一種網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)及作戰(zhàn)效能評(píng)估

姚宏林 吳忠望

【摘要】基于精確制導(dǎo)武器的高抗干擾性能，提出了基于信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)，詳細(xì)描述了電子防空系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化構(gòu)成和數(shù)據(jù)信息流在電子防空系統(tǒng)中的運(yùn)用。通過對(duì)比評(píng)估，分析網(wǎng)絡(luò)化電子防空的作戰(zhàn)效能，計(jì)算結(jié)果表明，基于網(wǎng)絡(luò)的電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)可以大大提高電子戰(zhàn)裝備的作戰(zhàn)效能。

【關(guān)鍵詞】電子防空;精確制導(dǎo);指揮控制網(wǎng);作戰(zhàn)效能

1.引言

未來的空襲作戰(zhàn)中，戰(zhàn)場更加透明、作戰(zhàn)節(jié)奏迅速、電子干擾環(huán)境復(fù)雜，給防空反導(dǎo)作戰(zhàn)來帶嚴(yán)峻考驗(yàn)。為了應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境、對(duì)抗更加多元的空襲力量，完成更加繁重的防反任務(wù)，防空反導(dǎo)系統(tǒng)必須整合現(xiàn)有的各種防空武器裝備和反導(dǎo)武器系統(tǒng)，構(gòu)建由“軟殺傷”電子戰(zhàn)力量和“硬殺傷”攔截武器共同組成的一體化網(wǎng)絡(luò)防空反導(dǎo)系統(tǒng)。有諸多文獻(xiàn)對(duì)基于“硬殺傷”的網(wǎng)絡(luò)化反導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了較為深入的研究[1～5]，但對(duì)電子防空如何進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化設(shè)置卻沒有太多的文獻(xiàn)進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[6]中對(duì)區(qū)域防空網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)中戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，沒有設(shè)計(jì)電子戰(zhàn)力量的配置;文獻(xiàn)[7]對(duì)噪聲干擾樣式下導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的評(píng)估模型進(jìn)行了研究，對(duì)于電子戰(zhàn)力量的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用涉及較少。本文以基于GPS制導(dǎo)的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈為例，提出電子戰(zhàn)力量的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用模式，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電子防空的作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)估。

2.網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)成

美軍為了提高GPS制導(dǎo)導(dǎo)彈的抗干擾性能，在導(dǎo)彈上采用了多種抗干擾技術(shù)，如時(shí)（頻）域?yàn)V波技術(shù)、自適應(yīng)天線技術(shù)、幅/相對(duì)消技術(shù)等等[8，9]。這些技術(shù)極大的提高了GPS制導(dǎo)導(dǎo)彈的抗干擾性能，在理想情況下，自適應(yīng)天線可使GPS接收機(jī)的抗干擾性能提高40～50dB;波音公司改進(jìn)型聯(lián)合直接攻擊彈藥（JDAM）采用的就是自適應(yīng)天線技術(shù)，共有4根天線組成的半球形天線陣;戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈Block Ⅳ的GPS天線是由5根天線組成的天線陣。正是由于GPS制導(dǎo)抗干擾性能的大幅提高，單純的利用一臺(tái)或幾臺(tái)電子戰(zhàn)干擾裝備是難以實(shí)現(xiàn)有效的干擾敵來襲導(dǎo)彈的。

基于網(wǎng)絡(luò)的電子防空反導(dǎo)體系就是依托一體化防空反導(dǎo)信息系統(tǒng)，將電子戰(zhàn)系統(tǒng)和防空反導(dǎo)預(yù)警偵察系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、聯(lián)合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)聯(lián)接起來，形成信息共享、功能聯(lián)動(dòng)和行動(dòng)協(xié)同的防空反導(dǎo)作戰(zhàn)體系，其邏輯組成如圖1所示。

