復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的影響研究

胡寶潔，范江濤，楊 沛，軒健峰

(中國(guó)人民解放軍63889部隊(duì)1分隊(duì)，河南 孟州 454750)

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)由信息化武器主宰，以電子對(duì)抗、網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗為主的信息對(duì)抗日益激烈，戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境日趨復(fù)雜。戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境[1-4]，是敵對(duì)雙方運(yùn)用電子技術(shù)裝備進(jìn)行綜合較量時(shí)所面臨的各種電磁輻射和電子干擾的情況，也是戰(zhàn)場(chǎng)范圍內(nèi)的各種電子輻射的數(shù)量、種類(lèi)、分布及功率、波長(zhǎng)、頻率等有關(guān)電磁作用狀態(tài)的總和。復(fù)雜電磁環(huán)境是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的必然結(jié)果，也是信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的重要特征。戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境具有對(duì)抗性、合成性、兼容性和動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)。面對(duì)日趨復(fù)雜的電磁環(huán)境，研究復(fù)雜的電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的影響，對(duì)于提高組網(wǎng)雷達(dá)在戰(zhàn)場(chǎng)最大限度的發(fā)揮作戰(zhàn)效能，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 組網(wǎng)雷達(dá)的定義及特點(diǎn)

1.1 組網(wǎng)雷達(dá)的定義

雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)對(duì)多部不同體制、不同頻段、不同程式(工作模式)、不同極化方式的雷達(dá)或者無(wú)源偵察裝備按一定的配置方法進(jìn)行部署。不同的雷達(dá)可以從不同的方向?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行探測(cè)和跟蹤、并把各雷達(dá)站獲得的目標(biāo)信息實(shí)時(shí)互通。目標(biāo)信息呈“網(wǎng)狀”收集和傳遞，并由中心站綜合處理、控制和管理，從而形成一個(gè)有機(jī)整體。網(wǎng)內(nèi)各雷達(dá)站的信息(原始視頻、點(diǎn)跡、航跡等)匯集至中心站綜合處理，得出雷達(dá)網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的情況信息和戰(zhàn)略態(tài)勢(shì)，如圖1所示。

圖1 組網(wǎng)雷達(dá)示意圖

雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)是多傳感器信息融合技術(shù)。信息融合從結(jié)構(gòu)上可以分為集中式信息融合結(jié)構(gòu)、分布式信息融合結(jié)構(gòu)和混合式信息融合結(jié)構(gòu)3類(lèi)。組網(wǎng)技術(shù)中還包括時(shí)空統(tǒng)一與誤差校正、點(diǎn)跡融合、目標(biāo)跟蹤、干擾定位、屬性信息融合技術(shù)。這些技術(shù)的成功應(yīng)用，可以大大提高雷達(dá)的抗干擾性能。

1.2 組網(wǎng)雷達(dá)的特點(diǎn)

(1)雷達(dá)網(wǎng)內(nèi)不同體制的雷達(dá)，其頻率、波形、脈寬、重復(fù)頻率、極化方式各異，增加了敵方偵察、分選、干擾的困難，對(duì)抗反輻射攻擊起到一定作用;不同頻段的雷達(dá)，整體占有較寬的頻段，使敵方干擾能量分散，干擾功率稀釋?zhuān)瑥亩档土烁蓴_效果;加上具有對(duì)干擾和目標(biāo)進(jìn)行三角定位的能力，中央處理站利用布站時(shí)的數(shù)據(jù)冗余，能夠在干擾條件下保持跟蹤。因此，從整體上講，組網(wǎng)雷達(dá)具有較強(qiáng)的抗干擾能力;

(2)不同的雷達(dá)可從不同的視角觀察目標(biāo)，有助于減少目標(biāo)衰落、閃爍和地形遮蔽的影響，若網(wǎng)內(nèi)有雙基地雷達(dá)和米波雷達(dá)，可進(jìn)一步提高組網(wǎng)的反隱身能力，能夠在一定程度上探測(cè)到隱身飛機(jī)。網(wǎng)內(nèi)各種雷達(dá)覆蓋范圍互有重疊，能在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合以后得到比單部雷達(dá)質(zhì)量更好的目標(biāo)航跡，大大改善了空情監(jiān)測(cè)質(zhì)量，提高了系統(tǒng)的反低空突防能力;中央處理站可以指令各分站對(duì)指定區(qū)域跟蹤，并可將各站傳送的數(shù)據(jù)集中處理，從而使以多站處理多目標(biāo)成為可能;

