对空情报雷达复杂电磁环境适应性考核指标体系

孙希东

(解放军91404部队,　河北 秦皇岛 066001)



对空情报雷达复杂电磁环境适应性考核指标体系

孙希东

(解放军91404部队,河北 秦皇岛 066001)

复杂电磁环境已成为现代战场的主要特征之一，导致复杂电磁环境适应性考核成为电子信息装备发展的必然要求。针对对空情报雷达复杂电磁环境适应性考核设计需求，首先，分析了对空情报雷达面临的威胁电磁环境、背景电磁环境和组合电磁环境；然后，给出了对空情报雷达复杂电磁环境适应性考核的技术指标；最后，提出了系统级战术指标，为开展复杂电磁环境适应性考核提供技术支持。

情报雷达；复杂电磁环境；适应性；考核；指标体系

0　引　言

现代电子信息装备面临的战场环境十分复杂：一是用频装备种类繁多，加上各类电磁干扰系统，使得电磁环境复杂多变，难以整体把握；二是频谱使用重叠，自扰互扰严重；三是装备部署统筹难度大，频谱冲突加剧。复杂电磁环境已成为现代战场的主要特征之一，电子信息装备效能的发挥，与其对复杂电磁环境的适应性息息相关，这就要求在电子信息装备论证、建设和试验中，必须着重突出复杂电磁环境适应性的相关要求，以实现己方参战装备在复杂电磁环境下正常协同工作，充分发挥现代电子信息装备的效能。以美国为首的西方军事强国，广泛开展了面向复杂电磁环境的武器装备试验与评价技术研究和能力建设，制定了一系列相关的标准、规范和程序来规范和指导武器装备研制中复杂电磁环境适应性设计、研制、试验与评价、考核[1-2]。在复杂电磁环境条件下开展试验活动，是对电子信息装备进行全面、科学试验新的要求[3-4]。

文献[5]研究了复杂电磁环境下火控雷达试验方法；文献[6]研究了复杂电磁环境下导弹末制导雷达试验指标体系；文献[7]研究了机载雷达抗干扰评估试验方法。对空情报雷达主要分为警戒雷达、引导雷达和目标指示雷达，用于发现和探测中、高空远距离目标，并测定其方位和距离坐标，评估指标的确立是进行雷达抗干扰性能评估的首要问题[8]，所以如何检验和提高其复杂电磁环境下作战效能已经成为亟待解决的难题。目前未见到对空情报雷达复杂电磁环境适应性考核方法公开的文献。本文首先，分析了对空情报雷达面临的威胁电磁环境、背景电磁环境和组合电磁环境；然后，分析了对空情报雷达复杂环境适应性的技术指标；最后，给出了系统级战术指标。

1　对空情报雷达面临的电磁环境

对空情报雷达可以提供对空情报，用于发布防空警报、引导歼击机拦截敌方飞机和为防空武器系统提供指示目标。对空情报雷达面临的电磁环境构成如图1所示，主要包括威胁电磁环境和背景电磁环境。

图1　对空情报雷达面临的电磁环境构成

1.1威胁电磁环境

根据主要作战对手电子干扰装备及技术发展的情况，对空情报雷达面临的威胁电磁环境主要分为以下4类：

1)有源压制式干扰环境

有源压制式干扰环境主要包括瞄准式干扰、阻塞式干扰和扫频式干扰环境。其中，瞄准式干扰和阻塞式干扰环境描述参数包括干扰有效辐射功率、干扰作战使用方式(自卫、随队、支援等)、干扰波束宽度、干扰极化方式、干扰带宽、电子战飞机的典型航线高度、干扰施放的距离、噪声产生方式、噪声调制方式，扫频式干扰环境描述参数除瞄准式干扰参数外，还应包括扫频范围、扫频速度和扫频方式。

2)有源欺骗式干扰环境

有源欺骗式干扰环境包括密集假目标干扰和航迹欺骗干扰环境，其中，密集假目标干扰环境描述参数包括干扰有效辐射功率、干扰作战使用方式(自卫、随队、支援等)、干扰波束宽度、干扰极化方式、假目标数目、假目标距离间隔、假目标距离范围、假目标幅度调制方式、假目标运动速度范围、电子战飞机的典型航线高度、干扰施放的距离、干扰产生机理，航迹欺骗干扰环境描述参数包括干扰机有效辐射功率、干扰作战使用方式(自卫、随队、支援等)、干扰波束宽度、干扰极化方式、干扰机测频与频率跟踪速度、航迹类型(直线、圆周等)、航迹数量、航迹假目标调制方式、航迹假目标运动速度、干扰产生机理。