圖1 基于網(wǎng)絡(luò)的電子防空反導(dǎo)體系邏輯組成

預(yù)警偵察系統(tǒng)是電子防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的情報(bào)偵察和監(jiān)視系統(tǒng)，由陸、海、空、天各個(gè)領(lǐng)域的傳感器組成，作為電子防空作戰(zhàn)的信息源，為電子戰(zhàn)系統(tǒng)實(shí)施干擾、欺騙等作戰(zhàn)行動(dòng)提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、可靠的預(yù)警情報(bào)信息。根據(jù)組織層次不同，預(yù)警偵察系統(tǒng)包括國家預(yù)警偵察系統(tǒng)、戰(zhàn)區(qū)預(yù)警偵察系統(tǒng)和戰(zhàn)術(shù)預(yù)警偵察系統(tǒng)。根據(jù)空間位置，預(yù)警偵察系統(tǒng)包括陸基/?；A(yù)警偵察系統(tǒng)、空基/臨近空間偵察預(yù)警系統(tǒng)和天基預(yù)警偵察系統(tǒng)。陸基/?；A(yù)警偵察系統(tǒng)主要有各種地面和艦載雷達(dá)探測系統(tǒng)、光電探測系統(tǒng)組成;空基/臨近空間偵察預(yù)警系統(tǒng)和天基預(yù)警偵察系統(tǒng)組要有各種高空偵察機(jī)、無人偵察機(jī)、高空偵察飛艇、高空偵察氣球以及空中預(yù)警機(jī)等組成;天基預(yù)警偵察系統(tǒng)主要由各型預(yù)警衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星及其通信與中繼衛(wèi)星組成。

指揮控制系統(tǒng)是有各級(jí)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)及其聯(lián)結(jié)關(guān)系所構(gòu)成的具有指揮、控制和協(xié)同關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)作戰(zhàn)體系中，指揮控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收預(yù)警偵察系統(tǒng)傳遞來的預(yù)警偵察信息，并對(duì)信息進(jìn)行融合處理，決策判斷，定下作戰(zhàn)決心，通過聯(lián)合數(shù)據(jù)網(wǎng)下達(dá)作戰(zhàn)指令，指揮電子戰(zhàn)系統(tǒng)實(shí)施干擾、欺騙等作戰(zhàn)行動(dòng)。在網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)體系中，指揮控制系統(tǒng)作為神經(jīng)中樞和核心，整合了有線、無線、衛(wèi)星通信等通信資源，共享作戰(zhàn)信息和決策信息，通過提高電子防空作戰(zhàn)指揮員對(duì)戰(zhàn)場態(tài)勢的共同認(rèn)知，進(jìn)一步提高電子防空作戰(zhàn)效能。

電子戰(zhàn)系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)體系的直接作戰(zhàn)終端，為電子防空作戰(zhàn)行動(dòng)提供各種電子對(duì)抗手段。電子戰(zhàn)系統(tǒng)根據(jù)指揮控制系統(tǒng)的電子對(duì)抗指令，對(duì)來襲目標(biāo)實(shí)施電子毀傷、信號(hào)干擾、信號(hào)欺騙和電磁壓制等作戰(zhàn)行動(dòng)。目前，防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的主要防反目標(biāo)是精確制導(dǎo)導(dǎo)彈。針對(duì)精確制導(dǎo)導(dǎo)彈，在導(dǎo)彈飛行的中段、末端實(shí)施有效地電子干擾，影響目標(biāo)制導(dǎo)精度，使來襲導(dǎo)彈偏離既定航線，是電子防空的主要作戰(zhàn)樣式。通過網(wǎng)絡(luò)化配置電子戰(zhàn)系統(tǒng)，使各種電子對(duì)抗裝備協(xié)同工作，在頻段、功率、作用距離和對(duì)抗原理上優(yōu)勢互補(bǔ)，形成整體聯(lián)動(dòng)的電子防空態(tài)勢，提升防空反導(dǎo)作戰(zhàn)效能。

