò)分量中干擾信號(hào)的相位滯后于主基準(zhǔn)脈沖，導(dǎo)致閘門脈沖信號(hào)與干擾信號(hào)重合而不是基準(zhǔn)脈沖，得到錯(cuò)誤的方位信息。

針對(duì)塔康進(jìn)行基準(zhǔn)脈沖欺騙干擾有兩種方式：一種式是干擾方位粗測(cè)環(huán)路，另一種方式是干擾方位精測(cè)環(huán)路。粗測(cè)環(huán)路是設(shè)備測(cè)向的基礎(chǔ)，在現(xiàn)代塔康設(shè)備只有方位粗測(cè)信號(hào)也能直接測(cè)出精度低的方位數(shù)值； 若僅有精測(cè)信號(hào)，無粗測(cè)信號(hào)或信號(hào)不正常的情況下，則不能進(jìn)行測(cè)向。 因此進(jìn)行基準(zhǔn)脈沖干擾時(shí)，選擇方位粗測(cè)環(huán)路進(jìn)行干擾更加有效。

因此針對(duì)塔康上述干擾的弱點(diǎn)，本文展開相應(yīng)的抗干擾技術(shù)的發(fā)展的展望。

3 塔康系統(tǒng)常用的抗干擾技術(shù)

塔康系統(tǒng)常用的抗干擾技術(shù)可以見表1。

從表1中我們可以看出抗干擾措施都是有針對(duì)性，也都有各自的局限性，沒有一種措施是萬能的，所以綜合各種抗干擾措施，才能有效地應(yīng)對(duì)各種干擾，實(shí)施干擾對(duì)抗。除了塔康系統(tǒng)中抗干擾性技術(shù)發(fā)展外，其他領(lǐng)域的抗干擾技術(shù)也有可能用到塔康系統(tǒng)中，因此對(duì)其他領(lǐng)域抗干擾技術(shù)的綜述有利于拓寬塔康系統(tǒng)中的抗干擾性技術(shù)的發(fā)展。

4.抗干擾技術(shù)進(jìn)展趨勢(shì)

“通中擾、擾中通”綜合技術(shù)是指敵我雙方的通信處于同一頻帶內(nèi)的情況下，應(yīng)能在進(jìn)行抗干擾通信的同時(shí)，對(duì)敵方的通信產(chǎn)生干擾；我方在對(duì)敵方通信系統(tǒng)實(shí)施干擾壓制時(shí)，又能實(shí)現(xiàn)我方的通信，實(shí)現(xiàn)通信、干擾一體化。根據(jù)實(shí)戰(zhàn)態(tài)勢(shì)及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境選擇如通中擾”、“擾中通”抗干擾與對(duì)抗綜合技術(shù)，可以克服現(xiàn)有塔康系統(tǒng)干擾中的單一干擾技術(shù)缺陷利用綜合控制技術(shù)、軟件無線電技術(shù)和自適干擾抑制技術(shù)，將各種抗干擾通信體制和通信干擾體制有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)通信和干擾的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。故可以采用綜合抗干擾技術(shù)，采用多種抗干擾技術(shù)隨機(jī)組合。同時(shí)根據(jù)實(shí)戰(zhàn)態(tài)勢(shì)和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境選擇最對(duì)這種干擾最好的抗干擾通信方式，使得通信和干擾都達(dá)到最佳的效果。

因此，除了塔康系統(tǒng)中抗干擾性技術(shù)發(fā)展外，其他領(lǐng)域的抗干擾技術(shù)也有可能用到塔康系統(tǒng)中，其他領(lǐng)域抗干擾技術(shù)可能有利于拓寬塔康系統(tǒng)中的綜合抗干擾技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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