3)箔条干扰环境

箔条的使用方式有自卫干扰和形成干扰走廊两种，描述参数包括有效反射面积、频率响应(通常采用半波长振子)、频谱标准差(谱宽)、平均多普勒频移、极化特性、形成时间、持续时间和空间分布。

4)强电磁脉冲和高功率微波环境

强电磁脉冲环境描述参数主要是脉冲波形，高功率微波环境描述参数主要是等效辐射功率、波形、装载平台。在实际中应根据装备实际情况，确定考核时是否需要设置强电磁脉冲环境。

1.2背景电磁环境

对空情报雷达面临的背景电磁环境主要包括以下4类环境:

1)有源背景噪声环境。主要包括雷达工作平台、雷达所处地区噪声环境，描述参数主要是雷达工作平台噪声电平(机载、舰载、球载、飞艇载)、雷达所处地区噪声电平。

2)无源杂波干扰环境。主要包括地杂波、海杂波和气象杂波，描述参数主要是杂波强度、杂波谱标准差。

3)己方互扰环境。己方互扰环境为己方用频装备之间造成的互扰，描述参数主要是干扰强度、信号形式。

4)雷电环境。雷电有直接效应和间接效应两种，描述参数主要是波形。

2　对空情报雷达复杂电磁环境适应性考核指标体系

对空情报雷达的技术性能主要包括：干扰感知能力、抗截获能力和抗干扰能力。从系统层次测试评估来讲，雷达的战术性能指标主要包括检测距离和作用范围、杂波下可见度和速度响应、目标截获时间、分辨率、角跟踪响应、角跟踪精度、目标识别等[9]。依据其主要用途和复杂电磁环境影响，构建对空情报雷达复杂电磁环境适应性考核指标体系如图2所示，主要包括技术指标体系和系统级战术指标体系。

图2　对空情报雷达复杂电磁环境适应性考核指标体系

技术指标的测试包括具体参数和功能测试，主要为支撑系统级战术指标的实现，图2中所列的技术指标仅具有代表性，随着新体制雷达干扰感知、抗截获、抗干扰能力的不断提升需要不断补充。而在各种复杂电磁环境条件以及组合条件下，对雷达系统级战术指标体系测试包含(但不限与)各系统级战术指标体系，还应该包括各技术指标对系统级战术指标的具体效用。

2.1技术指标

2.1.1干扰分析

1)干扰方式识别能力。是指对不同干扰类型和干扰方式的正确识别率。干扰类型主要包括连续波噪声压制干扰、脉冲式的欺骗干扰以及复合干扰。

2)干扰源侦察容量。对空情报雷达具有噪声压制式干扰源指向选通录取功能，并提供干扰方位、仰角、干扰强度和时标信息。干扰源侦察容量是指360°方位内可以形成的干扰源指向线的最大数量。

3)干扰源侦察距离。是指对于远距离支援式干扰，在给定瞄准或扫频式噪声干扰等效功率密度的情况下，能够检测干扰源获得干扰指向的干扰机最大距离。

2.1.2干扰源定向

1)干扰源定向精度。是指干扰源指向线录取精度，包括方位精度和仰角精度。

2)干扰源指向分辨率。是指在一定分辨概率的情况下，在方位和仰角上分辨两个干扰源的能力。

3)干扰源指向虚警率。是指没有干扰源的情况下，给出干扰源指向的概率。

2.1.3扇区静默

扇区静默主要包括可设置的最小扇区范围、可设置的最大扇区组数和扇区设置精度等指标。

2.1.4波形/波束/频率捷变

波形捷变包括波形组数、捷变参数(脉宽、带宽、信号调制方式、捷变时间)等指标。波束捷变指波束扫描捷变的随机性。频率捷变包括自适应频率捷变和伪随机频率捷变，其中自适应频率捷变的参数有变频方式(脉间、脉组捷变)、变频准确度(频率捷变到干扰功率密度最小的频点的概率)、捷变频时间(由当前受干扰频点捷变到干扰功率密度最小频点的时间)，伪随机频率捷变的参数有变频方式(脉间、脉组捷变)和变频随机性。