圖1中還有一個(gè)聯(lián)合數(shù)據(jù)網(wǎng)，這并不是一個(gè)實(shí)體的網(wǎng)絡(luò)，而是一個(gè)集數(shù)據(jù)收集、處理、分發(fā)的系統(tǒng)。復(fù)雜電磁環(huán)境下的信息作戰(zhàn)，各種數(shù)據(jù)紛繁復(fù)雜，如果不能在海量數(shù)據(jù)中分析出有效的信息，勢必會(huì)極大影響信息作戰(zhàn)的效果。

圖2 網(wǎng)絡(luò)化電子防空數(shù)據(jù)信息流邏輯圖

利用網(wǎng)絡(luò)化優(yōu)勢，電子防空系統(tǒng)在作戰(zhàn)中可以實(shí)現(xiàn)部隊(duì)部署的分散化，利用信息流動(dòng)代替物質(zhì)流動(dòng)，提高信息作戰(zhàn)準(zhǔn)確度、作戰(zhàn)指揮速度和作戰(zhàn)質(zhì)量，使電子信息武器的作戰(zhàn)效能得到充分發(fā)揮。圖2所示為網(wǎng)絡(luò)化電子防空數(shù)據(jù)信息流邏輯圖，從圖中可知，基于信息系統(tǒng)的戰(zhàn)場數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是電子防空網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，在防空反導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)揮最大作戰(zhàn)效能中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

3.網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估

由于網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)中裝備的型號(hào)各異，不同的電子信息系統(tǒng)、不同的戰(zhàn)技指標(biāo)、不同的信息作戰(zhàn)效能給網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)聯(lián)合信息作戰(zhàn)效能的定量評(píng)估增加了復(fù)雜性。按照一般系統(tǒng)的評(píng)估步驟，既要預(yù)測來襲目標(biāo)的飛行規(guī)律，又要描述網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)聯(lián)合作戰(zhàn)的指揮模式，還要考慮大量隨機(jī)事件和隨機(jī)過程，顯然過于復(fù)雜。通過上節(jié)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)的詳細(xì)分析可知，其信息作戰(zhàn)能力提高的關(guān)鍵是：在信息資源實(shí)時(shí)共享的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了多型電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)的集中指揮和實(shí)時(shí)電子干擾。在作戰(zhàn)想定模式下，運(yùn)用概率論對(duì)比作戰(zhàn)效能的評(píng)估方法給出網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的評(píng)估結(jié)果，其步驟分為兩步：①評(píng)估指標(biāo)確定;②對(duì)比分析。

3.1 評(píng)估指標(biāo)確定

以導(dǎo)彈脫離真實(shí)航線的概率（P）為最終評(píng)估指標(biāo)，下級(jí)指標(biāo)可分為可靠性概率（P1）、探測概率（P2）、可干擾率（P3）、可干擾條件下的有效干擾概率（P4）和有效干擾條件下的導(dǎo)彈偏離率P5。

導(dǎo)彈脫離真實(shí)航線概率是指電子防空系統(tǒng)有效干擾目標(biāo)后，制導(dǎo)導(dǎo)彈脫離真實(shí)航線的概率，有：

式中，P1為可靠性概率，是指該系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)過程中的各參戰(zhàn)系統(tǒng)有效發(fā)揮作用的程度，與預(yù)警探測系統(tǒng)可靠性P11、指揮控制系統(tǒng)可靠性P12和電子戰(zhàn)系統(tǒng)可靠性P13有關(guān)，且有。

P2為探測概率，預(yù)警偵察系統(tǒng)在作戰(zhàn)中發(fā)現(xiàn)進(jìn)襲目標(biāo)與來襲目標(biāo)總數(shù)之比，與各預(yù)警偵察系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)概率有關(guān)，設(shè)雷達(dá)偵察概率P21、預(yù)警偵察飛機(jī)偵察概率P22和探測衛(wèi)星偵察概率P23，則有。

