基于干擾時間占有率的多目標干擾效能分析

呂明山

(海軍大連艦艇學院，遼寧 大連 10068)

現代干擾機一般都采用多波束或相控陣干擾技術，具備同時干擾多批目標的能力。但是在高信號密度環境，本艦雷達同時使用，威脅雷達采用復雜體制等因素影響下，威脅雷達的部分脈沖得不到干擾，會造成多目標干擾效果嚴重下降。目前，對“干擾脈沖丟失導致干擾效果下降”的結論基本達成共識[1-3]，但是在不同作戰環境下，如何評估干擾效果下降程度，如何利用評估結果為電子對抗軍官提供干擾輔助決策，如何基于評估結果提高現有技術條件下的干擾機自適應干擾能力等方面的研究還不夠。文獻[1-2]分析了復雜電磁環境對艦載雷達有源干擾效果的影響并給出了改進技術途徑和措施，文獻[3]分析了多波束雷達干擾機的干擾方式和效能評估指標，上述文獻重在定性分析，對干擾量化輔助決策支持不大；文獻[4-5]從定量的角度分析了干擾機干擾多目標時脈沖丟失的概率，為干擾輔助決策奠定很好的基礎，但是缺乏兩方面的考慮，一是干擾機干擾資源管理機制，二是本平臺雷達同時使用帶來的電磁兼容影響。

1 干擾脈沖丟失原因分析

干擾脈沖丟失是導致干擾效果下降重要原因，而造成干擾脈沖丟失的原因總體上可概括為兩個方面：一是雷達偵察干擾機采用的技術體制還不能適應復雜電磁環境的影響；二是平臺電磁兼容問題還沒有有效地解決方法。具體可表述為

1)為解決收發隔離問題，電子偵察和有源干擾采用時分工作方式，在電子偵察時間內，雷達脈沖得不到干擾；

2)為解決兼容問題，雷達和電子偵察采用匿影技術，雷達匿影脈沖時間內，偵察機無法偵收雷達脈沖信號，則雷達脈沖得不到干擾；

3)為解決兼容問題，在火控雷達距離搜索和跟蹤脈沖波門時間內停止有源干擾，雷達脈沖得不到干擾；

4)干擾機某一時刻只能發射一個干擾信號，為了實現同時多目標干擾，干擾機采用分時切換，開窗瞄準的干擾方法，干擾窗口時間內只能干擾一部雷達的脈沖，其他雷達脈沖得不到干擾；

5)干擾機波束切換或頻率切換時間內，雷達脈沖得不到干擾；

6)干擾機從偵察轉換到干擾或從干擾轉換到偵察期間，雷達脈沖得不到干擾；

7)脈沖密度很高時，信號在時域上重疊現象嚴重，偵察機不具備對同時到達信號的參數測量能力，因此開窗計劃欺騙干擾的脈沖可能得不到干擾；

8)除了上述直接原因以外，干擾目標的復雜性也是重要影響因素。在4)所描述的干擾機干擾方法下，當干擾目標采用高重頻時，采用重頻抖動或重頻捷變或大脈寬時，干擾機就需要用更多的或更寬的干擾窗口來瞄準干擾該目標，因此其他雷達脈沖得不到干擾的情況就會增加。

2 雷達干擾時間占有率分析

在現有技術體制條件下，干擾機某一時刻只能發射一個干擾信號，因此有限的干擾資源是造成干擾脈沖丟失的主要原因。而干擾資源主要體現在干擾時間，即當分配給某部雷達的干擾時間較多時，則分配給其他雷達的干擾時間就較少，干擾脈沖丟失自然在所難免。因此在多目標干擾條件下，對有限的干擾資源進行科學的管理是發揮干擾機最大效能的保證。

2.1 干擾資源管理

干擾資源的管理包括信號分選結果管理、數據庫管理、資源分配管理、干擾源管理、干擾通道管理、重頻跟蹤器管理等，其流程基本主要包括以下幾個步驟[6]：1)威脅信號識別。將分選結果與雷達庫比較，識別信號威脅等級，確定需要干擾的雷達信號。2)干擾資源分配。根據威脅等級排序，調整干擾樣式庫、重頻跟蹤器等干擾資源和干擾時間分配，確定多目標干擾通道控制時序。3)干擾參數設置。調用干擾樣式庫中裝定的干擾樣式，分別控制壓制干擾源和欺騙干擾源對威脅雷達實施干擾。

在多目標干擾條件下，多目標干擾通道控制時序決定干擾時間分配，將直接影響干擾效果。現假設艦艇進行軟硬武器協同防空反導，即使用本艦雷達探測跟蹤的同時進行干擾。當需要對多部威脅雷達同時進行干擾時，重頻跟蹤器將對每部威脅目標信號進行干擾窗口寬度計算，完成時域跟蹤，干擾控制器根據威脅等級、可信度等因素將干擾窗口合成為一路，消除時間上的窗口重疊，并給出干擾批號控制信號。在雷達1的威脅等級大于雷達2情況下，結合雷達匿影和在火控雷達距離跟蹤脈波門內停止有源干擾的因素，圖1給出了多目標干擾通道控制時序。

