电子战飞机对舰载雷达干扰效能评估研究

第１５６　舰船电ｆ　Ｌ程　Ｖｏ１．２６　Ｎｏ．６　２００６年第６期　ｌ４９　：：＝：：＝＝＝＝＝；＝＝；＝—　—－　—　—＝　＝　—＝＝：　电子战飞机对舰载雷达干扰效能评估研究　李冬　臧忠伟　杨士锋　（海军航空工程学院指挥系　烟台２６４００１）（９１５１５部队　三亚５７２０１６）　摘要运用效能评估和系统分析的理论与方法，构建电子战飞机与舰载雷达对抗的数学模型，采用定性与定量分析　相结合，理论分析与计算机仿真相结合的方法，研究电子战飞机的干扰效能。　关键词　舰载雷达；电子战１毛饥；作战使用环境；干扰效能；评估模型　中图分类号ＴＮ９５　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆＥｆｉｆｃａｃｙ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ——ｊａｍｍｉｎｇ　Ｇｉｖｅｎ　ｔｏ　Ｓｈｉｐｂｏａｒｄ　Ｒａｄａｒｓ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｙ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ——ｊａｍｍｉｎｇ　Ａｉｒｃｒａｆｔ　Ｌｉ　Ｄｏｎｇ　）Ｚａｎｇ　Ｚｈｏｎｇｗｅｉ２）Ｙａｎｇ　Ｓｈｉｆｅｎｇ　）　（Ｄｅｐｍ￣ｎｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｍｍａｎｄ，ＮＡＺＩ”，Ｙｍｌｔａｉ　２６４００１）（Ｕｎｉｔ　９１５１５　ｆｏ　ｐＬＡ２），Ｓａｎｙａ　５７２０１６）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ　ｔｌ１ｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｉｍ　ｍｌｔａｇｏｎｌｓｍ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｉｌｅ　ｅｌｅｅｔｍｎｉｃ—ｊａｍｍｉｎｇ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ａｎｄ　ｓｈｉｐｂｏａｒｄ　ｒａｄａｒ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　０ｆ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ　ｔｈｅｓｉｓ　ａｌｓｏ　ａｄｏｐ￣ｆｌａｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗｉｔｈ　ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ　ａｎａｌ—　ｙｓｉｓ　ｎａｄ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｍｎｂｉｒｒｉｎｇ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｎａａｌｙｓｉｓ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｊａｍｍｌｎｇ　ｅｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｉｌｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ—ｊａｒｍｎｉｒ￣ｇ　ａｉｒｃｒａｆｔ，ｓｈｉｐｂｏａｒｄ　ｒａｄａｒ’Ｓ　ｄｅｔｃｅｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃａｃｙ　ａｎｄ　ｉｒｆｌｕｅｎｉｆｌａ　ｅｆｆｉｃａｃｙ　ｏｆ　ｉｆｌｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ—ｊａｎａｍｉｎｇ　