塔康系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的發(fā)展研究

楊佳琳

摘要：塔康（TACAN）系統(tǒng)是全球最重要的戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)航系統(tǒng)之一。對塔康導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)施電子干擾與抗干擾技術(shù)的使用構(gòu)成了空地、空空電子戰(zhàn)的核心內(nèi)容之一。由于塔康系統(tǒng)具有自身全向收發(fā)、斷續(xù)發(fā)射、基準(zhǔn)脈沖判決、系統(tǒng)抗摧毀性差等諸多劣勢，導(dǎo)致塔康抗干擾性較弱。因此，亟需新的技術(shù)改善塔康易干擾的弱點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，本文首先針對塔康導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理及使用方式進(jìn)行介紹，然后探討對塔康系統(tǒng)行之有效的干擾技術(shù)、干擾裝備和作戰(zhàn)方法。通過文獻(xiàn)綜述有望為塔康抗干擾技術(shù)的研究指明方向。

關(guān)鍵詞：塔康；抗干擾；導(dǎo)航系統(tǒng)

1.引言

塔康導(dǎo)航系統(tǒng)（TACAN）是戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)航系統(tǒng)（Tactical Air Navigation System）的簡稱。一般是由塔康信標(biāo)和機(jī)載設(shè)備組成，具有無線電測角測距功能。目前主要用于提供以信標(biāo)為中心半徑350～370km范圍內(nèi)，高度為10 km的引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)場和著陸的導(dǎo)航服務(wù)[1]。塔康導(dǎo)航系統(tǒng)不僅用于航路導(dǎo)航，而且用于空空導(dǎo)航，如空中加油、編隊(duì)分行等。其具有測位測距精度高，提供二維定位，系統(tǒng)容量大等優(yōu)點(diǎn)。截止2015年止，全球已架10000多臺，僅美國本土已安裝3000多臺，而我國才安裝800多臺，遠(yuǎn)低于實(shí)際需求。因此， 深入分析和探討塔康在航空中的應(yīng)用對我國軍工事業(yè)的快速發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)代電子戰(zhàn)中一般以“通中擾”、“擾中通”為主，因此具有較好的抗干擾性顯得尤為重要。然而塔康系統(tǒng)在設(shè)計時，抗干擾能力卻不是優(yōu)先考慮的因素[2]。抗干擾能力只是作為一種導(dǎo)航的輔助工具，而不是用于精確制導(dǎo)的武器使用。因此該系統(tǒng)在信息化戰(zhàn)爭中面臨的安全問題就非常突出，如：塔康系統(tǒng)自身的全向收發(fā)、基準(zhǔn)脈沖判決、發(fā)射斷續(xù)性、系統(tǒng)抗摧毀性差等諸多問題，具有較低的信噪比，導(dǎo)致其抗干擾性差的劣勢。

開展對塔康導(dǎo)航系統(tǒng)弱點(diǎn)及相應(yīng)干擾方法的研究，通過探討電子對抗常用塔康系統(tǒng)干擾技術(shù)、干擾裝備和作戰(zhàn)方法，改善塔康導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾性能，為塔康抗干擾技術(shù)的發(fā)展提供新思路成為熱點(diǎn)研究方向。因而本文將從以下四個部分闡述抗干擾技術(shù)在塔康中的發(fā)展歷程：塔康導(dǎo)航系統(tǒng)的概述；塔康系統(tǒng)中常用的抗干擾技術(shù)；抗干擾技術(shù)的發(fā)展及對未來塔康系統(tǒng)中抗干擾技術(shù)的展望。

2.塔康導(dǎo)航系統(tǒng)概述

現(xiàn)代塔康導(dǎo)航系統(tǒng)配套比較完善，除信標(biāo)和機(jī)載外，還配有信標(biāo)監(jiān)測器、信標(biāo)模擬器和塔康指示控制設(shè)備等。對于測距而言， 當(dāng)機(jī)載設(shè)備發(fā)射詢問信號，地面天線接收信號，經(jīng)過處理后發(fā)射信號，機(jī)載設(shè)備接收后，利用二次雷達(dá)測距解算出實(shí)際距離。對于測位而言，地面信標(biāo)發(fā)射詢問信號，空中機(jī)載設(shè)備接收后，利用與伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)相似的測位原理，解算出方位[3]。