圖1 多目標干擾通道控制時序

從圖1可知，在多目標干擾條件下，干擾脈沖丟失的數量與匿影脈沖、距離跟蹤波門、干擾目標數量等有關以外，還與目標威脅等級高低、干擾窗口大小等功率管理方法有關。

2.2 干擾時間占有率

從干擾資源管理分析可知，分配給某雷達可用于干擾的時間長短基本決定了對該雷達的干擾效果。因此，在干擾時間T內，如果可分配給某部雷達的干擾時間為T′，則可定義該雷達干擾時間占有率為

(1)

假設干擾機僅對雷達n進行干擾，如果該雷達信號周期為Tn，脈寬為τn，干擾窗口時間為Jn，Jn>τn，可定義在Tn時間內雷達n的干擾占空比為

(2)

則在Tn時間內雷達n的干擾時間不占有率為

Pn0=1-Pn1

(3)

如果干擾機同時干擾N部雷達，且雷達i的威脅等級大于雷達i+1，(i=1，…，N-1)，則在Tn時間內第n部雷達的干擾時間占有率可表示為

(4)

在一定的工作時間T內，為解決收發隔離問題，電子偵察和有源干擾采用時分工作方式，其中電子偵察時間為TZ，則干擾時間為TG=T-TZ；當火控雷達重復周期Tf，距離跟蹤波門為τt、匿影脈沖為τn時，則干擾可使用的時間率為

(5)

此時，在T時間內第n部雷達的干擾時間占有率可表示為

(6)

3 仿真分析

現假設軟硬武器協同反導，同時對抗來襲飛機和反艦導彈，干擾機為多波束干擾體制，電子偵察和有源干擾采用時分工作方式，比例為1∶9。為了便于分析，假設各威脅雷達工作參數保持一致，威脅雷達被告警識別后，干擾機同時對威脅目標進行干擾，雷達i的威脅等級大于雷達i+1，(i=1，…，7)。

圖2表示本艦火控雷達重頻3 KHz、距離跟蹤波門寬度4 μs、匿影脈沖寬度2 μs，威脅雷達的重頻為2 KHz、脈寬1 μs條件下，不同干擾窗口時間寬度下的各威脅雷達干擾時間占有率。

圖3表示本艦火控雷達重頻3 KHz、距離跟蹤波門寬度4 μs、匿影脈沖寬度2 μs，威脅雷達的重頻為100 KHz、脈寬1 μs條件下，不同干擾窗口時間寬度下的各威脅雷達干擾時間占有率。

圖4表示本艦火控雷達重頻100 KHz、距離跟蹤波門寬度2 μs、匿影脈沖寬度2 μs，威脅雷達的重頻為2 KHz、脈寬1 μs條件下，不同干擾窗口時間寬度下的各威脅雷達干擾時間占有率。

圖2 低重頻火控雷達與低重頻威脅雷達條件

圖3 低重頻火控雷達與高重頻威脅雷達條件

圖4 高重頻火控雷達與低重頻威脅雷達條件

從仿真輸出可知，隨著干擾窗口寬度的增加，雷達干擾時間占有率隨之下降。但是目前尚不清楚，雷達干擾時間占有率下降到什么程度，干擾就會基本無效。這就需要如文獻[7]提到的，需要通過試驗的方法來得到。不妨礙基本分析，如果定義雷達干擾時間占有率小于60%為無效的話，則可以得到以下結論：

1)在低重頻火控雷達與低重頻威脅雷達條件下，同時干擾多目標的效果基本能夠得到保證。

2)在低重頻火控雷達與高重頻威脅雷達條件下，同時干擾多目標的數量將嚴重下降，當干擾窗口為2 μs時，只能保證對2批目標的有效干擾。

3)當本艦火控雷達采用高重頻體制時，甚至1批威脅雷達的干擾效果都將得不到保證。

4 結束語

在分時干擾技術體制下，當干擾機同時對多個雷達輻射源目標進行干擾時，部分目標的干擾效果下降在所難免，從而造成干擾機的作戰效能下降。因此，干擾時間占有率應與干擾機發射功率、干擾樣式、干擾帶寬等一樣，被看作是影響干擾效能的因素之一。由于裝備的復雜性及目標的多樣性，仿真的條件設置還不夠完善，仿真的情況還有欠缺，但是基于干擾時間占有率的評估分析，對優化干擾資源管理，進一步提高干擾機多目標干擾效能是可行的。另外，在現有條件下，實現干擾時間占有率的可視輸出，也能為指揮員決策干擾目標類型、數量提供依據。