P3為可干擾概率，是指導(dǎo)彈飛行時(shí)進(jìn)入該電子戰(zhàn)干擾區(qū)域的概率。在形成電子防空網(wǎng)絡(luò)后，如果導(dǎo)彈受到某個(gè)電子戰(zhàn)干擾后其飛行路線發(fā)生偏離，由于戰(zhàn)場強(qiáng)大的信息網(wǎng)絡(luò)，那么該導(dǎo)彈再次進(jìn)入下一個(gè)干擾區(qū)域的概率會(huì)增加。

P4為可干擾條件下的有效干擾概率。在制導(dǎo)導(dǎo)彈進(jìn)入電子防空系統(tǒng)后，由于存在遮擋、電波傳播等因素的影響，電子戰(zhàn)系統(tǒng)并不一定會(huì)有效的壓制GPS信息，而是存在一個(gè)概率。

P5為有效干擾條件下導(dǎo)彈偏離航線概率。由于GPS制導(dǎo)導(dǎo)彈即使在被干擾后，當(dāng)導(dǎo)彈飛離干擾區(qū)域后重新搜索GPS衛(wèi)星，制導(dǎo)導(dǎo)彈仍可能搜尋到真實(shí)目標(biāo)信息并實(shí)施有效打擊。除非導(dǎo)彈飛離干擾區(qū)域后已來不及獲得GPS信息并進(jìn)行修正裝訂數(shù)據(jù)。需要指出的是，如果形成電子防空網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)彈受到一定數(shù)量的電子防空系統(tǒng)有效干擾后必然會(huì)偏離航線，設(shè)有n個(gè)電子防空系統(tǒng)，最小受到m個(gè)系統(tǒng)干擾后導(dǎo)彈無法獲得GPS信息，則有。

3.2 對(duì)比評(píng)估分析

如圖3所示為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化區(qū)域電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)，由3個(gè)電子作戰(zhàn)單元（F1、F2、F3）構(gòu)成電子防空網(wǎng)，指揮控制中心C1構(gòu)成信息網(wǎng)絡(luò)，預(yù)警探測系統(tǒng)由分布于地面、空中和天基探測設(shè)備組成。

圖3 區(qū)域電子防空反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)示意圖

設(shè)定來襲目標(biāo)為GPS巡航導(dǎo)彈，電子防空干擾距離為A到B全段。由文獻(xiàn)[10]可知，電子戰(zhàn)干擾有效區(qū)為一圓形區(qū)域，如圖3所示。設(shè)定來襲目標(biāo)能夠被偵測到，各參戰(zhàn)裝備完好且已進(jìn)入電子防空網(wǎng)絡(luò)，即P1、P2都為1;進(jìn)入電子干擾區(qū)域的概率，第二次進(jìn)入電子干擾區(qū)域的概率，第三次進(jìn)入電子干擾區(qū)域的概率;有效壓制的概率為0.8，導(dǎo)彈在有效干擾后偏離的概率為0.6。

（1）單個(gè)電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)時(shí)

當(dāng)GPS巡航導(dǎo)彈進(jìn)入AB段時(shí)，僅有電子戰(zhàn)系統(tǒng)F1探測到目標(biāo)且參與干擾，選擇目標(biāo)進(jìn)行干擾;則導(dǎo)彈偏離概率。

（2）網(wǎng)絡(luò)化電子反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)時(shí)

導(dǎo)彈在AB段飛行過程中，由于預(yù)警探測信息共享，整個(gè)電子防空網(wǎng)絡(luò)的干擾設(shè)備都可以同時(shí)開機(jī)實(shí)施干擾，但由于干擾距離及被地方反輻射武器發(fā)現(xiàn)的威脅，這并非最佳的作戰(zhàn)方案。當(dāng)預(yù)警探測信息獲得導(dǎo)彈飛行狀態(tài)信息后，指控中心指揮距其最近的電子干擾戰(zhàn)實(shí)施干擾，同時(shí)探測導(dǎo)彈狀態(tài)信息是否發(fā)生改變，指揮第二個(gè)電子防空系統(tǒng)參與干擾，以此類推。這樣可以發(fā)揮電子防空網(wǎng)絡(luò)化的最佳優(yōu)勢。當(dāng)然，如果多個(gè)電子防空系統(tǒng)都可以實(shí)施有效干擾時(shí)，如圖3中電子干擾系統(tǒng)F1和F2存在重疊的干擾區(qū)域，指控中心可以根據(jù)需要指揮多個(gè)電子防空系統(tǒng)參與干擾。下面計(jì)算多次干擾后導(dǎo)彈偏離航線的概率。

