仿真实验设计方法在电子对抗中的应用研究

张海燕 丁鲲 李健

【摘 要】电子干扰机干扰是掩护飞机实现突防的重要环节，干扰效果的影响因素众多，根据作战需要，选取干扰程度为综合评判指标，干扰最大作用距离和有效干扰时间为分指标，干扰机数量、巡航区域和干扰样式为影响因子，利用正交设计方法，优选方案，进行仿真实验，得到指标和影响因子水平，给出了最优方案，为作战指挥提供决策依据。

【关键词】干扰;正交设计;仿真实验

【中图分类号】TN97 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）05-0115-02

0 引言

干扰机在敌方雷达最大探测距离之外发射干扰信号，降低雷达探测距离，使己方成功完成隐蔽攻击，尽可能地提高远距离干扰性能，一直是专家学者研究的问题。影响干扰性能的因素众多，很多文献已对干扰机阵位设计、干扰机性能分析、突防区域分析、干扰机的资源配置等进行了研究，取得了很大进展，可以得到单个或几个因素的优化结果，而干扰过程涉及因素多，环境复杂，单个因素的优化结果不能全面反映整体的干扰效果，因素间的影响关系也并未讨论。本文通过仿真实验设计可以针对多个因素的众多方案，对方案选优，为干扰机有效干扰实现突防提供科学依据[1-3]。

1 背景

红方干扰机实施雷达干扰，在蓝方地面炮火射程以外建立电子屏障，使干扰机能够有足够的时间占据有利地形，进行有效干扰，掩护红方飞机实现突防，其任务主要是通过告警、施放电子干扰，对蓝方地面搜索雷达和制导雷达进行反辐射攻击等方式，掩护红方航空兵部队顺利进行截击、轰炸等作战任务。

蓝方现在X区域布设了雷达网，分设1个指挥部，1个雷达站和预警机，为了实现安全突防，红方在Y区域布设了1架攻击机和几架干扰机，使得攻击机和干扰机协同配合，利用干扰机实施远距离干扰，帮助攻击机避开蓝方雷达探测，为突防形成安全区域，顺利实现突防。根据战场环境，如何配置干扰机，实施有效干扰是本文研究的重点问题。

2 指标和影响因子确定

雷达干扰主要受干扰机的数量、功率、频率和干扰模式、干扰空间范围、有效干扰空间及雷达周边电磁环境等多种因素的影响。文献[4]已对干扰最大作用距离、干扰机干扰功率、雷达探测功率、雷达旁瓣性能、雷达信号带宽、噪声、雷达自身技术指标、干扰机数量、配置方法等与干扰效果的影响进行了研究，给出了单因子与干扰效果的影响关系。当干扰最大作用距离越近时，干扰效果越好。干扰机干扰功率越大，干扰效果越好;干扰机数量越多，可以不断地提升干扰效果;干扰机配置方法、雷达自身技术指标、干扰样式都对干扰效果有影响。

（1）指标和影响因子的选取原则。？譹？訛系统性。各指标和因子要有一定的逻辑关系，可以从不同的侧面反映干扰效果的主要特征和状态。？譺？訛科学性。指标体系应能真实而科学地反映问题的全面的性能特点，所采集的信息要可靠、准确。？譻？訛客观性。干扰性能的测定和判断应有比较客观的标准，选取的指标和影响因子具有代表性。？譼？訛易测性。指标和因子要易于观察和测量，且易为决策者所接受。？譽？訛实用性。指标和影响因子不复杂，便于掌握。？譾？訛可操作。各指标和因子应该具有很强的现实可操作性。

（2）确定指标和影响因子。基于作战想定，确定红蓝双方的行动部署和兵力配置，将干扰程度作为干扰机干扰的综合评判指标。最大作用距离越近，红方干扰机被蓝方发现概率越大，增加了被击毁的风险，有效干扰时间对干扰效果的影响也不是越长越好，但这两个指标是影响干扰效果的关键指标，因此作为分指标。影响因子包括干扰机数量、巡航区域、干扰样式。