ａｉｃｒｒ￣’Ｓ　ｔｏ　ｓｈｉｐｂｏａｒｄ　ｒａｄａｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｓｈｉｐｂｏａｒｄ　ａｒｄａｒｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ—ｊｍ￣ｔｍｉｎｇ　ａｉｒｅｒａ＇ｆｔ，ｃａｍｐａｉｇｎ　ｅｎｖｉｍｎｍｅｎｔ，ｊａｍｍｉｎｇ　ｅｉｆｃａｃｙ，ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　Ｃｌａｓｓ　ｎｕｍｌｍｒ　ｒＮ（　字仿真或者半实物仿真来获取各项评估指标，是反　１　引言　映了系统动态过程的一种更真实和廉价的评估方　法。　电子对抗是水面舰艇编队海上作战中必然面　（３）实物外场试验法。采用真实的电子设备并　临作战环境，而电子战飞机是敌方实施电子干扰的　在外场对抗条件下钡４试，再对采集的数据进行分　主要作战兵力。通过作战效能评估的方法，研究信　析。　息化海战条件下舰载雷达的抗干扰效能评估模型，　通常，对舰载雷达系统效能评估过程分为以下　对于提出水面舰艇编队电子对抗战法，机动编队的　五步：建立系统效能评价环境，确定约束条件，建立　战斗力具有重要作用。　评估指标体系，建立效能指标分析模型，定性分析、　目前常见的电子干扰系统的效能评估方法有：　定量计算、结果验汪。　（１）解析法。根据电子系统的工作原理，可以　计算出受干扰的无线电设备所在地的信干比，再计　２电子干扰系统的效能指标　算出电子设备受干扰的程度。解析法的特点是根　据描述效能指标与给定条件之间的函数关系的解　武器系统的效能指标是衡量武器系统的一组　析表达式计算的指标值。　完成规定任务程度的尺度。由于武器系统本身的　（２）仿真法。采用建立作战过程各阶段数学模　复杂性以及它在作战中运用的多样性，武器系统的　型，包括功能模型或者信号模型．并在计算机上数　效能一般是由多项指标来评价的。根据电子：Ｆ扰　收稿日期：２ｔ￣Ｊ６年５月２２｝｛，修回曰期：２００６年６月２３口　维普资讯 http://www.cqvip.com

李　冬等：电了战飞机对舰载雷达干扰效能　仙研究　总第１５６期　武器系统的特点，讨论武器系统的效能指标选择：　（１）系统效能指标，是度龟舰载雷达系统在给　定作战环境下完成其功能的程度，属于这类效能指　标的有战备程度、工作效率、工作质量、稳定性、隐　蔽性等。　（２）性能指标，是系统重要行为的量化描述，它　与系统的物理或结构参数密切相关。属于这类性　能指标的有：发现概率、虚警率、位置估计精度、辨　识概率、从发现到传输的时间、通信时间延迟、传感　器空间覆盖、目标区分精度等。　（３）量纲参数，是系统的物理部件固有的特性，　其值直接描述系统行为或结构，且是可测量的性能　规格。　选择哪种方法取决于效能参数特性、给定条件　及评估目的和精度要求。表１列出了雷达电子干　扰系统的一些物理参数、性能指标和效能指标。　表１　电子干扰系统的物理参数、性能指标和效能指标　３电子战飞机对舰载雷达干扰效能　评估模型　舰载雷达搜索目标时，当目标落人雷达波瓣时　就有可能发现目标。“发现目标”是一随机事件。　舰载雷达发现概率依赖于舰载雷达本身性能，搜索　时间，舰载雷达与目标的相对位置，以及目标的外　部特征，运动状态，还与周围环境有关。本节以搜　索论为基础，讨论在有无电子干扰条件下舰载雷达　发现概率的计算。　根据搜索论原理，假定舰载雷达在搜索空中目　标对。在搜索区域内作随机扫描，把持续的搜索过　程中发现目标的次数看作泊松流，于是发现目标所　需的时间是服从负指数分布的随机变量，因此对单　个目标持续搜索时间ｔ的发现概率Ｐ。为：　Ｐｏ　ｌ—ｅ—　式中：　一为单位时间内平均发现目标的次数；　一为发现目标的平均时问。通常情况下　舰载霄达搜索空中目标时，在持续时问ｔ内与目标　发生接触的次数为确定数　。在这种情况Ｆ，雷达　发现概率，，￡　为：　Ｐｏ：Ｐｌ【ｌ一Ⅱ（１一　）】　式中　ｎ为第ｉ次与目标接触时的发现概率（１≤　５　），Ｐ．在通常情况下是常数，因此，舰载雷达在　搜索时问ｔ内发现目标的概率Ｐ　与接触条件下的　发观概率（Ｐ　）有关，下面主要讨论Ｐ击。