艦載超短波通信對抗過程仿真設計?

樊占軍

（91336部隊 秦皇島 066326）

1 引言

艦載超短波通信是水面艦艇在訓練、演習和戰時與其他平臺進行通信的主要手段之一，主要用于艦-艦通信和艦-空通信。超短波通信采用視距傳播方式，其優勢在于頻率較高、頻帶較寬，可用于多路通信，與短波通信相比其傳播穩定性高，受季節和晝夜變化影響小，劣勢則是通信距離較近，受地形地貌（山巒、高層建筑、丘陵等）影響較大。但由于艦艇主要作戰環境特點，通信質量受地形影響較小，超短波通信在艦載通信領域得到了廣泛的應用［1］。

艦載超短波通信對抗過程分為超短波通信偵察和通信干擾兩個過程，在實際作戰中，是否能夠成功偵察到敵超短波通信信號并實施有效干擾除了考慮滿足空域、時域、能域的基本要求外，還要把偵收到的信號與艦載超短波通信對抗裝備的數據庫進行比對、篩選等操作，本文從電子對抗作戰仿真推演的應用需求出發，僅考慮空域、時域、能域的基本要求，從艦載超短波通信對抗過程分析、艦載通信對抗仿真模型設計、通信對抗仿真運行流程三個方面對超短波通信對抗仿真過程進行研究，其仿真結果可用于電子對抗作戰仿真推演。

2 通信對抗過程［2～3］

艦載超短波通信對抗是利用艦載通信干擾系統、岸基通信干擾站或者機載電子對抗設備等對艦載超短波通信系統進行電磁波干擾，以達到降低和破壞敵方艦載超短波通信質量的目的。

當前，國內外主要艦載超短波通信業務如圖1所示。

圖1 艦載超短波通信業務

艦載超短波通信對抗的基本流程為［4］利用通信偵察設備偵收到敵方的超短波通信信號后，分析其通信頻率、信號功率、工作樣式、接收機方位等主要信號特征，然后采用合適的干擾樣式對其實施干擾，以達到破壞或削弱其通信的目的，過程如圖2所示。

圖2 艦載超短波波通信對抗過程

圖中，Rj為干擾機干擾的最大有效距離；Rt為通信電臺之間的通信距離；Pj為干擾機發射功率；Pt為通信發射機功率；PR為敵方通信接收機接收到的通信信號的功率；P0為己方通信對抗系統偵察到的敵方通信信號的功率；R0為敵方通信發射機與干擾裝備接收機之間的距離。

3 艦載通信對抗仿真模型設計

3.1 通信偵察仿真模型設計［5～6］

艦載超短波通信一般情況下為視距通信，其在大氣中的傳播符合直射波傳播規律。

1）視距（通信距離）計算公式:

h1為發射天線高度，單位為m；h2為接收天線高度，單位為m；Rt的單位為km。

2）直射波傳播

發射信號直射波傳播下，干擾站偵察到的信號功率JR計算方法如下。

接收機天線接收到信號的感應場強為E

PT為通信發射機輸出功率；Gt為通信發射機天線最大增益；R0為通信發射機與干擾裝備接收機之間的距離；E的單位為μV/m。

接收天線有效長度Leff計算如下。

式中，λ為通信信號的波長；A為接收天線增益Gt的平方根。

接收天線接收功率:

對常規通信信號，如P0＞Sin，則認為可以偵察到信號，Sin為接收機靈敏度，一般超短波通信取10dB～12dB，否則不能偵察到信號。

3.2 通信干擾仿真模型設計［7～8］

判斷干擾機對敵方超短波通信實施有效干擾的方法一般有兩種，一種是干擾機與目標距離小于干擾機的最大干擾距離，另外一種是當干通比K超過干擾壓制系數Kj時，認為干擾是有效的，即K＞Kj。本文此處選擇第二種方法進行判斷。

Gj為干擾機天線最大增益；Gt為通信發射機天線主瓣增益；qˉ為通信接收機天線平均旁瓣增益；q為通信接收機天線最大增益；Δfr為通信接收機帶寬，單位為kHz；Δfj為干擾信號帶寬，單位為kHz；γj為天線極化損失，單位為dB；

壓制系數Kj為某一固定數值，一般情況下，根據實際情況在0.5～1.6之間取值。

4 通信對抗仿真運行流程

4.1 通信偵察仿真運行流程［9］

通信偵察可視化仿真過程主要是從偵收到敵方超短波通信信號，然后進行分析判別的整個過程的模擬，其基本流程如圖3所示。

通信偵察仿真運行流程描述如下。

1）信號偵察空域判斷

圖3 通信偵察仿真流程

因為通信偵察天線一般都是全向天線，所以判斷信號偵察空域是否滿足偵察條件主要考慮距離上的因素是否滿足:R0＜RM，其中R0為敵方通信接收機與我方通信干擾機之間的距離，RM是我通信干擾機最遠偵察距離，若滿足，則判斷空域滿足偵察條件。

2）信號偵察頻域判斷

信號偵察頻域的判斷指的是在偵察空域滿足的情況下看是否能夠對偵察到的信號進行頻譜分析，判斷其頻率特性是否滿足我偵察頻域要求，若滿足，則判斷頻率滿足偵察條件。

3）信號偵察能域判斷［10］

能域的判斷主要考慮三個因素，一個是偵察機接收機的靈敏度Sin，二是通信傳輸時的信噪比SNR，三是對應的信噪比門限SNRT。

如果接收信號功率P0大于接收機靈敏度即P0＞Sin，且滿足SNR＞SNRT，則認為電臺信號有非常高的概率能被正確偵察識別（實際裝備要求大于80%）。

如果接收信號 P0＞Sin，且SNR+n＞SNRT，則認為電臺信號有較高概率能被正確偵察識別，n為固定數值，一般取3～4。

如果 P0＞Sin，且SNR+n＜SNRT，則認為電臺信號有較低概率能夠被偵察識別。

4.2 通信干擾仿真運行流程［11～12］

圖4 通信干擾仿真流程

1）選定壓制系數Kj

根據偵察到的超短波信號，分析判斷出其壓制系數Kj，一般情況下，根據實際情況在0.5～1.6之間取值。具體參考表1。

2）判斷干通比K

判斷干通比K與干擾壓制系數Kj之間的關系，如果K＞Kj，則認為可以對敵方超短波通信進行干擾。

3）選擇干擾樣式

根據通信樣式的不同選擇不同的干擾樣式，可參考表1。

表1

5 結語

本文通過對艦載超短波通信和通信對抗的基本原理和基本流程進行分析，利用數學建模、粒子系統仿真和數理解算相結合的方法，對艦載超短波通信對抗全過程進行模擬，研究成果應用到電子對抗作戰仿真中，用于對艦船超短波通信對抗作戰仿真，取得了良好的效果。