機載雷達 偵察系統復雜電磁環境下偵測能力地面試驗方法

姚華飛

（中國電子科技集團公司第二十七研究所，河南 鄭州 450047）

0 引 言

機載雷達偵察系統是綜合電子對抗系統的重要組成部分，其核心目的是從敵方雷達發射信號中獲取有用信息，為指揮控制和作戰決策提供支持，為雷達干擾和火力摧毀提供引導。按照偵察任務不同可分為：電子情報偵察、電子支援偵察、雷達告警接收機、引導干擾、引導殺傷武器五大類。機載雷達電子偵察系統作戰效能的有效發揮是我方在現代信息戰爭中掌握制勝權的重要因數，是獲取戰場優勢的核心力量。與此同時，全面遏制對方機載航空電子設備效能發揮也是未來大國間戰場對抗的主要手段。從裝備鑒定試驗的發展來看，加強復雜電磁環境及實戰化環境條件考核，充分檢驗性能底數和邊界性能是當前機載雷達偵察系統試驗的主要方向，也是用以鑒定試驗工作的重點和難點。

1 機載雷達偵察系統現實使用環境與鑒定試驗現狀

1.1 機載雷達偵察系統設備現實使用環境

隨著信息技術的迅猛發展，雷達偵察系統面臨的電磁信號環境日趨復雜，所呈現出的特點有：

（1）信號密集、起伏。雷達在軍用領域已經裝備到單兵、單車，高價值作戰平臺的雷達配置數量更多，民用雷達設備在氣象、交管、航海等領域也得到了廣泛應用，使得輻射源數量急劇增加，在時域、空域、頻域、能量域、極化域上電磁信號呈現方位分布廣、頻譜覆蓋寬、 密集交疊、動態起伏的特點，對滿足信號截獲、漏警和虛警概率條件下偵察系統的 同時多信號處理能力提出了更高的要求。

（2）信號類型多樣。偵察系統在熱點地區或潛在沖突地區面臨的敵我雙方雷達類型眾多，包括警戒雷達、火控雷達、跟蹤雷達、炮瞄雷達、目標引導與指示雷達等，不同任務類型因為任務目的不同而射頻、重頻、脈內、掃描跟蹤等設計各異，同類型雷達又因平臺類型的不同，其信號波形有與平臺相適應的特點，因此雷達類型及平臺的眾多帶來了信號波形的多樣性，同時由于信號在空域上的動態分布與重疊，電子偵察系統需要對信號進行測量、分選，導致完成輻射源及平臺類型準確識別的難度增大。

（3）信號波形復雜。為爭奪信息化戰爭的“ 制信息權”，雷達系統工程設計上在信號的射頻特征域、頻率調制域、重頻特征域和幅度特征域組合構建與雷達系統任務相適應的復雜波形，并分別在射頻前端、信號處理、數據處理子系統中采用相關匹配設計構成新體制、新技術雷達；或者同時增加誘餌雷達和虛假雷達信號以阻塞或欺騙偵察設備，降低偵察設備的截獲概率，加強雷達的反偵察、抗干擾、反摧毀的能力。

以上要素構成了機載雷達偵察系統電磁環境的復雜性特征。

1.2 試驗技術現狀與復雜環境偵測能力試驗的迫切性

前階段對機載雷達偵察系統設計定型試驗主要以功能性能指標符合性考核為主，試驗場配試雷達多以簡單常規脈沖、連續波的跟蹤測量雷達、情報雷達為主，與國內外現役先進雷達裝備信號環境差距加大，加之遠離熱點區和城市使得試驗區域的信號密度與起伏、信號類型、信號復雜度遠遠低于實戰要求，其電磁信號環境相較系統實際作戰使用環境過于純凈，同時缺乏針對機載電子偵察系統作戰全流程運用場景的構建設計，導致部分裝備在交付部隊前復雜電磁環境下的偵測性能底數未摸清，系統設計缺陷和使用限制未交底，鑒定方缺乏對系統的精準“畫像”，無法給用戶提供較高價值的裝備使用參考建議。