兩個(gè)電子防空系統(tǒng)實(shí)施有效干擾：

三個(gè)電子防空系統(tǒng)實(shí)施有效干擾：

計(jì)算結(jié)果表明，即便在其他條件概率相等的情況下，網(wǎng)絡(luò)化電子防空系統(tǒng)在實(shí)施有效干擾后使得導(dǎo)彈偏離航線的概率大為增加。相對(duì)于單個(gè)系統(tǒng)分散作戰(zhàn)其作戰(zhàn)效能提高數(shù)倍。在上述計(jì)算網(wǎng)絡(luò)化電子防空系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的各概率值只是為了說明網(wǎng)絡(luò)化電子防空的優(yōu)勢，真實(shí)的概率值需要依據(jù)深入的研究才能得出，如導(dǎo)彈在不同電子戰(zhàn)區(qū)域的可干擾概率值，在不同的作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)應(yīng)該是互為條件概率的，其計(jì)算和分析過程也將是非常復(fù)雜的。

4.結(jié)束語

防空反導(dǎo)作戰(zhàn)不僅包含“硬殺傷”的反導(dǎo)系統(tǒng)，同時(shí)還包括基于“軟殺傷”的電子防空系統(tǒng)。由于目前制導(dǎo)導(dǎo)彈的抗干擾性強(qiáng)，對(duì)其實(shí)施有效的干擾顯得非常困難。基于此，本文提出了基于信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化電子防空反導(dǎo)系統(tǒng)，并就其組成結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)信息流邏輯給出詳細(xì)的闡述。同時(shí)給出評(píng)估指標(biāo)，綜合評(píng)估了網(wǎng)絡(luò)化電子防空系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，并通過計(jì)算表明了網(wǎng)絡(luò)化模式對(duì)提高電子防空系統(tǒng)反導(dǎo)作戰(zhàn)效能的重要性。

參考文獻(xiàn)

[l]王剛，李為民，何晶.區(qū)域防空網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2003（12）.

[2]耿奎，張彥度.防空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)與功能模型[J].火力與指揮控制，2008，33（7）：67-68.

[3]劉天坤，熊新平，趙玉善.網(wǎng)絡(luò)化防空導(dǎo)彈體系生存能力建模與仿真研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2006，Vol.18 suppl.2：377-380.

[4]張可，賀青，陳益民.防空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)研究[J].地面防空武器，2008，39（3）.

[5]滕克難.網(wǎng)絡(luò)化防空導(dǎo)彈反導(dǎo)作戰(zhàn)效能綜合評(píng)估方法[J].火力與指揮控制，2007，32（4）：46-48.

[6]周燕，張金成.區(qū)域防空網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)中戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用[J].火力與指揮控制，31（8）：1-3.

[7]穆富嶺，周經(jīng)倫，羅鵬程.噪聲干擾下兩個(gè)防空導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能評(píng)估模型的研究[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2008，3：43-47.

[8]付強(qiáng)等.精確制導(dǎo)武器技術(shù)應(yīng)用向?qū)M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.

[9]Mohinder S.Grewal etc.Global Positioning Systems，Inertial Navigation，and Integration.陳軍等譯.GPS慣性導(dǎo)航組合[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[10]馮小平，李鵬，楊紹全.通信對(duì)抗原理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009：212-219.

作者簡介：

姚宏林（1974—），男，碩士，副教授，主要從事信息安全教學(xué)與研究。

吳忠望（1979—），男，博士，講師，主要從事信息安全教學(xué)與研究。