通信對(duì)抗實(shí)兵演練作戰(zhàn)效能分析方法

張璐琳

（解放軍91404部隊(duì)，秦皇島 066001）

0 引 言

新軍事變革的發(fā)展，已經(jīng)深刻改變了世界軍事領(lǐng)域的面貌。信息時(shí)代組織和實(shí)施作戰(zhàn)的新方式將對(duì)我軍軍事訓(xùn)練起引導(dǎo)作用。近年來演習(xí)和演練逐漸成為我軍主要軍事訓(xùn)練手段，實(shí)兵演練組織實(shí)施的專業(yè)化程度直接關(guān)系到軍事訓(xùn)練質(zhì)量，進(jìn)而影響演練雙方部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的形成。要想科學(xué)有效地組織實(shí)兵演練，須遵循突出重點(diǎn)、綜合權(quán)衡、嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)和專業(yè)實(shí)施的原則。除了營造復(fù)雜電磁環(huán)境、進(jìn)行演練過程的實(shí)時(shí)導(dǎo)調(diào)以及公正地評(píng)判演練效果外，為充分發(fā)揮雙方兵力的作戰(zhàn)效能，提高演練的激烈程度，應(yīng)平衡雙方兵力，以達(dá)到勢(shì)均力敵的效果。此外，演練結(jié)果的評(píng)判也要充分考慮雙方兵力的強(qiáng)弱。因此在遂行實(shí)兵演練任務(wù)之前，進(jìn)行作戰(zhàn)運(yùn)籌分析是十分必要的。

作戰(zhàn)運(yùn)籌分析是根據(jù)目標(biāo)類型、兵力的技術(shù)水平以及其他的一些主客觀條件，利用影響作戰(zhàn)效果的各種因素的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)在一定兵力情況下的作戰(zhàn)效果，或計(jì)算為達(dá)到一定的預(yù)期效果所需兵力的數(shù)量［1］。本文以通信對(duì)抗部隊(duì)實(shí)兵演練為例，基于通信對(duì)抗系統(tǒng)的工作機(jī)理與作戰(zhàn)流程，通過分析影響對(duì)敵方通信實(shí)施有效干擾的各種因素，建立函數(shù)關(guān)系式計(jì)算有效干擾概率，初步給出在一定兵力下作戰(zhàn)效果的預(yù)測(cè)方法。

1 通信對(duì)抗系統(tǒng)工作機(jī)理

現(xiàn)代戰(zhàn)爭的高速度和高機(jī)動(dòng)對(duì)通信情報(bào)的實(shí)時(shí)性和干擾系統(tǒng)的響應(yīng)速度提出了越來越高的要求，現(xiàn)役部隊(duì)主戰(zhàn)裝備為多功能一體化通信對(duì)抗系統(tǒng)。典型的一體化通信對(duì)抗系統(tǒng)包括偵察分系統(tǒng)、測(cè)向分系統(tǒng)、干擾分系統(tǒng)和指揮控制分系統(tǒng)，通信對(duì)抗系統(tǒng)組成框圖如圖1所示［2］。本文的分析暫不考慮測(cè)向分系統(tǒng)。

圖1 一體化通信對(duì)抗系統(tǒng)組成圖

通信對(duì)抗系統(tǒng)的工作方式包括定頻瞄準(zhǔn)式、跳頻跟蹤式、寬帶阻塞式和掃頻干擾等，本文著重分析瞄準(zhǔn)式干擾的有效干擾概率。根據(jù)通信對(duì)抗系統(tǒng)的組成與作戰(zhàn)任務(wù)，假設(shè)通信目標(biāo)信號(hào)頻率在通信對(duì)抗系統(tǒng)的工作頻率范圍內(nèi)，系統(tǒng)工作在跟蹤瞄準(zhǔn)干擾方式，指控分系統(tǒng)的操作處理均為理論上的最優(yōu)處理，且指控分系統(tǒng)處理時(shí)間不計(jì)，相關(guān)的作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)如圖2所示［3］。有效干擾概率的計(jì)算與這些指標(biāo)有關(guān)。

要想對(duì)敵方通信實(shí)施跟蹤瞄準(zhǔn)式干擾，需滿足以下條件：

（1）由偵察分系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并提取目標(biāo)信號(hào)。假設(shè)目標(biāo)信號(hào)的大小沒有超過搜索接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，目標(biāo)信號(hào)到達(dá)搜索接收機(jī)輸入端的信號(hào)強(qiáng)度E′t不小于偵察靈敏度才有被發(fā)現(xiàn)的可能，發(fā)現(xiàn)概率取決于目標(biāo)信號(hào)淹沒于同頻段復(fù)雜電磁環(huán)境的程度。E′t的計(jì)算方法如下：