(3)擴(kuò)大了空間覆蓋范圍，具有在更大范圍內(nèi)搜索和跟蹤目標(biāo)的能力;減小了雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)的盲區(qū)，尤其是低空盲區(qū);擴(kuò)展了時(shí)間覆蓋范圍;在重疊區(qū)域內(nèi)具有較高的檢測(cè)概率;減少了信息的不確定性，提高了信息的可信度;改善了空間分辨力，增加了電磁頻譜的覆蓋范圍，多部雷達(dá)的固有冗余度提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，因而增強(qiáng)了系統(tǒng)的生命力。

總之，雷達(dá)網(wǎng)在提高對(duì)目標(biāo)的探測(cè)能力、定位跟蹤精度和自身生存能力等方面都顯示出單部雷達(dá)難以比擬的優(yōu)越性。

2 復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的影響

在今后聯(lián)合作戰(zhàn)中，戰(zhàn)場(chǎng)上的電磁環(huán)境已經(jīng)不再局限于一種或幾種平面定向電磁波，而是各種信息網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與眾多輻射源相互匹配、相互交疊又相互滲透的立體電磁合成網(wǎng)絡(luò)。隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展和新型電子信息裝備的不斷投入使用，電磁頻譜將更加擁擠，整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境也會(huì)越來(lái)越惡劣。

2.1 組網(wǎng)雷達(dá)面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境

復(fù)雜電磁環(huán)境[5]是戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜化在空域、時(shí)域、頻域和能量上的表現(xiàn)形式。主要內(nèi)容包括軍用裝備電磁輻射跡偵察環(huán)境、民用電子設(shè)備電磁輻射環(huán)境、自然電磁輻射環(huán)境，它具有廣泛性、密集性、動(dòng)態(tài)性、對(duì)抗性、相對(duì)性的特點(diǎn)?？梢?jiàn)，組網(wǎng)雷達(dá)面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境包括:(1)敵方偵察系統(tǒng)的數(shù)量、分布(空域)及其性能(偵察特性:偵獲概率，分選能力，接收機(jī)的靈敏度，反應(yīng)速度等);(2)面臨的干擾環(huán)境，包括干擾源的數(shù)量、空間分布、干擾源的密度(時(shí)域)、干擾源的總功率、干擾信號(hào)的樣式及參數(shù)、干擾信號(hào)的頻率及范圍、干擾的形成(有源和無(wú)源)及干擾的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用(支援、自衛(wèi))等。

2.2 復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)通信的影響

雷達(dá)網(wǎng)內(nèi)的通信對(duì)雷達(dá)網(wǎng)的性能和可實(shí)現(xiàn)性有決定性影響。一方面，信息采集節(jié)點(diǎn)、傳輸途徑、顯示手段等會(huì)受到干擾和破壞，出現(xiàn)傳輸通道擁堵、誤碼率增加等現(xiàn)象，在嚴(yán)重干擾下甚至?xí)斐晒δ馨c瘓，導(dǎo)致信息傳輸不暢，影響組網(wǎng)的指揮控制、決策與協(xié)同;另一方面，作戰(zhàn)對(duì)手通過(guò)電子對(duì)抗和干擾手段釋放大量的假信息，使得整個(gè)電磁環(huán)境所承載的信息真假并存、雜亂無(wú)章，從而導(dǎo)致信息內(nèi)容失真，準(zhǔn)確度降低，影響對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的感知。

2.3 復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)定位和目標(biāo)識(shí)別性能的影響

精確作戰(zhàn)是信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的基本特點(diǎn)和客觀要求，精確定位是雷達(dá)的首要基本功能[6]。在復(fù)雜電磁環(huán)境下，雷達(dá)接收機(jī)收到的信號(hào)中往往夾雜著大量噪聲，如果噪聲與目標(biāo)信號(hào)頻譜相同，且能量大大超過(guò)目標(biāo)信號(hào)，雷達(dá)便很難將目標(biāo)信號(hào)從噪聲中檢測(cè)出來(lái)，從而降低或失去對(duì)目標(biāo)的探測(cè)能力，其受到的影響主要表現(xiàn)在:(1)可能無(wú)法探測(cè)目標(biāo);(2)探測(cè)到的目標(biāo)不清晰、不穩(wěn)定、無(wú)法正確識(shí)別;(3)對(duì)目標(biāo)的定位能力下降或定位錯(cuò)誤;(4)無(wú)法準(zhǔn)確提供引導(dǎo)信息。

