机载电子进攻模拟训练方法研究∗

王勇军 王柏杉 于 群

（1.解放军91404部队 秦皇岛 066001）（2.中国人民解放军海军航空大学 烟台 264000）

1 引言

机载电子进攻装备是未来海战的主要空中电磁威胁源，利用国外先进电子战飞机模拟机载电子进攻，用于作战训练和实战化考核，是实战化训练的重要内容［1］。但是由于装备性能差距，等比模拟难度非常大，为解决这些问题，在模拟训练系统中需要着力解决好提高蓝军机载电子进攻装备模拟的相似度、为蓝军机载电子进攻装备运用提供方法支撑等问题［2］。针对雷达装备在电子强干扰条件下如何提升作战能力以及电子蓝军机载电子进攻装备如何建设的实际需求，深入研究国外先进装备技术特性，综合运用功能裁剪、模块化设计等方法进行集约化设计，基于空间缩比、后门信息引导等特异性技术进行侦察干扰的非对称设计，最后运用仿真技术推演验证研制设计方案以及应用的可行性，设计实现机载电子进攻模拟软件进行航路可靠性验证及航路规划。

2 主要装备性能设定

机载电子进攻装备的性能可概括为技术性能和战术性能，装备指标体系一般由技术性能指标、战术性能指标和“六性”等其他方面指标构成［3］，其中机载电子进攻装备技术性能是装备所能达到的技术参数和实现的功能。干扰系统的空间能量要求包括干扰发射和侦察接收两个方面，即干扰系统的功率及干扰天线参数和侦察设备的灵敏度及侦察天线参数，因此在技术性能指标中需要重点考虑和设定侦察灵敏度、有效干扰功率两个指标。

2.1 侦察灵敏度

侦察灵敏度［4］是在规定条件下，侦察设备能测定辐射源信号参数所需最小信号的强度。从蓝军机载电子对抗训练空域看，要求机载电子进攻装备距离干扰对象之间距离至少保证达到100km～300km，要从这个距离为底线考虑装备的系统灵敏度。

根据侦察方程，可得机载电子进攻装备在侦收雷达信号时的侦察灵敏度Prmin为

式中：Pt为雷达发射峰值功率，Gt为雷达天线增益，R为机载电子进攻装备与雷达平台之间的距离，λ为雷达工作波长；γ为天线极化损耗，选为3dB。

通过侦察方程，可计算机载电子进攻装备在不同距离侦收雷达信号所需的灵敏度。综合考虑目前国内机载吊舱设备系统灵敏度参数，设定机载电子进攻装备系统灵敏度参数，即可保证在预定距离侦收到受训对象雷达信号。

2.2 有效干扰功率

从技术上来说，侦察设备的能量要求比较容易实现，所以在设计干扰系统时，重点应放在干扰功率的要求上。对雷达实施有效干扰的关键是进入雷达接收机内的干扰信号必须能够压制目标的雷达回波。干扰压制比［5］越大，干扰成功率越高。为此，干扰设备必须具有较高的有效干扰功率。

机载电子进攻装备的有效干扰功率［6］需求与雷达的工作参数、载机雷达散射面积（Radar Cross Section，RCS）等密切相关。假设机载电子进攻装备安装在飞机平台上，其正向RCS为σ，根据干扰方程，计算有效干扰功率。

式中：Pj为干扰机功率，Gj为干扰机天线增益，∆fj∆fr为干扰信号与雷达接收机带宽之比，Ka为干信比，即雷达接收到的干扰信号和目标回波信号功率的比值，Kt为雷达压缩处理增益。

3 非对称设计

20世纪90年代，以美军为首的西方军事界经过以海湾战争为蓝本的总结思考，提出了非对称作战的概念并展开大量相关理论研究［7］。“非对称”是指图形或物体对某一点或直线在内容、大小、形状和排列上所表现出的差异性，非对称作战是相对于对称作战而言的。美军目前对非对称作战还没有官方的、统一的定义。但从需要出发，官方和学者也都给出了相应的解释：非对称作战是指交战双方在不对等条件下，尤其是指交战双方使用不同类型作战力量（包括不同类型的军事组织和装备体系）和不同类型战法（包括不同类型的作战理论和作战方式）进行的作战。

