干擾吊艙雷達(dá)參數(shù)表數(shù)據(jù)快速分析方法研究

陶 燁 翟旭升 劉昕晨

（空軍工程大學(xué)航空機(jī)務(wù)士官學(xué)校，河南 信陽(yáng) 464000）

0 引言

電子戰(zhàn)是現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中的不可缺少的關(guān)鍵性組成[1]。干擾吊艙作為作戰(zhàn)飛機(jī)外掛的電子對(duì)抗設(shè)備，可以補(bǔ)充或增強(qiáng)載機(jī)的自衛(wèi)電子對(duì)抗能力[2]。 在遂行空面（空地或空艦）突防任務(wù)過程中，當(dāng)載機(jī)受到敵面空（地空或艦空）武器控制系統(tǒng)威脅時(shí)，干擾吊艙對(duì)威脅目標(biāo)實(shí)施自衛(wèi)電子干擾，提高載機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)生存能力[3]和作戰(zhàn)效能。干擾吊艙在任務(wù)過程中能連續(xù)記錄載機(jī)飛行中各種威脅的類型和技術(shù)參數(shù)，最終匯總形成雷達(dá)參數(shù)表。該表的數(shù)據(jù)既可以用來分析吊艙在任務(wù)過程中的狀態(tài)表現(xiàn)，也可以用來分析電子戰(zhàn)加載方案中的虛警和漏警，獲得高價(jià)值的電抗情報(bào)，影響電子對(duì)抗作戰(zhàn)結(jié)果[4]。

載機(jī)攜帶干擾吊艙執(zhí)行任務(wù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的雷達(dá)參數(shù)表數(shù)據(jù)， 由于在部隊(duì)外場(chǎng)飛行保障過程中，載機(jī)檢查維護(hù)時(shí)間緊張、任務(wù)接續(xù)節(jié)奏快等特點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)很少能夠在外場(chǎng)迅速處理形成準(zhǔn)確的空域電子對(duì)抗情報(bào)，立即應(yīng)用到下一飛行架次中去。 為了提高外場(chǎng)電子對(duì)抗保障人員的情報(bào)處理與分析的能力，保證遂行任務(wù)過程中情報(bào)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，本文將研究如何通過數(shù)據(jù)分析的方法快速?gòu)睦走_(dá)參數(shù)表中提取高價(jià)值情報(bào)。

1 干擾吊艙雷達(dá)參數(shù)記錄情況及其特性

1.1 雷達(dá)參數(shù)表記錄情況

雷達(dá)參數(shù)表記錄的是當(dāng)前記錄時(shí)刻與前一次記錄時(shí)刻之間（時(shí)間間隔固定，一般為數(shù)秒）干擾吊艙偵收到的所有雷達(dá)信號(hào)的參數(shù)。包括時(shí)間、雷達(dá)編號(hào)、雷達(dá)名稱、敵我標(biāo)志、RF、dRF、頻率特性、PRI、dPRI、重頻特性、PW、dPW、PA、方位等多項(xiàng)參數(shù)[5-6]。其中，雷達(dá)編號(hào)表示偵收信號(hào)的序號(hào)，每個(gè)記錄周期均從1 開始編號(hào)，按信號(hào)個(gè)數(shù)累加，最大不超過X。 不同型號(hào)的干擾吊艙，X 值不同。 雷達(dá)名稱表示干擾吊艙將偵收信號(hào)的特征參數(shù)與電子戰(zhàn)加載方案比對(duì)后所判斷的信號(hào)類型，偵收信號(hào)特征參數(shù)與加載方案吻合，顯示相應(yīng)的雷達(dá)名稱，不吻合顯示未知。

敵我標(biāo)志只有當(dāng)偵收信號(hào)落于加載方案 “友”的信號(hào)區(qū)間內(nèi)才顯示“友”，否則全部顯示“敵”。RF 表示偵收信號(hào)的頻率中心值。dRF 表示偵收信號(hào)的頻率容差。 重頻特性表示接收信號(hào)的重頻類型。 常見的參數(shù)值有“固定”“抖動(dòng)”“參差”“多普勒”和“組變”等。