式中：Pt為目標(biāo)通信發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射功率；Gt為目標(biāo)通信系統(tǒng)發(fā)射天線增益；Gz為通信對(duì)抗系統(tǒng)偵察天線增益；Lc為電波傳播損耗；Lq為電纜等其它損耗。

圖2 假設(shè)條件下通信對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)能力指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

Lc由圖3（以f＝500 MHz為例）可得，如果兩天線間空間直線距離達(dá)到最低工作頻率的10個(gè)波長以上，也可用下面的公式估算出干擾天線至通信電臺(tái)天線間的空間傳輸損耗：

式中：Lc為空間傳輸損耗，單位dB；f為頻率，單位為MHz；d為距離，單位為km。

圖3 國際電信聯(lián)盟電波傳播損耗

（2）假設(shè)方位對(duì)準(zhǔn)，干擾信號(hào)還需在時(shí)域、頻域?qū)?zhǔn)目標(biāo)信號(hào)。時(shí)域的對(duì)準(zhǔn)即干擾時(shí)間和通信時(shí)間的重合。目標(biāo)信號(hào)發(fā)出后，通信對(duì)抗系統(tǒng)首先要進(jìn)行偵察截獲識(shí)別，產(chǎn)生相應(yīng)的干擾信號(hào)輻射出去，這一過程所需的時(shí)間為系統(tǒng)干擾反應(yīng)時(shí)間，具體包括信號(hào)的偵察截獲時(shí)間、識(shí)別時(shí)間、干擾信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間和收發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間。目標(biāo)信號(hào)駐留時(shí)間減去系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間即為時(shí)域?qū)?zhǔn)時(shí)間。

以某型現(xiàn)役通信對(duì)抗系統(tǒng)為例，超短波搜索接收機(jī)譜線分辨率為12.5 k Hz，采樣時(shí)間為80μs，快速傅里葉變換（FFT）處理給出頻率、幅度、相位需要160μs，由于現(xiàn)役裝備限于在一個(gè)干擾瞬時(shí)帶寬內(nèi)跟蹤跳頻，干擾機(jī)信道不用重新設(shè)置，只需要設(shè)置干擾信號(hào)產(chǎn)生器的頻率，信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間大概需要10μs，偵察干擾共用1副天線，還需收發(fā)轉(zhuǎn)換的保護(hù)時(shí)間50μs，因此系統(tǒng)干擾反應(yīng)時(shí)間至少需要300μs。跟蹤瞄準(zhǔn)干擾的偵察干擾時(shí)序見圖4。

圖4 跟蹤瞄準(zhǔn)干擾的偵察干擾時(shí)序

頻域的對(duì)準(zhǔn)與系統(tǒng)偵察能力和干擾能力都有關(guān)系，與測(cè)頻精度、瞄頻精度、干擾帶寬、干擾樣式等指標(biāo)有關(guān)。

（3）干擾信號(hào)需要有足夠的能量。要想實(shí)施有效干擾，敵方通信接收端干擾信號(hào)強(qiáng)度與目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度之比須大于壓制系數(shù)，而壓制系數(shù)的大小取決于干擾信號(hào)樣式是否是針對(duì)目標(biāo)通信信號(hào)的最佳干擾樣式。到達(dá)敵方通信接收端干擾信號(hào)的強(qiáng)度與干擾功率、干擾天線的增益、極化方式與方向性、發(fā)收天線的架高和周邊環(huán)境、電波傳播條件與傳播距離等因素有關(guān)。在上述因素已知的情況下，可計(jì)算敵方通信系統(tǒng)接收端干擾信號(hào)強(qiáng)度Eg和敵方通信系統(tǒng)信號(hào)強(qiáng)度Et，計(jì)算方法參照式（1）和式（2）。

2 有效干擾概率計(jì)算

通信對(duì)抗系統(tǒng)的作戰(zhàn)目的是對(duì)敵方通信實(shí)施有效干擾，可使用對(duì)敵方通信的有效干擾概率這一技術(shù)指標(biāo)來表征通信對(duì)抗的作戰(zhàn)效能，用它反映對(duì)敵方通信的干擾是否有效，即對(duì)敵方具體通信信道的干擾程度。歸納起來，對(duì)敵方通信的有效干擾概率p y與下列因素有關(guān)：無線電波傳播和敵方通信裝備及通信對(duì)抗裝備工作條件、目標(biāo)通信裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能和通信對(duì)抗裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能［4］。根據(jù)這些因素，對(duì)敵方通信的有效干擾概率可用下式來描述，即：