2.4 復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)信息融合效率的影響

制約了組網(wǎng)雷達(dá)信息融合效率，減小了體系作戰(zhàn)威力。組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)典型的多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)[7，8]。在復(fù)雜電磁環(huán)境下，目標(biāo)環(huán)境機(jī)動(dòng)性增強(qiáng)，不確定性增加，使得傳感器資源相對(duì)不足，從而增加了傳感器對(duì)目標(biāo)有效分配的難度;當(dāng)多個(gè)傳感器同時(shí)用于多目標(biāo)的檢測(cè)、跟蹤和識(shí)別時(shí)，就必須解決傳感器與目標(biāo)之間以及檢測(cè)、跟蹤和識(shí)別之間的資源調(diào)度問(wèn)題;這些都需要對(duì)傳感器資源(包括傳感器本身以及傳感器之間的資源)進(jìn)行協(xié)調(diào)分配，使系統(tǒng)取得整體性能最優(yōu)。

2.5 復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)其他方面的影響

(1)影響組網(wǎng)雷達(dá)中偵察系統(tǒng)及設(shè)備作戰(zhàn)效能的發(fā)揮;(2)增大了對(duì)干擾目標(biāo)的快速截獲、識(shí)別難度，削弱干擾的有效性;(3)提高了組網(wǎng)雷達(dá)協(xié)同作戰(zhàn)和體系對(duì)抗的要求;(4)存在組網(wǎng)雷達(dá)間自擾互擾的隱患，破壞協(xié)同作戰(zhàn)能力。

3 復(fù)雜電磁環(huán)境下組網(wǎng)雷達(dá)采取的措施

(1)對(duì)現(xiàn)有組網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行有效的利用和調(diào)配。

首先，合理細(xì)化組網(wǎng)內(nèi)各雷達(dá)的具體工作頻率，對(duì)電磁頻譜進(jìn)行管理和實(shí)時(shí)檢測(cè)，按照由主到次、由急到緩的順序確定頻譜使用優(yōu)先級(jí)別，確保單部雷達(dá)的正常運(yùn)行和指揮信息的優(yōu)先傳遞;其次，綜合考慮組網(wǎng)內(nèi)各部雷達(dá)的功能特性、工作條件和對(duì)頻譜的占用情況，有所側(cè)重的加以選擇和使用，如雷達(dá)使用非作戰(zhàn)參數(shù)(工作頻率與作戰(zhàn)頻率要有一定差異)，避免雷達(dá)裝備的作戰(zhàn)參數(shù)被偵察截獲，限制雷達(dá)天線工作角度范圍，以規(guī)避其主瓣指向重點(diǎn)防御方向，并對(duì)重點(diǎn)雷達(dá)裝備采取頻率掩護(hù)措施;再次，綜合把握系統(tǒng)設(shè)備的頻段特點(diǎn)，提高電磁頻譜分配的科學(xué)性和利用效率，同時(shí)要進(jìn)行全程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的所有電磁信號(hào)，采用頻率規(guī)避、頻段保護(hù)、干擾屏蔽等措施。牢牢把握電磁頻譜規(guī)律，用系統(tǒng)對(duì)抗的方法，采取揚(yáng)長(zhǎng)避短、隱真示假的戰(zhàn)法，對(duì)電磁頻譜進(jìn)行有效的控制，從而將敵方的干擾降到最低限度。

(2)實(shí)現(xiàn)指揮中心對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)快速、準(zhǔn)確的指揮與控制。

組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)典型的多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，要考慮數(shù)據(jù)融合處理的方法問(wèn)題，還需要對(duì)整個(gè)傳感器系統(tǒng)的性能進(jìn)行優(yōu)化，以提高組網(wǎng)雷達(dá)協(xié)同探測(cè)、跟蹤和目標(biāo)識(shí)別能力，真正實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效實(shí)用的組網(wǎng)系統(tǒng);復(fù)雜電磁環(huán)境下目標(biāo)環(huán)境的深刻變化，對(duì)雷達(dá)網(wǎng)的組織形式提出了很高的要求，一方面要最大限度的挖掘和發(fā)揮雷達(dá)探測(cè)資源，解決對(duì)各類(lèi)目標(biāo)看得見(jiàn)、看得遠(yuǎn)、看得準(zhǔn)的問(wèn)題，另一方面要對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)進(jìn)行有效管理，提高其智能化程度，最大程度發(fā)揮雷達(dá)網(wǎng)的情報(bào)效能，形成雷達(dá)網(wǎng)實(shí)時(shí)統(tǒng)一的態(tài)勢(shì)情報(bào)。