PRI 表示偵收信號(hào)的重頻中心值。 dPRI 表示偵收信號(hào)的重頻容差。PW 表示偵收信號(hào)的脈寬中心值。dPW表示偵收信號(hào)的脈寬容差。PA 表示偵收雷達(dá)的幅度，即信號(hào)強(qiáng)弱，可以粗略反映信號(hào)源與載機(jī)間距離，以十六進(jìn)制表示。方位表示偵收信號(hào)的測(cè)向方位中心值。其中容差dRF、dPRI、dPW均為各自最大值與最小值之差。

1.2 雷達(dá)參數(shù)表數(shù)據(jù)特性

（1）連續(xù)性。 干擾吊艙所偵收到的有用信號(hào)在時(shí)間上和空間上應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的。當(dāng)干擾吊艙接收到穩(wěn)定的信號(hào)時(shí)，在同一記錄時(shí)刻RF、PRI、PW 應(yīng)當(dāng)連續(xù)，表示空間方位的方位應(yīng)當(dāng)連續(xù)或者小幅度變化，表示信號(hào)強(qiáng)度的PA 也應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)出連續(xù)性。

（2）重復(fù)性。在一次飛行過程中，假設(shè)目標(biāo)雷達(dá)開機(jī)并在干擾吊艙偵收范圍之內(nèi)，那么該雷達(dá)的特性參數(shù)將在雷達(dá)參數(shù)表內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)。對(duì)雷達(dá)參數(shù)表的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，頻數(shù)較大的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)具有比較明顯的物理意義，即有可能是目標(biāo)雷達(dá)，或者是穩(wěn)定的通信數(shù)據(jù)，或是無線電高度表等。

2 雷達(dá)參數(shù)表數(shù)據(jù)快速分析方法

對(duì)干擾吊艙雷達(dá)參數(shù)表快速進(jìn)行處理分析的目的，一方面是要排除誤警，即檢驗(yàn)已知情報(bào)的正確性和加載方案的合理性；另一方面是要挑揀漏警，提取新的情報(bào)，為下一架次或下一次任務(wù)的電子戰(zhàn)加載做好情報(bào)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)在戰(zhàn)訓(xùn)中總結(jié)提高的目標(biāo)。

誤警是指把本來不是目標(biāo)雷達(dá)的信號(hào)，因?yàn)榍閳?bào)或者裝備加載的錯(cuò)誤，在載機(jī)上錯(cuò)誤告警成為目標(biāo)雷達(dá)。 誤警會(huì)分散空勤的注意力，降低對(duì)空中態(tài)勢(shì)的判斷力，需要盡可能地排除。

漏警是指未能夠成功告警本屬于目標(biāo)雷達(dá)的信號(hào)。 在這種情況下空勤無法準(zhǔn)確判斷空中態(tài)勢(shì)，面臨著喪失戰(zhàn)場(chǎng)主動(dòng)權(quán)的危險(xiǎn)。 所以比較起來，在制訂加載方案時(shí)，寧誤警也不可漏警，在分析雷達(dá)參數(shù)表時(shí)，首要任務(wù)是確定漏警。

為了排誤和撿漏，提出了局部觀察法和頻數(shù)分析法來分析和處理干擾吊艙的雷達(dá)參數(shù)表。

2.1 局部觀察法

局部觀察法的核心是通過觀察來判斷記錄數(shù)據(jù)的連續(xù)性。 通過對(duì)參數(shù)表中記錄的相鄰信號(hào)進(jìn)行觀察，分析信號(hào)的“時(shí)間”“雷達(dá)名稱”和“雷達(dá)編號(hào)”等判斷信號(hào)是否穩(wěn)定， 結(jié)合加載方案判斷是否屬于目標(biāo)，進(jìn)而確定是誤警還是漏警。

如圖1 所示，局部觀察法分為三步，第一步是選區(qū)，通過觀察雷達(dá)名稱，確定進(jìn)行快速分析的雷達(dá)參數(shù)表區(qū)間；第二步是判斷，通過觀察多個(gè)項(xiàng)目的特征，判斷是否存在穩(wěn)定信號(hào)；第三步是歸納，對(duì)第二步獲得的穩(wěn)定信號(hào)進(jìn)行歸納，判斷是否屬于目標(biāo)，確定漏警或誤警。

