基于能力指数法的测控系统抗干扰性能评估方法∗

秦国领， 李晓波

(1装备学院研究生管理大队 北京 101416

2装备学院光电装备系 北京 101416)

基于能力指数法的测控系统抗干扰性能评估方法∗

秦国领1， 李晓波2

(1装备学院研究生管理大队 北京 101416

2装备学院光电装备系 北京 101416)

测控系统抗干扰性能评估是航天测控系统抗干扰效能评估的重要环节。通过对测控系统、测控体制及抗干扰技术的深入分析，建立以能力指数法为基础的评估模型，并通过实例论证了模型的科学合理性。

测控系统； 能力指数法； 抗干扰评估

引 言

随着航天测控技术的不断发展，航天测控系统经历了从分离体制到统一体制，从非扩频体制到扩频体制，从地基到天基再到天地基一体化测控网的发展历程[1]。由于测控系统的重要性，干扰与抗干扰技术一直贯穿于测控系统的发展历程之中。对测控系统抗干扰性能进行评估是一个复杂的问题，全面、科学评价测控系统抗干扰性能必须对影响抗干扰性能的众多因素进行综合分析评估。当前，许多学者对测控系统抗干扰性能评估进行了大量研究，取得了很大进展。如朱诗兵[2]基于模糊图的有效面积和一定高度下切割面积的比值来评估DS/FH测控系统的测距和测速抗干扰能力，提出了定量分析测距和测速抗干扰性能的新思路；郝建华等[3]通过分析不同干扰在DS/FH测控系统的性能情况，基于层次分析法对不同测控设备的抗干扰性能进行对比评估，操作方便，简单易懂；潘点飞等[4]提出通过最低性能指标约束法对系统抗干扰性能进行综合分析，并建立了系统综合抗干扰性能的指标体系。但是，目前仍缺少从系统角度来评估测控系统的抗干扰性能的方法。本文通过对测控系统、测控体制以及抗干扰技术的深入分析，建立以能力指数法为基础的评估模型，用以评估测控系统的抗干扰性能，并通过实际例子论证了模型的科学合理性。

1 常见的干扰及抗干扰技术

测控系统面临的干扰形式有两大类[5]：①欺骗式干扰，如敌方干扰机根据侦察到的信号结构，产生与其格式相同但内容不同的信号，将其经过自然或人为延时放大发送到干扰目标；②压制式干扰，如各类自然噪声干扰，电子设备的无意干扰，敌方发射的连续波、调频连续波、扫频连续波、随机二元码调制噪声、杂乱脉冲等干扰信号。

测控系统主要通过三个方面来提高其抗干扰性能：①改善基本参数提高抗干扰性能，如提高发射机功率、天线增益、工作频率等；②改进工作体制提高抗干扰性能，如采用直接扩频、跳频扩频、混合扩频等工作体制；③应用多种技术提高抗干扰性能，如采用自适应调零、自适应编码、脉冲压缩等技术。

2 基于能力指数法评估测控系统抗干扰性能

2.1 能力指数法简介

为适应战争模拟技术的需要，美国军方引入了已在国民经济和工业领域得到广泛应用的指数概念，建立了一种新的作战能力度量方法，即杜(佩)-邓(尼根)指数法(简称能力指数法)，很快推广到部队和其他相关部门，至今仍在不断发展应用中[6]。能力指数法通过确定不同指标权重并进行指数幂乘积来评估系统的性能。该方法不仅结构简单、使用方便，而且性能评估建立在系统自身的性能指标基础上，避免了大量不确定因素的出现，增强了评估的准确性。例如，潘超[7]利用能力指数法评估了雷达的抗干扰性能，过程简单，结果科学。基于能力指数法评估测控系统抗干扰性能是通过分析影响测控系统抗干扰性能的关键因素，建立抗干扰指数模型，从而科学定量地评估测控系统的抗干扰性能。

2.2 基于能力指数法评估测控系统抗干扰性能

层次分析法是常见的确定指标权重的方法，然而传统层次分析法1～9标度存在部分缺陷，如易导致评定结果出现逆序、判断矩阵一致性与思维一致性相脱节等问题[8，9]。鉴于此，本文采用指数标度的层次分析法，该方法克服了1～9标度的缺点，具有优良的封闭性、一致性[10]。

测控系统主要通过基本措施、体制和抗干扰技术三个方面提高抗干扰性能，因此可对测控系统的抗干扰性能进行如图1所示的分类。

图1 测控系统抗干扰性能分类

根据能力指数法的定义，可建立测控系统抗干扰性能的评估模型如下

其中，K是调整系数，为常数；BE是基本抗干扰因子；RE为工作体制抗干扰因子；AE为技术措施抗干扰因子。a、b、c分别对应于BE、RE、AE三种抗干扰因子的幂指数，代表了其对测控系统综合抗干扰性能的贡献度，且a+b+c＝1。

