通信对抗干扰效果评估方法综述*

周 朋

（海军91404部队，河北 秦皇岛 066000）

通信对抗干扰效果评估方法综述*

周 朋

（海军91404部队，河北 秦皇岛 066000）

为解决目前通信对抗干扰效果评估方法种类繁多，而单个评估方法不足以充分、全面地评估干扰效果的问题，介绍了通信对抗干扰效果评估分类、评估指标以及指标选取原则，研究现有评估方法的评估机理、评估流程，根据不同干扰效果评估方法的原理依据、参数选取、评估效果等特征，对现有典型的通信对抗干扰效果方法进行梳理归类，提出了通信对抗干扰效果评估研究方向的展望，对通信对抗干扰效果评估发展具有一定的指导意义。

通信对抗；干扰效果；综合评估方法；评估体系

0　引 言

通信对抗干扰是指利用通信对抗设备发射专门的干扰信号，破坏或扰乱敌方无线电通信设备正常工作能力的一种电子干扰[1]。而通信干扰效果的评估，是许多军事专家研究的对象。目前，受技术水平限制，内场仿真试验评估具有一定的局限性。在外场进行通信对抗试验中，应用最广泛的评估方法是利用通信的最终结果直接评估，这种评估方法准确性较高，但很多情况下无法直接获得通信结果，会对干扰效果的评估带来一定的困难。因此，通信对抗干扰效果评估向基于客观评估方面发展。针对上述情况，许多专家提出多种通信对抗干扰效果评估方法[2-5]。本文在前人研究成果基础上，梳理介绍几种典型的客观通信干扰效果评估方法，简要分析通信对抗干扰效果评估发展方向。

1　通信对抗干扰效果评估特点

按照评估方法分类，通信对抗干扰效果评估方法可分为定性评估、定量评估和综合评估三种。定性评估是指由多个专家组成的专家组根据通信中的某一特征值对干扰效果进行评估，人的主观因素对判决的准确性影响较大；定量评估（也称作客观评估）指在试验中以某种手段获取一定量的实际数据，并将数据根据某一特征进行量化，利用量化指标对干扰效果进行评估，是系统分析研究中经常使用的方法；综合评估是指利用定量与定性相结合的方法进行通信对抗干扰效果评估。按照通信系统中通信接收方信号处理流程，通信对抗干扰效果评估分为基于射频信号的评估方法、基于中频信号的评估方法和基于基带信号的评估方法。本文介绍的几种方法都是基于输出信号的定量评估方法。

通信干扰效果评估指标的选取对评估的准确性起到关键的作用。评估指标的选取要遵循一定的原则[1,6]：系统性、简明性、客观性、时效性、可测性、完备性、独立性和一致性。根据上述原则，一些常用的评估指标如下：

（1）干扰功率。被干扰目标接收到的干扰信号与有用信号功率之比应该大于其对信号正常接收所必须的信干比。

（2）频域覆盖率。干扰信号的频率必须与通信信号的频率重合，重合程度越高，干扰效果越好。

（3）时域覆盖率。通信干扰压制的时间占总威胁时间的比率。

（4）调制样式。通过调制方式的识别和调制参数的提取，对干扰效果进行评估。

（5）信息完整度。敌方接收机接收信息的完整程度。评价完整度的指标包括误码率、误字率、任务未完成率等因素。

每种评估指标只能代表通信被干扰的一个方面，单一的评估方法不能使通信干扰效果的评估达到理想的目的。因此，通信干扰评估指标的组合使用是能够反映干扰效果评估质量的优选方法。

2　典型通信对抗干扰效果评估方法

2.1基于调制识别理论的通信对抗干扰效果评估

调制是用待传送信号去控制某个高频信号的幅度、相位、频率等参量变化的过程，即用一个信号去装载另一信号[7]。调制的基本方法有三种：幅度调制、频率调制和相位调制。利用调制识别理论进行通信干扰效果评估流程如图1所示。基于调试识别理论干扰效果评估的基本思想：利用调制识别理论选取的特征值作为干扰效果评估的特征值，利用调制识别的难易程度评估干扰效果。