第一步選區(qū)，觀察項(xiàng)目是雷達(dá)名稱，選擇該參數(shù)的主要原因是其特征最明顯，最容易發(fā)現(xiàn)高價(jià)值的區(qū)域，若A 在連續(xù)的未知信號(hào)中出現(xiàn)已知信號(hào)時(shí)，表明該處可能出現(xiàn)了誤警，若B 在連續(xù)已知的信號(hào)中出現(xiàn)了未知信號(hào)，則說明出現(xiàn)的未知信號(hào)可能屬于漏警。 通過尋找這兩種情況，確定疑似存在誤警或漏警的區(qū)域。這一步獲得的結(jié)論可信度不高，故稱之為疑似結(jié)論。

圖1 局部觀察法流程圖

圖2 頻數(shù)分析法直方圖及其閾值線

第二步判斷，觀察的項(xiàng)目是雷達(dá)編號(hào)、時(shí)間、方位以及PA，這4 個(gè)參數(shù)總體上分為兩種情況，一種是在有穩(wěn)定的信號(hào)源時(shí)，雷達(dá)編號(hào)基本上編排滿，記錄時(shí)間連續(xù)即前后兩次記錄的間隔穩(wěn)定， 方位和PA 小幅度連續(xù)變化或者穩(wěn)定不變；當(dāng)沒有穩(wěn)定的信號(hào)源的時(shí)候，雷達(dá)編號(hào)不滿，記錄時(shí)間不能保持固定的間隔，方位和PA 雜亂無序。 第二步結(jié)合第一步選區(qū)的情況可以獲得明確的結(jié)論，即在疑似誤警的選區(qū)內(nèi)出現(xiàn)非穩(wěn)定信號(hào)，那該信號(hào)可以判斷為誤警；在疑似漏警的選區(qū)內(nèi)出現(xiàn)穩(wěn)定信號(hào)，那該信號(hào)可以判斷為漏警。

第三步歸納， 通過對(duì)所有的誤警和漏警信號(hào)的RF、PW 和PRI 進(jìn)行總結(jié)歸納，獲取其數(shù)值特征，形成情報(bào)。主要的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是比較挑選出來的信號(hào)和加載方案的關(guān)系，若信號(hào)位于加載區(qū)間邊界，同時(shí)該信號(hào)具備漏警的特征，那么可以確定屬于目標(biāo)；若信號(hào)遠(yuǎn)離加載區(qū)間，同時(shí)屬于誤警，那么該信號(hào)可以確定屬于非目標(biāo)。 漏警信號(hào)一定要及時(shí)加載到后續(xù)任務(wù)中去，誤警信號(hào)要分析出現(xiàn)錯(cuò)誤告警的原因并結(jié)合實(shí)際情況通過陷波、分段加載等方法從加載方案中刪除。

局部觀察法的優(yōu)點(diǎn)是能夠快速完成對(duì)誤警和漏警的定位。 缺點(diǎn)是觀察分析的過程主觀性較強(qiáng)，依賴于分析人員的知識(shí)水平和工作經(jīng)驗(yàn)；當(dāng)數(shù)據(jù)量龐大時(shí)，整個(gè)觀察分析過程耗時(shí)，同時(shí)很難做到全面又準(zhǔn)確。局部觀察法比較適用空域內(nèi)電磁環(huán)境情況比較明晰的情形，此時(shí)較容易確定誤警信號(hào)；也適用于作戰(zhàn)空域目標(biāo)雷達(dá)附近的信號(hào)分析，此時(shí)較容易確定漏警信號(hào)。

2.2 頻數(shù)分析法

頻數(shù)分析法是一種全局方法，通過統(tǒng)計(jì)主要參數(shù)的頻數(shù)，設(shè)立閾值篩選后直接獲得高價(jià)值信號(hào)。

假設(shè)一個(gè)架次中干擾吊艙偵收到的信號(hào)總數(shù)為N，有n 個(gè)不同信號(hào)，第i 個(gè)信號(hào)的頻數(shù)f 為mi，滿足設(shè)定一個(gè)閾值M，當(dāng)mi>M 時(shí)，可以認(rèn)為第i 個(gè)信號(hào)屬于高價(jià)值信號(hào)。 借助Excel 的數(shù)據(jù)透視圖功能統(tǒng)計(jì)頻數(shù)并繪制頻數(shù)分布直方圖就可以很直觀的完成數(shù)據(jù)篩選的任務(wù)。