基本抗干扰因子是测控系统抗干扰的基础，其数值是决定系统抗干扰性能的重要依据；体制抗干扰因子能够有效提高测控系统的抗干扰性能，是一种主动抗干扰方法；技术措施抗干扰因子通过采用多种技术措施来降低干扰的影响，是一种被动抗干扰方法。基于对抗干扰因子的理解，根据表1中相对重要性程度等级及评分，可建立三种抗干扰因子对测控系统抗干扰性能贡献度的判断矩阵，如表2。

表1 相对重要性程度等级及评分

表2 抗干扰因子判断矩阵

通过求解判断矩阵可得最大特征值为λmax＝3，指标权重为{0.1745，0.5234，0.3022}。

对指标进行一致性检验，CR＝0，满足一致性要求，因此确定因子权重为

2.2.1 基本抗干扰因子评估模型

基本抗干扰因子与测控系统的平均发射功率PT、信号带宽BW、天线增益AG、发射损耗Lt、工作中心频率fIF、信号传输时间T、波束宽度θ有关。PT、AG越大，fIF越高，BW、Lt、T、θ越小，测控系统的抗干扰能力越强。因此可建立基本抗干扰因子的评估模型为

其中，ERIP为测控系统的有效发射功率，ERIP＝PT·AG/Lt。

2.2.2 工作体制抗干扰因子评估模型

目前测控系统广泛采用的工作体制有统一载波体制、直接扩频体制、跳频扩频体制以及直扩/跳扩混扩体制四种。由于统一载波体制不具有抗干扰性能，其抗干扰贡献度为0，直接扩频体制、跳频扩频体制和直扩/跳扩混扩体制的抗干扰增益只与其处理增益有关[11]，因此可根据处理增益得出不同体制对抗干扰性能的贡献度，如表3所示。

表3 工作体制对测控系统抗干扰能力的贡献度

这里贡献度来自体制措施抗干扰增益的dB值。

经过分析建立的评估模型为

其中，ωi取值为0或1，当测控系统采用了该体制，则ωi＝1，否则ωi＝0；μi为第i种体制对抗干扰性能的贡献度。

2.2.3 技术措施抗干扰因子评估模型

目前测控系统广泛采用的7种抗干扰技术措施及其对抗干扰性能的贡献度[12～16]如表4所示。

表4 技术措施对抗干扰能力的贡献度

这里贡献度来自技术措施抗干扰增益的dB值。

当测控系统采用多种抗干扰技术措施后，抗干扰性能等于不同措施抗干扰性能的加权求和值。因此可建立技术措施抗干扰因子评估模型

其中，ωj取值为0或1，当测控系统采用了该抗干扰技术，则ωj＝1，否则ωj＝0；μj为第j种抗干扰技术对抗干扰性能的贡献度。

2.2.4 模型综合及计算检验

综上所述，可得测控系统综合抗干扰性能的评估模型

现以国外几种典型的测控系统来验证该模型的合理性，这些测控系统的具体参数[17，18]如表5所示。

表5 典型测控系统的抗干扰技术参数

由于TDRSS的波束宽度没有查询到相关资料，考虑到其使用相控阵天线，波束宽度很窄，此处认为与Milstar的波束宽度相同，为1.06°；工作时间往往与测控任务有关，此处认为五种测控系统工作时间相同，均为100s；K取值为1。

经计算可得不同类型测控系统的抗干扰性能，如表6所示。

表6 不同类型测控系统抗干扰能力评估值

通过表6的计算可知，“阿波罗”登月测控系统的抗干扰性能最差，TDRSS系统抗干扰性能居中，Milstar跳扩频系统的抗干扰性能最好，这与实际情况是相符的；而在TDRSS中，由于星间链路(Ka)的信号带宽比馈电链路和星间链路(Ku)宽得多，导致其抗干扰性能最差，这也与实际情况相符。通过具体计算分析可知，由能力指数法建立的模型计算出的综合抗干扰性能值符合实际对这几种型号测控系统抗干扰性能的定性认识，说明该模型合理、可用。

3 结束语

本文通过对测控系统的综合分析，借助能力指数法建立测控系统抗干扰性能的评估模型，并通过实例论证了模型的科学合理性。该方法操作简单，易于理解，对研究测控系统抗干扰性能评估具有一定的参考价值。

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[4]潘点飞，郝建华，程乃平.DS/FH测控系统综合性能评估方法研究[J].飞行器测控学报，2013，32(2)：11～117.

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Performance Evaluation of TT＆C Anti-jamm ing Based on Capability Index

Qin Guoling， Li Xiaobo

The performance evaluation of TT＆C anti-jamming is important to the effectiveness evaluation of TT＆C antijamming.This paper establishes an evaluation model based on the capability index by analyzing the TT＆C system，institutions and anti-jamming technologies，and demonstrates the scientificalness and rationality of themodel through practical examples.

TT＆C system； Capability index； Anti-jamming evaluation

TN9

A

CN11-1780(2014)06-0033-05

秦国领 1990年生，硕士在读，研究方向为航天测控信息处理。

∗武器装备预研基金项目

2014-04-18 收修改稿日期：2014-05-08

李晓波 1965年生，硕士，副教授，研究方向为航天测控、微波系统、信息传输等。