为方便，　简记为Ｐ如。　３．１在无电子干扰条件下舰载雷达发现概率（　）　模型　舰载雷达发现概率（　）即指舰载雷达与目标　接触条件下的发现概率。舰载雷达在扫描过程中，　能否检测出电子战飞机信号，取决于电子战飞机信　号能量与噪声能量之比的大小。在无电子干扰条　件下，噪声是指舰载雷达接收系统内部的热噪声。　当常规舰载雷达对电子战飞机进行搜索时，发现概　率为：　Ｐｄ＝（　ｘｐ（　）　式中：　Ｓ　：　单个脉冲的信噪比；　：一…次扫描脉冲积累数；　Ｙ　：一恒虚警时的检测门限，当虚警概率Ｐ　．＝　ｌＯ一　时，　０＝４．７５　＋ｎ。　从上式可以看出舰载雷达发现概率　与一　次扫描中脉冲积累数　和单个脉冲的信噪比Ｓ　有　关。对于舰载雷达来说，ｎ为常数，因此舰载雷达　发现概率就取决于单个脉冲信噪比。　３．２在电子干扰条件下舰载雷达发现概率（　）模　型　在电子干扰条件下，舰载雷达发现概率主要取、　决于信号能量和干扰能量之比的大小。因此，舰载　雷达对运动目标的发现概率为：　尸　＝ｆ　ｅ一　｛　一　【　】）　式中：　１　ｒ　（　）＝　２７ｇＪ一　ｌ　ｃ一２　ｄｔ。　Ｙ。、ｎ的含义同前，但式中ＳⅣ表示在电子干扰条件　下信号能量和下扰能量之比，即信干比。　３．３舰载雷达干扰系数的计算模型　舰载雷达　｝＝扰系数定义为：当舰载雷达对目标　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第６期　舰船电　工程　的发现概率降到柴一规定数Ｃ时，舰载霄达接收　机输入端通带内应具有的最小干扰功率与目标回　波信号功率之比（简称干信比）。即：　／　ｒ、　（ｃ）　ｌ季Ｊ…　’ｄ　式中规定数ｃ取值分别为０和ｆ之间的实数，当Ｃ　＝０．１时，干扰系数即为压制系数，简记为Ｋ。　假定电子战飞机的干扰样式是噪声调频干扰　加各种低频调制，在截获控制系统的引导下，自动　选取最佳干扰带宽。当规定数分别取位为　０．１，０．３，０．５时，干扰系数的计算式如下：　（１）当舰载雷达发现概率Ｐｄ降为０．１（即Ｃ＝　０．１）时，干扰系数为：　畸（０．１）＝ｎ（４．７５　＋１．６３８一　）一　（２）当舰载雷达发现概率Ｐｄ降为０．３（即Ｃ＝　０．３）时，干扰系数为：　（０．３）＝ｎ（４．７５　＋０．＇７０一　、　而）一　（３）当舰载雷达发现概率　降为０．５（即Ｃ＝　０．５）时，干扰系数为：　Ｋ（０．５）＝ｎ（４．７５￣／　）　１．７　１．４　１．２　１．１　Ｏ．８　Ｏ．６　ＰａＩｃ　Ｏ．１Ｏ．２　Ｏ．３Ｏ．４Ｏ．５　０．９　圉１　千扰系数和发现概率的关系　３．４舰载警戒雷达的干扰效果模型　舰载警戒雷达主要用来探测远距离空海目标，　发现概率的大小是体现其作战效果的重要指标之　一。本文主要从功率的角度考虑舰载警戒雷达抗　干扰的效能，通过计算舰载警戒雷达受到远距离　ｒ　扰飞机干扰时的效能，与未干扰时作比较，得出效　能下降的程度，从而得出舰载雷达抗干扰的能力。　（Ｉ）未干扰时舰载警戒雷达效能的计算　未受干扰时，一部舰载警戒雷达的探测范围是　一个圆的内部，圆心是舰载警戒雷达的位　，半侄：　『Ｐ　ｃ　盯　１Ｊ　４　　ｎａｘ　【　（２）有干扰时舰载警戒雷达效能的计算　当对方从空中实施远距离支援干扰时，设电子　战飞机在空中某点Ｊ，高度为　，陔点在地面的投　影是点．，　，舰载雷达在０点，则舰载雷达探测范围　的投影是一个以ＤＪ　为轴对称的心形线ｆ＾】部（图　２）。　、ＩＴＩａＸ　（３）舰载警戒雷　＝『、＼　、　达抗干扰的效能　电子战飞机对　Ｉ　＼／　，Ｐ　扰舰载雷达的干扰效　能主要体现在舰载　～　／　　飞　雷达探测距离、探测　范围、预警时间上，　圉２雷达探测范围图　分别计算出干扰前　舰载雷达的探测距离Ｒ　、探测范围Ｓ　预警时　间　和干扰后舰载雷达的探测距离　、探测范　围５：　、预警时间　，就可以求得干扰后舰载雷达　的探测距离、探测范围、预警时间下降的程度，用百　分比来表示，则：　—　二ｘ　州　％　×ｌｏｏ％　ｒ／ｓ：　一…一×１００％×　ＩＵＵ￣／ｏ　．　Ｌ　ｉｌｉａ￣　７　Ｔ×ｌ州００％　％　设有无电　干扰条件下舰载警戒雷达的发现　概率分别为　。