2.1 系統(tǒng)模型

TACAN地面信標(biāo)臺以15Hz和135Hz復(fù)合調(diào)制的旋轉(zhuǎn)場向空中發(fā)射脈沖，形成相應(yīng)的脈沖包絡(luò)調(diào)制信號。塔康信標(biāo)發(fā)射的信號u（t）表達(dá)式為：

（1）

其中um是載波信號的幅值；m為15Hz包絡(luò)信號調(diào)制；θ為方位角； ；w為載波角頻率。G（t）為鐘形調(diào)制信號；t為脈沖到達(dá)時刻；δ（t-t1）是編碼器輸出脈沖列的任一脈沖；塔康信標(biāo)視頻信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

其包絡(luò)信號表達(dá)式為：

其中脈沖包絡(luò)調(diào)制信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

其中 ，m1、m2分別是15Hz和135Hz正弦包絡(luò)信號的調(diào)制度，θ和φ別是正弦包絡(luò)信號的初相。

2.2 塔康系統(tǒng)面臨的干擾問題

塔康系統(tǒng)面臨的干擾問題主要是由全向收發(fā)，斷續(xù)發(fā)射，基準(zhǔn)脈沖判決等因素困擾。具體如下：

1）.全向收發(fā)

塔康系統(tǒng)的地面信標(biāo)及機(jī)載設(shè)備在水平方位上全向收發(fā)信號，對信標(biāo)臺或機(jī)載設(shè)備實(shí)施窄帶瞄準(zhǔn)壓制干擾，干擾信號比較容易進(jìn)入塔康系統(tǒng)。對信標(biāo)臺干擾時，機(jī)載設(shè)備發(fā)射的測距詢問脈沖信號淹沒在干擾信號中，阻礙信標(biāo)接收機(jī)載設(shè)備發(fā)送詢問信號；對機(jī)載設(shè)備干擾時，將信標(biāo)臺發(fā)射的脈沖信號淹沒在干擾信號中，使機(jī)載設(shè)備不能正常接收信標(biāo)臺發(fā)射的方位信號和距離應(yīng)答信號，從而無法完成測距和測向。

2）.斷續(xù)發(fā)射

由于塔康信標(biāo)為進(jìn)入塔康有效作用范圍內(nèi)的所有飛機(jī)提供導(dǎo)航信息，為保證方位信號包絡(luò)質(zhì)量，在工作時主動發(fā)射信號，當(dāng)機(jī)載設(shè)備發(fā)送的詢問脈沖較少時，信標(biāo)臺接收機(jī)靈敏度較高，超過接收機(jī)門限的輸出噪聲較多，從而觸發(fā)信標(biāo)臺發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的噪聲填充脈沖對也較多 隨著詢問脈沖數(shù)增多，信標(biāo)臺接收機(jī)靈敏度下降，以維持塔康系統(tǒng)的應(yīng)答速率在2700對/s；當(dāng)詢問信號較少時，信標(biāo)臺依靠接收機(jī)噪聲來觸發(fā)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生脈沖應(yīng)答信號。信標(biāo)臺發(fā)射的這種信號稱為斷續(xù)發(fā)射脈沖或噪聲填充脈沖。塔康系統(tǒng)規(guī)定信標(biāo)臺脈沖發(fā)射重復(fù)頻率應(yīng)維持在2700 90對。針對塔康導(dǎo)航系統(tǒng)的斷續(xù)發(fā)射機(jī)制，干擾機(jī)可以實(shí)施飽和詢問干擾，通過偵察接收機(jī)載設(shè)備發(fā)射的詢問信號，大量復(fù)制放大后向信標(biāo)臺轉(zhuǎn)發(fā)，使得塔康信標(biāo)臺接收到的脈沖超過2700對/s。塔康系統(tǒng)為了維持應(yīng)答脈沖重復(fù)頻率，將提高信標(biāo)臺接收機(jī)接收門限電壓，使得接收機(jī)靈敏度迅速下降，由于信號功率較弱，使較遠(yuǎn)距離的機(jī)載設(shè)備發(fā)射的詢問信號不能被信標(biāo)臺接收和應(yīng)答。