因此，在試驗鑒定階段重點開展機載雷達偵察系統性能邊界及復雜電磁環境適應性檢驗考核，充分暴露裝備問題缺陷，改進提升裝備性能，提高研制效費比，確保 實現裝備實戰適用性和有效性成為裝備研制的重要目標，使得設計構建以電磁信號環境為基礎，合理規劃設計測試設備、試驗項目、試驗實施的試驗方法對 機載電子偵測系統在復雜電磁環境下偵測能力測試具有十分重要的作用。

2 設計思路

通過對機載雷達偵察系統作戰對象的分析，在其性能鑒定試驗階段采用實裝設備構建復雜電磁環境將面臨配試資源籌措與協調困難、試驗周期長、經費高的現實問題，因此復雜電磁環境模擬在電子信息系統試驗鑒定中有著巨大的需求，通過模擬手段不但避免了利用大量實體設備構建復雜電磁環境所需的試驗資金投入，節省了一大筆試驗成本，而且具有重復性好、保密性強、信號密度高、信號體制樣式多且復雜等特點，同時極大地縮短了試驗周期，提高試驗效費比。復雜電磁環境構建模擬能為機載雷達偵察系統的研發和試驗提供一個與實際應用環境相似的工作場景，充分開展適應能力檢查，為提高部隊在復雜電磁環境下的作戰能力奠定基礎。

圍繞復雜電磁環境模擬對試驗項目規劃、信號模擬系統要求、測試評估設備、試驗實施等環節開展匹配設計，各環節相互關聯，在設計中要做好各環節之間的協同配合，這樣才能很好地完成機載雷達偵察系統復雜電磁環境地面模擬試驗方法的總體設計。

2.1 復雜電磁環境定義

某一特定空間范圍內存在的所有無線電波在頻率、功率和時間上的分布稱為電磁環境，可采用電磁場強分布來表示，它是特定時間和空間內所有電磁能量的總和。復雜電磁環境是相對的概念。一方面，電磁環境對環境中對象的影響程度因對象的不同而有所差異，其可能對某種頻段的電子設備有影響，而對其他頻段的電子設備就沒有影響。另一方面，電磁環境對環境中對象的影響程度與對象的適應能力有關，同樣的環境對適應能力弱的一方是復雜的，對適應能力強的一方可能就是簡單的；現在看起來復雜的，隨著科技和裝備的發展，將來可能就是簡單的。而且電磁環境處于動態變化之中，相同的甚至同一部電子設備，在不同頻段、時間、位置和方向等情況下，對復雜性的感受、反應也不盡相同。

因此需要研究被測機載雷達偵察設備的具體系統設計，找準電磁效應敏感性，有針對性地構建復雜電磁環境及邊界條件。通常把機載雷達偵察系統復雜電磁環境分解為威脅電磁環境、目標電磁環境和背景電磁環境三類信號組成部分。根據典型作戰場景中三類電磁環境下組合的復雜電磁環境特點，需要統籌考慮模擬戰場戰術的綜合部署，建立符合實際戰術意義的復雜電磁環境，以滿足機載雷達偵察系統邊界條件及復雜電磁環境適應性評估要求。

2.2 復雜電磁環境模擬

隨著復雜電磁環境模擬規模和難度的不斷增加，對現有復雜電磁環境模擬的理論和技術 提出了嚴峻的挑戰。研究復雜電磁環境模擬，綜合運用各種理論方法、技術手段模擬生成逼真的復雜電磁環境，已成為電子信息系統論證研制、試驗鑒定、軍事訓練中需要解決的關鍵基礎問題。