以美军EA-18G电子战飞机为例，其进攻能力十分强大，很难利用机载电子进攻训练装备完全模拟该飞机的电子进攻能力［8］，主要表现在：1）飞机平台不兼容；2）干扰吊舱频段宽广；3）EA-18G电子战飞机载AN/ALQ-218（V）2战术接收机侦察系统具有“透视”功能，在实施全频段干扰时仍能进行电子监听，是目前世界上唯一具备此项功能的装备；4）干扰机发射功率大。要一比一地模拟EA-18G电子战飞机全部干扰能力是完全不可能的，鉴于对电子干扰训练受训方来说，关注点在于训练装备最终实现的干扰效果，因此重点关注使用非对称设计实现EA-18G电子战飞机的干扰效果，不必拘泥于其技术手段，可以尝试采用基于先验信息和战场位移转换的非对称设计手段实现。

3.1 侦察能力等效设计

3.1.1 威胁参数提前预装订

EA-18G采用独立的ALQ-218（V）2战术接收机进行信息情报侦察，可以通过分析干扰对象的跳频图谱自动追踪其发射频率，另外美军具有强大的信息情报资源，通过多种手段，使得EA-18G对干扰对象信息参数掌握十分准确。要想在电子对抗干扰训练中，只凭训练装备自身性能完成威胁目标信息参数的侦察和测量任务，是很难达到EA-18G的技术水准的。在对抗训练中，可以充分利用导演部的已知信息，把干扰对象的具体参数信息直接预装订到干扰训练装备数据库中，在动态测量时再有针对性动态调整。利用威胁参数预装订功能，可以模拟ALQ-218（V）2战术接收机的精确测量功能和美军强大的情报收集能力。

3.1.2 侦察距离动态调整

EA-18G可以有效干扰160km以外的雷达装备，尤其进行防区外压制性支援干扰时，干扰距离会更远。在如此远的距离上，对训练装备侦察系统灵敏度指标是一项很大的挑战，灵敏度过低就无法保障正常截获威胁雷达信号［9］。针对训练装备侦察机系统灵敏度的映射问题，可以采取两种方案解决。一是缩短训练装备侦察距离，根据EA-18G的干扰距离计算出映射训练装备的侦察距离，当小于EA-18G的干扰距离时，就可以在对抗训练航路规划时缩短侦察距离，以弥补侦察系统灵敏度低的问题；二是威胁参数直接装订引导，当映射的训练装备侦察距离大于EA-18G的干扰距离时，就无法采取缩短距离的方式解决。此时在训练装备上可以采取强制干扰的方式，充分利用导演部的调节功能，将威胁目标数据人工装订引导干扰装备，利用导演部先验信息来模拟训练装备的侦察功能。

3.1.3 威胁方位及时引导

EA-18G采用“长基线干涉测量法”对辐射源进行精确定位，集中了干扰能量，实现了电磁频谱领域的“精确打击”。训练模拟装备一般采取区域扇面测向，测向精度低，干扰波束很难对准威胁目标，导致干扰精准性差。在干扰训练时，为充分发挥干扰资源，可以利用导演部的已知信息，将干扰目标的位置信息实时传输给干扰训练装备，利用位置信息引导干扰指向，达到精准干扰的目的。

3.2 干扰手段等效设计

3.2.1 干扰参数预装订

EA-18G作战方式主要采取防区外支援干扰和随队伴随干扰，干扰样式主要有瞄准式干扰、双频干扰、扫频干扰和噪声干扰等。从干扰样式来说，干扰训练装备可以模拟ALQ-99F干扰吊舱功能样式，针对不同的干扰对象，在训练前将相应的干扰样式预装订到干扰训练装备上。为检验不同样式的干扰效果，还可以随时进行干扰样式动态调整［10］。

3.2.2 战场位移转换

EA-18G主要做防区外支援干扰，对160km外的雷达目标实施压制性干扰。在进行干扰训练时，由于干扰模拟装备与EA-18G存在较大差别，最主要的是有效干扰功率和飞机载体的RCS并不一致，那么在同等战场空间，两者形成的干扰效果并不一致。干扰训练追求的是等效映射的同等干扰效果，因此可以采用战场位移转换的方法，利用空间的变换来抵消干扰功率和RCS不同造成的影响，达到干扰效果等效性的目的。