3）.基準(zhǔn)脈沖判決

方位的信息是通過測量包絡(luò)信號正斜率過零點(diǎn)滯后于基準(zhǔn)脈沖信號的相位得到，機(jī)載設(shè)備接收機(jī)準(zhǔn)確判斷出基準(zhǔn)脈沖信號到達(dá)是塔康導(dǎo)航系統(tǒng)完成方位測量的前提。當(dāng)干擾機(jī)發(fā)射基準(zhǔn)脈沖欺騙信號，由于方位包絡(luò)分量中干擾信號的相位滯后于主基準(zhǔn)脈沖，導(dǎo)致閘門脈沖信號與干擾信號重合而不是基準(zhǔn)脈沖，得到錯誤的方位信息。

針對塔康進(jìn)行基準(zhǔn)脈沖欺騙干擾有兩種方式：一種式是干擾方位粗測環(huán)路，另一種方式是干擾方位精測環(huán)路。粗測環(huán)路是設(shè)備測向的基礎(chǔ)，在現(xiàn)代塔康設(shè)備只有方位粗測信號也能直接測出精度低的方位數(shù)值； 若僅有精測信號，無粗測信號或信號不正常的情況下，則不能進(jìn)行測向。 因此進(jìn)行基準(zhǔn)脈沖干擾時，選擇方位粗測環(huán)路進(jìn)行干擾更加有效。

因此針對塔康上述干擾的弱點(diǎn)，本文展開相應(yīng)的抗干擾技術(shù)的發(fā)展的展望。

3 塔康系統(tǒng)常用的抗干擾技術(shù)

塔康系統(tǒng)常用的抗干擾技術(shù)可以見表1。

從表1中我們可以看出抗干擾措施都是有針對性，也都有各自的局限性，沒有一種措施是萬能的，所以綜合各種抗干擾措施，才能有效地應(yīng)對各種干擾，實(shí)施干擾對抗。除了塔康系統(tǒng)中抗干擾性技術(shù)發(fā)展外，其他領(lǐng)域的抗干擾技術(shù)也有可能用到塔康系統(tǒng)中，因此對其他領(lǐng)域抗干擾技術(shù)的綜述有利于拓寬塔康系統(tǒng)中的抗干擾性技術(shù)的發(fā)展。

4.抗干擾技術(shù)進(jìn)展趨勢

“通中擾、擾中通”綜合技術(shù)是指敵我雙方的通信處于同一頻帶內(nèi)的情況下，應(yīng)能在進(jìn)行抗干擾通信的同時，對敵方的通信產(chǎn)生干擾；我方在對敵方通信系統(tǒng)實(shí)施干擾壓制時，又能實(shí)現(xiàn)我方的通信，實(shí)現(xiàn)通信、干擾一體化。根據(jù)實(shí)戰(zhàn)態(tài)勢及戰(zhàn)場環(huán)境選擇如通中擾”、“擾中通”抗干擾與對抗綜合技術(shù)，可以克服現(xiàn)有塔康系統(tǒng)干擾中的單一干擾技術(shù)缺陷利用綜合控制技術(shù)、軟件無線電技術(shù)和自適干擾抑制技術(shù)，將各種抗干擾通信體制和通信干擾體制有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)通信和干擾的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。故可以采用綜合抗干擾技術(shù)，采用多種抗干擾技術(shù)隨機(jī)組合。同時根據(jù)實(shí)戰(zhàn)態(tài)勢和戰(zhàn)場環(huán)境選擇最對這種干擾最好的抗干擾通信方式，使得通信和干擾都達(dá)到最佳的效果。

因此，除了塔康系統(tǒng)中抗干擾性技術(shù)發(fā)展外，其他領(lǐng)域的抗干擾技術(shù)也有可能用到塔康系統(tǒng)中，其他領(lǐng)域抗干擾技術(shù)可能有利于拓寬塔康系統(tǒng)中的綜合抗干擾技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉永輝，王玉林，林肖輝，等.塔康導(dǎo)航系統(tǒng)干擾技術(shù)研究[J]. 無線電工程，2010，40（7）：29-31.

[2]崔凱，樓才義.一種基于GO-CFAR的塔康信號檢測技術(shù)[J].通信對抗，2009（2）：14-17.

[3]王玉林，李艷斌.基于線性組合的塔康方位信號處理[J].無線電工程，2006，36（11）：38-40.