以“替代等效推論”“無邊界靶場”“平行試驗”“平行靶場”等新興理論為指導，本文設計以機載雷達偵察系統試驗場地面加電工作方式，采用射頻空饋式信號模擬系統在時域、頻域、能量域、空域、極化域構建復雜目標電磁信號背景下的雷達信號，而以上“五域”復雜特性通過射頻特征、頻率調制、重頻特征、幅度特征、極化特征等信號基礎維度組合的途徑實現，各基礎維度又由集合因子組成，根據電子情報偵察數據庫的支持對各維度集合中的因子裝訂組合形成我軍、敵軍現役各類雷達裝備的發射信號波形，并依據試驗想定的偵察系統戰術使用背景，對各類雷達信號通過功率與幅度控制、位置設定、射頻選擇，已模擬形成信號密級、動態起伏、信號類型多樣、信號波形復雜的近似機載雷達偵察系統的復雜目標電磁信號環境。

背景電磁信號環境模擬由軍/民用通信信號環境、遙測遙控信號環境、戰術數據鏈信號環境組成，從端機成員數量、時隙占比、脈沖密度、功率等方面按照典型作戰運用場景規模、單個作戰單元用頻特點進行設計；威脅電磁信號環境模擬由雷達誘餌信號、電磁迷霧信號、干擾信號組成，分別從假目標數量、信號波形參數欺騙性、信道阻塞壓制等方面進行模擬構建。機載雷達偵察系統復雜電磁環境模擬構建示意如圖1所示。

圖1 機載雷達偵察系統復雜電磁環境模擬構建

2.3 試驗項目與評估指標

充分考慮機載雷達偵察系統設計特點，在研究機載雷達偵察性能試驗評估理論、方法的基礎上，圍繞裝備在作訓中面臨的典型應用場景和部隊重點關注的使用需求，規劃設計機載雷達偵察系統復雜電磁環境地面試驗項目和評估指標。試驗場景和項目設計規劃首先補充實裝飛行試驗中難以覆蓋和量化的部分試驗項目和環境；其次是摸清指標邊界、底數，為部隊使用提供支撐；再次是針對后續裝備作戰使用中可能出現的任務場景，提前開展適應能力評估。圖2為機載雷達偵察系統復雜電磁環境地面模擬試驗項目與評估指標。

圖2 機載雷達偵察系統復雜電磁環境地面模擬試驗項目與評估指標

2.4 測試與評估設備要求

機載雷達偵察系統復雜電磁環境地面模擬試驗測試與評估設備包括雷達、通信、遙測遙控、干擾信號模擬器、模擬器操控中心、試驗評估系統、試驗話音系統等部件，如圖3所示。

圖3 機載雷達偵察系統復雜電磁環境地面模擬試驗測試與評估設備組成

2.4.1 信號模擬器

雷達信號模擬器、軍/民用通信信號模擬器、遙測遙控信號模擬器、干擾信號模擬器（以下簡稱模擬器）參試臺數根據測試項目配置，產生各類目標、背景與干擾信號，以支持完成偵察邊界性能條件、典型作戰運用及復雜環境模擬，GPS接收機完成各模擬器與操控中心間的同步與位置測量功能，通信電臺完成各模擬器與操控中心的信息交換。

2.4.2 模擬器操控中心

操控中心由硬件和軟件兩部分組成，硬件主要包括主控計算機、通信電臺和GPS接收機。通信電臺完成與多臺模擬器間的信息傳輸，以實現操控中心對各模擬器的操作控制、任務分配、同步協調、過程監控等。GPS接收機完成與各模擬分機間的時間同步。操控中心負責操控軟件，支持完成參數設置、信號場景設置、任務調度、過程監控與存儲記錄。

2.4.3 測試記錄系統

完成受試雷達偵察系統、模擬器及操控中心系統數據錄取，實時采集表征受試機載雷達偵察系統工作參數、位置參數等，記錄模擬器及操控中心各時段的工作參數、位置數據等，用于試驗評估系統的事后數據回放、處理與分析。

2.4.4 試驗評估系統

試驗評估系統根據各試驗項目的評估指標，利用測試記錄數據按照規定的數據處理方法、試驗評估模型與準則，實現對試驗數據的處理、分析，定性或定量評估機載雷達偵察系統能力，為試驗人員給出評價意見提供支持。