图1　通信对抗干扰效果评估流程

通信信号的基本特征值有3种，幅度、频率和相位。这三个特征值也是通信信号调制识别技术的最基本特征参数，而干扰效果特征值的选取也是以这三个特征值为基础的。

在通信干扰效果评估中，以包络为基准的特征值可以有效识别AM、FM、SSB和DSB通信信号。本文以瞬时信号包络为例，简要介绍特征值的选取。

假设通信接收信号为：

对于信号S(n)和噪声N(n)的复信号可以表示为：

（接排）则其包络的表达式为：

包络的变化带来信号干扰程度的变化，包络的变化程度代表了信号识别的难度。因此，可以用包络的变化强度来评估通信信号的干扰效果。接收方接收信号包络的瞬时方差为：

因此，可用接收信号包络的瞬时方差作为评估干扰效果的特征值对干扰效果进行评估。

基于调制方式识别理论的干扰效果评估，特征参数的提取和选择非常重要。理想情况下，经过提取和选择所得到的特征矢量对不同调制类型的信号有较好的评估结果。然而，在实际问题中却常常不容易找到那些最重要的特征。这使得特征提取和选择的任务复杂化，从而成为干扰效果评估系统中最困难的任务之一。

2.2基于小波理论的通信对抗干扰效果评估

小波作为一门新兴的学科，已经被广泛应用到许多领域。小波的主要特点是它能提供一个信号局部化的频域信息，将各种交织在一起的不同频率组成的混合信号分解成不同频率的块信号，对不同的时间和频率有不同的解释[1]。小波分析优于傅里叶分析的地方在于，它的时间域与频率域同时具有良好的局部化特征，即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较低的频率分辨率和较高的时间分辨率。这种特性使小波变换具有对信号的适应能力。

常用的基于小波理论的识别方法有基于Haar小波的调制识别[8]、类Haar小波与数字信号调制识别[9]、基于Moelet小波的调制识别。基于小波理论开展通信对抗干扰效果评估一般包括如下步骤[1]：

（1）通过小波变换获取该信号的小波系数；

（2）通过小波系数计算干扰效果评估特征值；

（3）根据一定的门限值，对干扰效果进行判决，大于门限值时，认为干扰效果有效。

这里，小波和特征值的选取都需要遵循一定的条件，文献[1]中已详细解析，本文不再赘述。

虽然小波理论近年来被广泛于语音信号的增强、去噪等方面，并取得很大的成果，但针对语音信号干扰效果的评估与小波变化特性的研究还处于起步阶段。小波理论运用到语音信号的评估领域，作为一种新的理论还需时间和实践的验证。

2.3基于人工神经网络的通信对抗干扰效果评估

人工神经网络是模拟大脑神经网络结构和功能而建立的一种信息处理系统[10]。它由大量的神经元构成，每个神经元都具有独立处理信息的能力。神经元对输入信息进行加权求和，并在激励函数的作用下输出信息，通过目标输出和自身输出之间的误差，不断调整输入参数与神经元之间的连接权值，直到误差达到要求的精度为止。神经网络独特的非线性映射功能能够解决许多复杂问题，应用领域十分广阔。

在应用神经网络前，要确定神经网络的输入值。对于通信干扰效果评估，就是确定影响干扰效果的主要因素。通常可以按照以下几个原则来确定主要影响因素[11]：

（1）独立性，即因素之间应该不是重叠的，甚至应该是不相关的；

（2）明确性，因素的含义必须清楚；

（3）可测性，即因素具体实现上的可操作性；

（4）可定量化，适合计算、仿真。

在实际应用中，要先建立人工神经网络，并用试验数据（样本集）反复对网络进行训练，获得知识和经验，得到网络参数，并存储下来，确定网络模型。具体训练算法流程如图2所示。

图2　通信对抗效果评估训练算法流程

文献[11]选取接收机灵敏度、干扰信号功率、干扰信号瞄频精度3个因素的数值作为神经网络的输入，选取报文错组率作为神经网络的输出，较好地得到了干扰效果的评估结果。

神经网络的非线性特性为通信对抗干扰效果评估提供了一种新的途径和措施，但神经网络的训练需要大量的数据作为网络的输入和输出，实际数据的获取可能成为制约该方法使用的主要因素。

2.4其他通信对抗干扰效果评估方法

除上述介绍的典型通信对抗干扰效果评估方法外，国内一些学者也提出了利用其他有效算法进行干扰效果评估的方法。它们各自指标选取不尽相同，针对现有方法存在的不足从不同方面提出解决问题的改进办法，对通信对抗干扰效果评估的研究起到了一定的促进作用。