2.1.5频率分集

频率分集主要包括频率分集带宽和频率分集数等指标。

2.1.6重频调制

1)变化方式。主要包括重频参差、重频滑动、重频抖动、成组重频参差、成组重频参差抖动的种类。

2)变化组数。主要包括成组重频参差、成组重频参差抖动的变T组数。

3)重频抖动范围。是指重频值变化量比平均重频值相对变化量。

4)重频参差比。是指重频参差周期变化值比平均重频值相对变化量。

2.1.7副瓣对消

副瓣对消主要包括副瓣电平、干扰抑制比、信噪比得益和可同时对付的干扰源数目等指标。其中，副瓣电平指第一副瓣电平和平均副瓣电平，干扰抑制比指副瓣对消前后干扰强度的比值，信噪比得益指对消后信噪比/对消前信噪比。

副瓣电平通过常规天线方向图测试即可得到；干扰抑制比和信噪比得益需要考虑分析静态固定角度和动态全方位两种情况。干扰抑制比通常通过A显等类似方法读取得到，一般情况下只能读到静态固定角度的干扰抑制比值；而信噪比得益则需要雷达自身模拟全方位目标，并在目标功率和干扰功率满足一定条件的基础上由雷达记录的回波、点航迹文件得到。

2.1.8副瓣匿影

副瓣匿影包括副瓣保护概率、有效扇区范围和主瓣损失概率。副瓣保护概率是指在假定正常工作环境下，施放欺骗式干扰后，从副瓣进入的欺骗式干扰数为 P1，采取副瓣匿影措施后，雷达副瓣区域剩余的欺骗式干扰数为P2，则定义副瓣保护概率为

(1)

有效扇区范围指采取副瓣匿影措施后，假目标被有效抑制的方位扇区范围，即在多大的扇区内副瓣匿影起作用。在进行副瓣保护概率和有效扇区范围的实际统计分析过程中，首先，要充分考虑雷达近程杂波对统计结果的影响，尽量选择清洁区进行统计分析；其次，应该根据不同雷达的波束宽度对主瓣进入的干扰数进行剔除；然后，对于存在剩余的部分角度应该明确这些扇区的统计方法。

主瓣探测概率的损失在副瓣匿影设计和检验过程中需要参考考虑，是指在假定正常工作环境下，雷达正常跟踪真实目标数N1，采取副瓣匿影措施后，雷达正常跟踪的真实目标数N2，则定义主瓣损失概率参考指标为

(2)

2.1.9集能方式

主要包括集能区域信噪比得益、集能后信噪比/集能前信噪比等指标。

2.2系统级战术指标

系统级战术指标为雷达在典型环境下的总体性能，文献[10]中对雷达抗干扰效能评估指标的分类和评估指标的建立原则作出了科学的阐述，指标的典型分类包括抗压制式干扰评估指标、抗欺骗式干扰评估指标、抗组合干扰评估指标，根据指标的不同分类选取不同的评估准则得到的可量化指标是有区别的。通常情况下对抗压制式干扰评估选取的是功率准则，其对应可量化指标为自卫距离、作用距离(或信噪比)得益比、目标跟踪质量；对抗欺骗式干扰评估选取的是效率准则，其对应可量化指标为目标跟踪质量、假目标剔除率；由于组合干扰包含了压制性干扰和欺骗性干扰，所以对组合干扰评估指标在内涵上也应该包含压制性干扰和欺骗性干扰的评估指标。

2.2.1自卫距离

1)自卫距离定义

自卫距离包括主瓣自卫距离和副瓣自卫距离。主瓣自卫距离可以通过多次试验取均值得到，也可以基于发现概率得到。当干扰从雷达不同方位的副瓣进入时，雷达的自卫距离也是相应变化的，因此雷达自卫距离是一个区间。特定角度的自卫距离可以通过同主瓣自卫距离相同的方式得到，而其他角度副瓣自卫距离可以通过特定角度的自卫距离和信噪比得益结合副瓣对消测试中的干扰抑制比得到。

2)作用距离(或信噪比)得益比

(3)

该指标将抗压制式干扰性能与雷达本身固有的能力关联起来，不同体制雷达的抗干扰能力可以进行统一比较。

如果要衡量雷达固有的抗干扰能力，即不采取任何抗干扰措施时的抗干扰能力，公式(3)可以简化为

ηR=Rdj/Rmax

(4)

(5)

同样，如果要衡量雷达固有的抗干扰能力，即不采取任何抗干扰措施时的抗干扰能力，式(5)可以简化成

(6)