2.4.5 試驗話音通信系統

試驗話音通信系統為操控中心試驗人員、模擬器試驗人員與機載雷達偵察系統操作人員之間的聯絡提供支持，確保試驗的有序開展。

2.5 地面模擬試驗實施方法

2.5.1 試驗場地

試驗場地為停機坪開闊場地，應符合遠場條件，無再次輻射。信號模擬器天線處于機載雷達偵察系統偵察接收天線（以下簡稱偵察接收天線）覆蓋范圍內，且滿足通視條件。

2.5.2 位置測量

機載雷達偵察系統與復雜電磁環境模擬系統按照試驗項目要求布放到位后，通過定位系統測量設備完成各自位置的測量并上報復雜電磁環境模擬系統操控中心，以解算機載雷達偵察系統與復雜電磁環境模擬系統各模擬器的相對位置關系，為模擬場景設置、數據處理與分析提供支持。

使用時復雜電磁環境模擬系統的各模擬器分機分布在機載雷達偵察系統的偵測范圍內，具體按試驗項目設定要求布放。

2.5.3 試驗實施

2.5.3.1 設備準備

機載雷達偵察系統復雜電磁環境下偵測能力地面模擬試驗實施前應對被測設備、測試設備工作狀態、參數進行檢查和準備：

（1）機載雷達偵察系統準備。機載雷達偵察系統按被測工作方式加電開機后，經測試檢查工作正常，處于規定的工作方式。

（2）測試設備準備。信號環境系統各雷達信號模擬器開機自檢正常，與操控設備連接正常，所有信號模擬器的天線應該位于被試偵察設備偵測天線覆蓋范圍之內。雷達信號模擬器、軍/民用通信及數據鏈信號模擬器、遙測遙控信號模擬器、干擾信號模擬器天線波束指向雷達偵察系統天線中心或天線陣中心。

（3）信號模擬器信號設置要求。信號模擬器應滿足功率可調，模擬器的輸出信號功率以戰場場景想定的作戰單元位置等效到偵察系統天線口面的接收功率設置。

2.5.3.2 試驗實施

機載雷達偵察系統復雜電磁環境下偵測能力地面模擬試驗的實施需考慮試驗順序、試驗樣本與記錄、試驗測試、數據處理與評估等環節，各環節的工作內容與原則為：

（1）試驗順序。試驗人員按照先簡單后復雜的原則，使試驗規劃的測試項目循序漸進地有序開展。

（2）試驗樣本與記錄。依據評估模型可信度規定的樣本數確定各類測試項所需試驗次數，并完整記錄試驗過程數據。

（3）試驗測試。“設備準備”階段完成后，機載雷達偵察系統進入工作狀態，復雜電磁信號環境模擬系統接收到操控中心的啟動命令后開始按場景設計和分發的任務進行信號環境的模擬，模擬形成對應試驗測試項目所需復雜等級的信號環境，機載雷達偵察系統接收到信號后進行測量、分選與識別。

機載雷達偵察系統復雜電磁環境地面模擬試驗按以下流程進行試驗項目測試工作，如圖4所示。

圖4 機載雷達偵察系統復雜電磁環境地面模擬試驗工作流程

（4）數據處理與評估。對試驗數據進行分析、處理與統計，給出評估結果。

3 結 論

實際的工程應用表明，機載雷達偵察系統復雜電磁環境下偵測能力地面試驗方法有效支持了復雜電磁環境模擬、試驗項目規劃、試驗實施方案設計，科學指導了空饋式信號模擬器等測試評估設備研制。相較于以往基于簡單背景信號的飛行和機上地面單項功能性能試驗方法，本試驗方法支撐實現了對某新型機載雷達偵察系統完整的性能考核；完成了該型系統復雜電磁環境下適應性地面測試，為裝備研制改進、鑒定定型、性能底數摸清發揮了關鍵作用，并以其可重復、可重構的優點，大大縮短了裝備研制周期、節約了研制經費，為型號研制創造了較好的社會與經濟效益。