根据评估指标的关联特性，岑新龙等提出基于灰色关联分析的通信干扰效果评估方法[6]，建立了干扰效果评估指标。在灰色关联分析的基础上，将

指标的关联系数与权值相结合，提出了通信干扰综合评估模型。以权重的形式体现各个评价指标对整体的影响程度，克服以往权重赋值主观性较强的局限，最终以关联度为定量指标来对通信干扰效果进行比较分析。

针对难于获取发送方的原始数据从而不能进行误码率计算的问题，张会等提出基于眼图分析的数字通信干扰效果方法[12]，即通过滤波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。眼张开的大小表示失真的程度，眼图特征的变化与误码率密切相关。利用误码率与眼图参数的对应关系，给出了基于眼图分析的数字通信干扰效果方法。

在通信对抗干扰效果评估方面，还有陆万宏等提出的一种基于干扰可信赖度的通信干扰效果评估方法[13]，以及付立提出的基于MVDR谱的语音通信干扰效果评估方法[11]。

3　通信对抗干扰效果评估发展展望

3.1建立内外场相结合的干扰效果评估体系

随着通信对抗技术的不断发展，电子战规模不断升级。未来战场电磁环境将日趋复杂化，单一指标有时无法有效完成对通信对抗干扰效果的评估。目前，大多数评估方法是在特定环境下对干扰效果进行评估，且都是针对外场实测环境，并利用通信效果直接评估。虽然这类方法准确性较高，但对通信达成效果的依赖性较大，对通信对抗干扰效果评估方向的发展具有一定的制约作用。因此，建立一种合理、科学的评估体系显得尤为重要。内场仿真与外场实测相结合的干扰效果评估体系正成为一个热门的研究方向，即将大量的试验在内场仿真试验室中进行，外场试验主要用于内场仿真试验结果的验证以及内场无法完成的试验。内场试验结果为外场试验提供技术支持，外场试验结果为内场试验提供校验和数据库的建立。这样，既能利用外场的实际效果，又具有内场环境的保密性强、可操作好的优点。

3.2建立通信对抗干扰效果综合评估方法

目前，多种新研通信干扰装备都具有多功能、综合干扰的特点，即可以对同一个通信信号的不同因素进行干扰，又能够同时干扰多个信号。而无论采取何种方法或者利用哪些评估指标都会存在某些问题或缺陷，单个评估方法不足以充分、全面地评估干扰效果。因此，需要利用综合评估的方法对通信对抗干扰效果进行综合评估，即多个综合算法对多个指标进行客观、科学的评估，根据不同干扰装备的特点，选取不同的指标，进行综合的评估，以达到较好的评估效果。评估指标的选取可按照第1节描述的原则。

4　结 语

随着通信对抗方向的发展，对通信对抗效果评估的要求也越来越迫切。本文对通信对抗干扰效果评估特点进行了简要分析，针对不同评估方法的特征，对现有典型通信对抗干扰效果方法进行梳理归类。针对单一的评估方法不能全面有效地评估通信对抗干扰效果，建议使用评估指标组合使用的方法对通信干扰效果进行评估。同时，提出重点研究建立通信对抗干扰效果评估体系和通信对抗干扰效果综合评估方法研究方向的发展展望，这对通信对抗干扰效果评估发展具有重要的指导意义。

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周 朋（1989—），男，硕士，助理工程师，主要研究方向为通信装备试验。

Overview on Communication Countermeasure Jamming Effect Assessment Method

ZHOU Peng
（PLA Navy Unit 91404, Qinhuangdao Hebei 066000,China）

In order to solve the problem of diverse communication countermeasure jamming effect assessment methods and inadequate assessment countermeasure jamming by single assessment method ,the communication jamming effect assessment type, assessment index and strategy for index selection are described, the assessment theory and mechanics of existing assessment methods, According to the principle, parameter selection, assessment effect of different jamming effect assessment methods, the existing typical communication jamming effect assessment methods are combed and classified,the future research direction for communication jamming effect assessment also suggested. And all this would be of certain significance to the development of communication jamming effect assessment.

communication countermeasure;jamming effect;general assessment method;assessment system

TN912.3

A

1002-0802(2016)-08-01029-05

10.3969/j.issn.1002-0802.2016.08.014

2016-04-22;

2016-07-25

date:2016-04-22;Revised date:2016-07-25