干扰效果通常用有效干扰功率与雷达接收机信号回波功率的比值来描述，称为干信比。采用自卫干扰时，根据雷达干扰方程［11］可得干信比为

仅仅知道雷达接收机的干信比，还不能说明干扰是否有效，干信比仅指出了干扰信号到达雷达接收机的相对强度，不同体制、性能雷达的接收机在相同输入干信比条件下其输出会产生不同的干扰效果，因此还必须用一个与雷达性能相关的指标即压制系数与干信比关联起来，从而来衡量一定干信比条件对雷达干扰的效果［12］。这个指标为压制系数，压制系数是指当干扰系统有效压制被干扰的雷达系统时，在被干扰的雷达系统的接收机输入端，在雷达接收机带宽之内，所需要的最小干扰信号功率与目标回波信号功率之比。

压制系数越小，实现干扰越容易；压制系数越大，实现干扰就越困难。为了形成有效干扰，雷达接收机的干信比必须大于压制系数。相对于雷达来说，干信比能反映出干扰效果的好坏，相对于同类干扰来说，干信比越大，干扰效果越好。对于同一种干扰机，在不同的干扰距离上会形成不同的干信比。

根据雷达干扰方程，可以计算出在同等干扰条件下，不同干扰距离与之所对应形成的干信比之间对应关系。

4 仿真验证和软件实现

在机载电子进攻模拟训练体系里，对侦察能力和干扰能力进行等效设计、采用非对称设计进行模拟对象的干扰效果等效，鉴于影响干扰效果的因素较多，本系统使用控制变量法进行仿真验证和软件袜。

4.1 仿真验证

设备都架设于空中平台，模拟对象的前向RCS为3m2，干扰吊舱有效干扰功率为100kW；模拟训练装备搭载在验证平台上，验证平台的前向RCS为20m2，干扰吊舱有效干扰功率为50kW。

假定被干扰雷达为舰载雷达，采用全相参、数字脉冲压缩体制，发射机峰值功率为100kW，天线增益37dB，接收机信号带宽40MHz，压缩处理增益30dB，假设干扰信号全部进入雷达接收机带宽，干扰与雷达带宽比取1，极化系数取3。

通过式（5）可得实现相同干信比结果时，模拟对象和验证平台对应的干扰距离如图1所示。

图1 干扰距离与干信比关系

当两套不同的干扰设备对同型雷达形成干扰的干信比数值相同时，其形成的干扰效果等效。当干扰设备的有效辐射功率和搭载平台确定后，干扰设备的干扰距离的对应关系也就确定了，据此可得模拟对象搭载的干扰设备和验证平台搭载的模拟训练装备对应距离关系如图2所示。

图2 干扰距离映射

从图2可以看出，验证平台的映射距离偏远，其主要原因是模拟训练装备有效干扰功率小和载机雷达散射截面积大，要想缩短距离就需要增大有效干扰功率，并选择RCS较小的载机。

4.2 软件实现

为了便于进行验证平台航路可靠性验证和航路规划，设计了机载电子进攻模拟软件，该软件在VC 6.0平台上开发，可根据需求设置不同的情景，并设置了不同的运行模式，包括自由飞行、效果验证、航路规划等模式，其中在航路规划模式下将根据模拟对象在不同航路条件下的干信比，推算验证平台实现相同干信比状态下飞行航路，进行验证平台飞行航路规划并显示。

受训舰载雷达参数和干扰吊舱相关参数设置同仿真验证，建立训练情景，模拟对象搭载要模拟的干扰吊舱，验证平台搭载模拟设备，设计模拟对象航路并以航路规划模式打开，可生成验证平台实现干扰效果等效条件下的飞行航路，图形化显示结果如图3所示，软件会自动生成验证平台飞行航路的GPS坐标文档并自动保存，可根据该文档辅助设计飞行航路。

图3 机载电子进攻模拟软件训练航路规划结果

5 结语

本文的推导过程采用了控制变量法，除有效干扰功率和载机RCS外其他参数设定相同，但在实际工程应用中，由于许多外军装备参数无法准确掌握，模拟训练装备的等效结果只是近似相同，但细微差别不会影响最终结果，在映射推导时进行修正即可。这种基于非对称设计的模拟训练方法为电子对抗干扰训练方案提供了技术支撑，并开发软件开展训练航路规划等辅助功能，具备一定的实用价值。