(3)充分發(fā)揮現(xiàn)有組網(wǎng)系統(tǒng)的效能，提高雷達(dá)組網(wǎng)的快速反應(yīng)能力和靈活組織能力。

從戰(zhàn)術(shù)上，靜態(tài)部署與動(dòng)態(tài)部署相結(jié)合，網(wǎng)內(nèi)部分雷達(dá)保持相對(duì)穩(wěn)定的固定部署，部分雷達(dá)實(shí)施機(jī)動(dòng)部署，敵方難于對(duì)整個(gè)雷達(dá)網(wǎng)進(jìn)行干擾，或幾部雷達(dá)輪流開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)，以對(duì)付反輻射導(dǎo)彈等，使敵方不易掌握我方雷達(dá)組網(wǎng)的實(shí)際情況;從技術(shù)上，采取多傳感器信息融合技術(shù)，信息融合中心將多個(gè)雷達(dá)的探測(cè)信息進(jìn)行融合處理和綜合判斷，及時(shí)列出各目標(biāo)的威脅等級(jí)，并對(duì)各種威脅目標(biāo)提出相應(yīng)的對(duì)抗措施，從而提高組網(wǎng)雷達(dá)的抗干擾及抗反輻射武器攻擊的能力。

(4)加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究，跟蹤新技術(shù)發(fā)展。

組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)效能的提高，依賴(lài)于多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破。例如采用MIMO(Multi Input Multi Output)技術(shù)，縮短組網(wǎng)雷達(dá)在有源工作模式下發(fā)射信號(hào)被截獲的距離，提高其抗偵察能力，而且組網(wǎng)雷達(dá)的速度分辨力得到提高，有利于在強(qiáng)雜波中檢測(cè)低速目標(biāo)[9]。采用建模與仿真技術(shù)對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)的效能進(jìn)行分析與評(píng)估，使雷達(dá)組網(wǎng)與雷達(dá)的技術(shù)性能以及實(shí)際作戰(zhàn)使用結(jié)合起來(lái)，使雷達(dá)組網(wǎng)的數(shù)據(jù)能充分而方便地為指揮人員使用，利用先進(jìn)的系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法:基于仿真的設(shè)計(jì)方法，對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)進(jìn)行輔助分析設(shè)計(jì)，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)和具體的作戰(zhàn)環(huán)境得出雷達(dá)組網(wǎng)方案，為指揮人員提供決策支持。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中從分析組網(wǎng)雷達(dá)所面臨的電磁環(huán)境出發(fā)，研究了復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的影響，提出了面對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境應(yīng)采取的措施。文中僅簡(jiǎn)單分析了復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)通信、信息融合效率、定位和目標(biāo)識(shí)別等方面的影響，組網(wǎng)雷達(dá)作為一種復(fù)雜的信息系統(tǒng)，復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)“四抗”能力的影響及應(yīng)采取的措施將是下一步的研究方向，希望本文能夠?qū)M網(wǎng)雷達(dá)的研究起到幫助。

[1] 陳永光，李修和，沈陽(yáng).組網(wǎng)雷達(dá)作戰(zhàn)能力分析與評(píng)估[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[2] 沈陽(yáng)，陳永光，李修和.組網(wǎng)雷達(dá)抗ARM工作模式設(shè)計(jì)及仿真研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2006，28(4):538-541，606.

[3] 趙振山，楊萬(wàn)海.組網(wǎng)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)三維定位精度仿真分析[J].電 子對(duì)抗技術(shù)，2003，18(1):39-42.

[4] 魏岳江.復(fù)雜電磁環(huán)境下的聯(lián)合訓(xùn)練[J].國(guó)防科技，2008，29(4):62-67.

[5] 王小念，蘇福，余巍，等.復(fù)雜電磁環(huán)境下的雷達(dá)對(duì)抗問(wèn)題[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2008，30(4):21-25.

[6] 張作勝.雷達(dá)組網(wǎng)優(yōu)化布站與融合檢測(cè)技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué)，2003.

[7] 吳寧生，董光波，曾慶虎，等.基于面向服務(wù)和組件技術(shù)的雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)方法[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2007，38(1):1149-1154.

[8] 張建業(yè)，潘泉，張鵬，等.多雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)空間誤差分布與配準(zhǔn)算法仿真[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2007，20(1):198-201.

[9] 姜秋喜，李明亮，丁鋒.網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)及其MIMO狀態(tài)分析[C].杭州:中國(guó)電子學(xué)會(huì)電子對(duì)抗分會(huì)第15屆學(xué)術(shù)年會(huì)，2007.