以某次實(shí)驗(yàn)中偵收的雷達(dá)參數(shù)表為例， 使用Excel 繪制RF 的頻數(shù)分布直方圖，如圖2 所示。

此次試驗(yàn)共計(jì)偵獲N=5355 條信號(hào)，以RF 區(qū)分信號(hào)，則信號(hào)個(gè)數(shù)共計(jì)n=387，其中(mi)min=1，(mi)max=788，設(shè)定閾值M=50，可以立即獲得高價(jià)值載頻15 個(gè)，如表1 所示，這樣就快速定位了疑似漏警或誤警的信號(hào)。

表1 頻數(shù)分析法篩選出來的高價(jià)值載頻

調(diào)整M 可以控制獲得的高價(jià)值RF 的個(gè)數(shù)。以本次數(shù)據(jù)為例， 當(dāng)M=30 時(shí)， 可以篩選出28 個(gè)載頻頻點(diǎn)，當(dāng)M=100 時(shí)，有11 個(gè)載頻頻點(diǎn)。 獲得高價(jià)值載頻以后，需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)空域頻譜情報(bào)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)處理[7]，分析信號(hào)的PRI 和PW 等屬性確定信號(hào)類型?，F(xiàn)今空域電磁環(huán)境較為復(fù)雜，穩(wěn)定的信號(hào)源可能是目標(biāo)雷達(dá)、本機(jī)無線電信號(hào)、民用通信信號(hào)或周期性噪聲等。確定信號(hào)類型后即可判明信號(hào)屬于誤警非目標(biāo)還是漏警目標(biāo)。 除了以載頻為例進(jìn)行頻數(shù)分析，同樣可以對(duì)PRI 和PW 進(jìn)行頻數(shù)分析，而后分析其他兩項(xiàng)屬性以確定信號(hào)類型。

閾值M 是頻數(shù)分析法最關(guān)鍵的參數(shù)，M 越小，挑選出來的信號(hào)越多，信號(hào)的價(jià)值越低，M 越大，潛在高價(jià)值信號(hào)被遺落的可能性越高，需要通過進(jìn)一步的研究、結(jié)合實(shí)際情況綜合確定M 的大小。

頻數(shù)分析法原理簡(jiǎn)單、操作性強(qiáng)、可信度高，具有很好的全局性，對(duì)操作人員的電子對(duì)抗專業(yè)知識(shí)要求較低， 但是為了保證數(shù)據(jù)分析的快速性和準(zhǔn)確性，要求具備較全面完整的空域電磁頻譜。

3 結(jié)語

理想條件下，干擾吊連續(xù)艙工作一小時(shí)就會(huì)產(chǎn)生成千上萬條無線電信號(hào)記錄， 這些記錄不僅能夠判斷吊艙加載是否正確、吊艙工作是否正常，更蘊(yùn)藏了豐富的空域電抗情報(bào)。為了把戰(zhàn)訓(xùn)效果發(fā)揮到極致，十分有必要對(duì)雷達(dá)參數(shù)表進(jìn)行快速有效的分析。 但由于數(shù)據(jù)量龐大，部隊(duì)外場(chǎng)飛行保障時(shí)間緊、節(jié)奏快，電子對(duì)抗專業(yè)性較強(qiáng)等原因，無法直觀地獲取所需的情報(bào)，為此本文提出了局部觀察法和頻數(shù)分析法這兩種思路， 前者通過分析參數(shù)表內(nèi)信號(hào)的局部變化特征，經(jīng)過選區(qū)、判斷和歸納3 個(gè)步驟判明信號(hào)的類型并獲得數(shù)值信息；后者通過對(duì)RF、PRI 或者PW 等進(jìn)行頻數(shù)分析， 快速定位到高價(jià)值信號(hào)，原理簡(jiǎn)單、操作方便。 這兩種方法解決了外場(chǎng)電子對(duì)抗保障人員準(zhǔn)確、快速分析干擾吊艙雷達(dá)參數(shù)表的難題，提高了獲取空域電抗情報(bào)的能力。