和Ｐ如，则令指数　为：　Ｋ１＝Ｐａｌ／Ｐ棚　指数　，越小，舰载警戒雷达被干扰越严重。　３．５计算舰载引导雷达的干扰效果　．　由于有电子干扰时测量误差概率偏差是不同　的，模拟产生的引导误差不同，因而引导成功率不　同。假定有无电子干扰条件下雷达引导成功概率　分别为Ｐ　．和，Ｊ．０，则其指数　为：　Ｋ２＝Ｐ　１／Ｐ　指数　越小，说明舰载引导雷达被干扰越厉害。　３．６计算舰载制导雷达干扰效果　舰载制导雷达跟踪目标过程中连续测定目标　位置参数：方位角、高低角和斜距离。由于随机　素的影响，测定的位置参数伴随有测量误差。测量　误差在一定范围内是允许的，当模拟产生的测量曝　差在允许范围内时即认为跟踪成功，否则跟踪失　败　进行多次模拟统汁即可确定有尤电了干扰条　维普资讯 http://www.cqvip.com

１５２　李冬等：电　战飞机对舰载雷达干扰效能评估研究　总第１５６期　件下跟踪成功率。假定无有电子干扰条件下跟踪　成功率为　和　，其指数为：　Ｋ３　Ｐ　ｌ／尸神　指数　越小，说明对我舰载制导雷达的干扰　效果越强。　３．７计算舰载炮瞄雷达干扰效果　火炮对空中目标射击时的效果指标为命中目　标概率。在其它条件一定的情况下，命中目标概率　反映炮瞄雷达工作效果。假定有关武器及相关因　素一定，舰载炮瞄雷达’？贝４量参数精度影响射弹的散　布特征，在无电子干扰和不同的干扰强度时，舰载　炮瞄雷达测量目标位置参数的精度不同，射弹的散　布特征也不同。根据射弹的散布特征，可模拟确定　火炮射击命中概率。假设分别用Ｐｌ和　表示在　有无电子干扰条件下的命中概率，则指数肠表达　式为：　Ｋ４＝ＰＩ／Ｐｏ　指数　越小，则说明舰载炮瞄雷达被干扰得　越严重。　４电子战飞机对舰载雷达干扰效能　的仿真与分析　根据舰载雷达干扰效能评估模型，运用面向对　象的技术编制电子战飞机对舰载雷达干扰效能评　估软件。通过改变输入电子战飞机和雷达的性能　等参数，在计算机上对干扰效能进行仿真。并在此　基础上，对模拟结果进行综合分析。　以一架电子战飞机为例进行仿真分折，分编队　图３分析输出界面　内掩护和编队外掩护两种情况。在置信度为０．９，　最大误差为０．０１的情况下，模拟计算由电子战飞　机掩护的攻击编队通过警戒区、截击区和舰载防空　火力区时，电子战飞机对舰载警戒雷达、引导雷达、　制导雷达和炮瞄雷达的干扰效果。　输入电子战飞机和舰载雷达的战术、技术指标　等有关数据，以及电子战飞机、攻击编队和舰载雷　达三者之间的位置参数等。模拟的时问长为　１０ｓｅｅ。通过了１０００多次模拟，求得在有无电子干　扰条件下舰载警戒雷达的发现概率、引导雷达对应　的引导成功率　制导雷达的跟踪成功率和炮瞄雷达　对应的舰炮武器系统的射击命中率。从计算可以　看出：电子战飞机的干扰条件下舰载各型雷达的工　作效率大为降低，干扰效果明显。分析输出界面如　图３。　５　结论　在电子干扰条件下，舰载雷达的探测距离、跟　踪距离、检测距离等效能指标都有所下降。电子战　飞机不同的干扰模式和干扰样式对舰载雷达作战　效能的影响也不尽相同。从衡量相同对目标的毁　伤概率来看，成功的欺骗干扰对舰载雷达最终作战　能力影响最大，这就对舰载雷达系统的目标识别能　力提出了很高的要求。为保证舰载雷达在电子干　扰条件下有较强的作战能力，一方面要在技术上增　强雷达系统电子设备的抗干扰能力，另一方面要充　分运用合理的战术抗敌电子干扰，对这两方面的研　究都是十分重要的。　参考文献　［１］邵国培，曹志耀，何俊等．电子对抗作战效能分析　［Ｍ］．北京：解放军出版社，１９９８　［２］郭万海，赵晓哲．舰载雷达效能评估［Ｍ］，北京：国　防工业出版社，２００３　［３］黄小毛．舰载雷达抗干扰性能的分析与评估方法　［Ｊ］．舰船电子对抗，２００２，２５（１）：１０　１３　［４］李志成．舰载雷达电子对抗技术概述［Ｊ］．舰船电子　对抗，２００５，２８（２）：６～９　［５］吴开泉．舰载电子战综合干扰战术应用及效果分析　［Ｊ］．舰船电子对抗，２００１，２４（４）：ｌ　４　［６］张顺健，邵国陪．警戒雷达抗于扰效能的计算方法　［Ｊ］．军事运筹与系统工程，２００４，１８（４）：５９～６２