干扰程度：干扰机干扰蓝方雷达的强烈程度。

干扰目标最大作用距离：干扰机对蓝方目标雷达干扰，在天线波瓣最大增益方向上的作用距离。

有效干扰时间：干扰机能够有效威胁雷达的时间，实际干扰时间为跑道形空域的直线部分。

巡航区域：在航线安全间隔情况下，干扰机在一定高度时的巡航位置。

干扰样式：干扰机按干扰频谱宽度与被干扰电子设备接收机通频带的比值，包括灵巧噪声干扰、瞄准式、阻塞式、欺骗干扰、扫频式等。

3 正交设计方法

目前的實验设计方法主要有因子设计、正交设计、田口设计等。因子设计是将所有因子的各水平进行组合选优，计算量大，计算时间长，求解不易。田口设计多用于产品质量管理中，而正交设计是研究多因素、多水平的一种设计方法，从全面实验中挑选出部分有代表性的点进行实验，具有均匀性和齐整可比性，计算量较小，因而干扰机干扰方案设计采用此方法[5]。

正交实验设计通过正交表能够恰当地安排实验方案，并对实验结果进行有效地计算和分析，提出最优方案，进而设计出可能更好的实验方案，其优点有以下几个方面：一是通过正交表安排实验能极大地减少实验次数，均匀地挑选出的少数方案具有很强的代表性，与做全面实验得到的结果相差很小;二是对这些少数实验方案的结果进行分析，可以比较不同因素对实验结果的影响程度，找出实验的“最关键”因素;三是通过对不同因素的比较，可以得出最优的实验方案，并且最优方案往往不包含在所做实验之中。

正交设计的步骤：？譹？訛明确实验目的，确定评价指标;？譺？訛挑选因素，确定水平;？譻？訛选正交表，进行表头设计;？譼？訛明确实验方案，进行实验，得到结果;？譽？訛对实验结果进行多元方差分析，选择最优方案。

4 实例验证

干扰机在预定空域作横向跑道形飞行，暂不考虑大气衰减、细雨、地面反射等外部环境的影响。干扰机数量增加时，各架干扰机的间距采用区域周长的平均间距。由于雷达的低副瓣特性，当其他工作参数确定时，以主瓣干扰最好，可以使得雷达的探测距离快速缩短。巡航区域为矩形区域，布设在敌方目标雷达干扰主瓣方向。由于战场环境复杂，布设干扰机前需要考虑网络、通信、人员配置等，因此在同一区域布设多架干扰机，不考虑多个区域交叉布设多架干扰机。

4.1 确定因子水平

（1）干扰机数量。依据作战实际情况，干扰机数量最多为3架。

（2）巡航区域。确定5個巡航区域如下。区域1：东经118°36′、北纬25°11′，东经119°40′、北纬26°06′，东经119°22′、北纬26°20′，东经118°22′，北纬25°24′，高度为8 000 m。区域2：东经117°43′、北纬25°47′，东经118°37′、北纬26°47′，东经118°59′、北纬26°35′，东经118°04′、北纬25°35′，高度为8 000 m。区域3：东经117°18′、北纬25°59′，东经118°19′、北纬26°44′，东经118°30′、北纬26°30′，东经117°36′、北纬25°42′，高度为8 000 m。区域4：东经118°00′、北纬25°36′，东经118°51′、北纬26°19′，东经119°03′、北纬26°07′，东经118°18′，北纬25°25′，高度为8 000 m。区域5：东经117°13′、北纬25°58′，东经118°21′、北纬26°42′，东经118°33′、北纬26°26′，东经117°30′、北纬25°43′，高度为8 000 m。

（3）干扰样式。灵巧噪声干扰为1，扫频式为2，瞄准式为3，阻塞式为4，欺骗干扰为5，得到因子水平表（见表1）。

4.2 确定指标水平

不考虑交互作用，进行正交设计，通过仿真实验，得到指标值（见表2）。

5 结语

本文根据指标的选取原则，选取了重要指标和影响因子，进行了正交设计，通过仿真实验，确定指标和因子水平，得到了设计方案，对于多部雷达、多架干扰机改变配置方法的方案设计问题还需要进一步研究。

参 考 文 献

[1]何晓群.多元统计分析[M].北京：中国人民大学出版社，2008.

[2]王晴昊，姚登凯，赵顾颢.基于改进灰狼优化算法的电子干扰机空域划设[J].航空工程进展，2018，9（3）：326-333.

[3]崔继先，张志虎.预警机协同下的空中作战机群空防区域分析与评估[J].中国电子科学研究院学报，2016，11（3）：305-309.

[4]支熙，吴华，李彬.远距离支援干扰性能的分析与仿真[J].火力与指挥控制，2010，35（5）：65-68.

[5]胡剑文.作战仿真实验设计与分析[M].北京：国防工业出版社，2010.

[6]李昕，张明明.SPSS22.0统计分析[M].北京：电子工业出版社，2015.