下面研究瞄準(zhǔn)干擾的函數(shù)表達(dá)式。假設(shè)fg≥fm，且載頻對(duì)準(zhǔn)，干擾樣式設(shè)置為最佳干擾樣式，此時(shí)的有效干擾概率僅取決于通信裝備和干擾裝備的能量參數(shù)及時(shí)間參數(shù)，其一般函數(shù)表達(dá)式可表示為：

由于偵察和干擾是2個(gè)協(xié)同而又獨(dú)立的過程，因此式（4）又可寫成：

式中：pz為對(duì)目標(biāo)信號(hào)的偵察概率；p g為對(duì)目標(biāo)信號(hào)的條件干擾概率，即在偵察到的條件下對(duì)其的干擾概率。

概率pz和pg取決于反映無線電通信偵察和通信干擾的能量空間參數(shù)和時(shí)間參數(shù)，由于通信對(duì)抗的能量空間參數(shù)和時(shí)間參數(shù)是獨(dú)立的，因此偵察和干擾概率可進(jìn)一步寫成：

從而可得：

式中：pzn為偵察能量；pzs為偵察時(shí)間；pgn為干擾能量；pgs為干擾時(shí)間。

2.1 能量參數(shù)分析

對(duì)取決于能量空間參數(shù)的偵察概率pzn可看作是偵察分系統(tǒng)輸入端目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度E′m不小于偵察靈敏度Em的概率。E′m服從獨(dú)立正態(tài)分布，因此有：

式中：E＝E′m－Em；E′m、Em為偵察接收機(jī)處目標(biāo)信 號(hào) 強(qiáng) 度 和 偵 察 靈 敏 度， 單 位分別為目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度和總的電磁環(huán)境信號(hào)強(qiáng)度的均方差。

同理可推導(dǎo)出對(duì)目標(biāo)信號(hào)的條件干擾概率為：

式中：EZ＝Eg－Em；Eg和Em為通信接收點(diǎn)處干擾信號(hào)強(qiáng)度和目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度，單位：為通信接收點(diǎn)處干擾信號(hào)強(qiáng)度和目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度的均方差；k為壓制系數(shù)。

2.2 時(shí)間參數(shù)分析

根據(jù)第1節(jié)的分析，可得函數(shù)表達(dá)式：

式中：vss為搜索接收機(jī)搜索速度；tmz為目標(biāo)信號(hào)持續(xù)發(fā)射時(shí)間平均值；tgz為干擾信號(hào)發(fā)射時(shí)間；tgf為通信對(duì)抗系統(tǒng)干擾反應(yīng)時(shí)間。

2.3 多兵力計(jì)算

如果敵方通過幾個(gè)獨(dú)立信道或幾個(gè)頻率收發(fā)信息，則對(duì)目標(biāo)信號(hào)的有效干擾概率可按下式計(jì)算：

式中：N為實(shí)施發(fā)射的無線電信道數(shù)量；M為敵方實(shí)施無線電接收的無線電信道數(shù)量；L為無線電干擾裝備數(shù)量；p li為對(duì)單個(gè)無線電信道中無線電發(fā)射的壓制概率；x li為無線電干擾裝備在敵方無線電通信信道中的分布。

3 結(jié)束語

本文提出的方法可以初步進(jìn)行通信對(duì)抗作戰(zhàn)效能分析，下一步工作是明確在一定條件下時(shí)間參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式，并進(jìn)一步分析各種干擾方式下通信對(duì)抗系統(tǒng)的有效干擾概率，在通信對(duì)抗部隊(duì)演練中預(yù)測(cè)在一定兵力情況下的作戰(zhàn)效果，或計(jì)算為達(dá)到一定預(yù)期效果所需兵力的數(shù)量。

［1］李登峰，許騰.海軍運(yùn)籌分析與應(yīng)用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2007.

［2］王慶生，宣曉英，路雷.艦載通信對(duì)抗系統(tǒng)電磁兼容性分析［J］.通信對(duì)抗，2009（1）：14－17.

［3］黃希利，杜紅梅，羅小明.通信對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)能力評(píng)估模型［J］.裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，21（2）：83－86.

［4］Li Dengfeng.Some measures of dissimilarity in intuitionistic fuzzy structures［J］.Journal of Computer and System Sciences，2004，16（8）：115－122.