2.2.2目标跟踪质量

目标跟踪质量可分为两个方面来考核,一方面为基于雷达检测跟踪概率的跟踪质量，另一方面为基于真值分析点迹精度的跟踪质量。

对目标跟踪质量的性能指标体现为干扰环境下雷达对真实目标的检测跟踪能力，检验时需要目标机配合进行多次飞行。假定一批目标在规定区域沿规定航线连续飞行，没有干扰的情况下，雷达对该目标的正常检测跟踪概率为P0；在该区域施放干扰，雷达没有采取抗干扰措施的情况下，雷达对该目标的正常检测跟踪概率为P1；在该区域施放干扰，雷达综合采取抗干扰措施后，雷达对该目标的最优正常检测跟踪概率为P2。由此可以定义基于目标跟踪质量的抗干扰性能指标

DM1=(P2-P1)/(P0-P1)

(7)

其中，雷达的检测跟踪概率定义为

(8)

式中：M为目标机在规定航线的飞行过程中雷达自动或半自动录取并正常跟踪的点数；N为目标机在规定航线的飞行过程中雷达总的观测点数。基于真值分析点迹精度的考核主要考核指标距离、方位、俯仰的均方根误差。

2.2.3假目标剔除概率

1)假目标点迹剔除率

假定没有干扰的情况下，雷达正常工作环境下某一规定区域的显示画面点迹数为A0；在该区域施放密集假目标干扰，未采取任何抗干扰措施的情况下，该区域点迹数为A1；在该区域施放密集假目标干扰，雷达综合采取抗干扰措施后，该区域最小点迹数为A2。定义假目标剔除概率性能指标为

DM2=(A1-A2)/(A1-A0)

(9)

抗密集假目标干扰性能检验以基于对真目标跟踪概率的性能指标为最终准则，如果该指标实施中有困难，可以考虑采用假目标提出概率性能指标进行检验。

2)真假目标航迹识别率

针对假目标航迹剔除率的考核主要基于抗航迹欺骗干扰性能，采用真假目标联合识别概率指标进行评估，检验时需要有多批(≥1批)目标配合飞行。假定没有施放干扰，雷达正常工作环境下，在规定区域正常跟踪(雷达自动或者半自动检测录取，跟踪概率≥80%)的目标数为N0；在该区域内施放多批(≥1批)虚假航迹欺骗干扰(航线与真实目标航迹不重合)后，雷达正常跟踪的虚假目标数为P1，对真目标的跟踪应不受影响；雷达综合采取抗干扰措施后，在该区域正常跟踪的最小虚假目标数为P2，正常跟踪最大真实目标数为N2。定义抗航迹欺骗干扰性能真假目标联合识别概率指标为

(10)

该指标是雷达对真假目标的联合识别概率。

3　结束语

本文通过分析对空情报雷达面临环境的电磁环境，探讨得出复杂电磁环境下对空情报雷达适应性考核指标体系，为开展雷达装备复杂电磁环境适应性考核设计提供支撑。基于该指标体系，后续可深入研究相关测试方法，通过科研试验、训练演练、战法检验相结合的方式可对武器装备系统进行全面客观的试验评估鉴定。

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孙希东男，1977年生，本科，高级工程师。研究方向为电子对抗。

IndexSystemofComplexElectromagneticEnvironmentalAdaptabilityTestforAirSurveillanceRadar

SUNXidong

(Unit91404ofPLA,Qinghuangdao066001,China)

Complexelectromagneticenvironmentisoneofmainfeaturesinthemodernbattlefield,whichmadeitnecessaryforelectronicandinformationalequipmenttopassthecomplexelectromagneticenvironmentaladaptabilitytest.Asfortheneedsofcomplexelectromagneticenvironmentaladaptabilitytestdesignforairsurveillanceradar,theelectromagneticenvironmentfacingairsurveillanceradarisanalyzed,includingthreatenelectromagneticenvironment,backgroundelectromagneticenvironmentandcomprehensiveelectromagneticenvironment.Thetechnicalindexesofcomplexelectromagneticenvironmentaladaptabilitytestareproposedforairsurveillanceradar,andthenthecomprehensivetacticsindexisestablished,whichcansupportthecomplexelectromagneticenvironmentaladaptabilitytestofairsurveillanceradar.

surveillanceradar；complexelectromagneticenvironment；adaptability；test；indexsystem

孙希东Email：13933637588@163.com

2016-01-15

2016-03-18

TP95

A

1004-7859(2016)06-0078-05

·电子对抗·DOI：10.16592/j.cnki.1004-7859.2016.06.019