机载雷达 侦察系统复杂电磁环境下侦测能力地面试验方法

姚华飞

（中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南 郑州 450047）

0 引 言

机载雷达侦察系统是综合电子对抗系统的重要组成部分，其核心目的是从敌方雷达发射信号中获取有用信息，为指挥控制和作战决策提供支持，为雷达干扰和火力摧毁提供引导。按照侦察任务不同可分为：电子情报侦察、电子支援侦察、雷达告警接收机、引导干扰、引导杀伤武器五大类。机载雷达电子侦察系统作战效能的有效发挥是我方在现代信息战争中掌握制胜权的重要因数，是获取战场优势的核心力量。与此同时，全面遏制对方机载航空电子设备效能发挥也是未来大国间战场对抗的主要手段。从装备鉴定试验的发展来看，加强复杂电磁环境及实战化环境条件考核，充分检验性能底数和边界性能是当前机载雷达侦察系统试验的主要方向，也是用以鉴定试验工作的重点和难点。

1 机载雷达侦察系统现实使用环境与鉴定试验现状

1.1 机载雷达侦察系统设备现实使用环境

随着信息技术的迅猛发展，雷达侦察系统面临的电磁信号环境日趋复杂，所呈现出的特点有：

（1）信号密集、起伏。雷达在军用领域已经装备到单兵、单车，高价值作战平台的雷达配置数量更多，民用雷达设备在气象、交管、航海等领域也得到了广泛应用，使得辐射源数量急剧增加，在时域、空域、频域、能量域、极化域上电磁信号呈现方位分布广、频谱覆盖宽、 密集交叠、动态起伏的特点，对满足信号截获、漏警和虚警概率条件下侦察系统的 同时多信号处理能力提出了更高的要求。

（2）信号类型多样。侦察系统在热点地区或潜在冲突地区面临的敌我双方雷达类型众多，包括警戒雷达、火控雷达、跟踪雷达、炮瞄雷达、目标引导与指示雷达等，不同任务类型因为任务目的不同而射频、重频、脉内、扫描跟踪等设计各异，同类型雷达又因平台类型的不同，其信号波形有与平台相适应的特点，因此雷达类型及平台的众多带来了信号波形的多样性，同时由于信号在空域上的动态分布与重叠，电子侦察系统需要对信号进行测量、分选，导致完成辐射源及平台类型准确识别的难度增大。

（3）信号波形复杂。为争夺信息化战争的“ 制信息权”，雷达系统工程设计上在信号的射频特征域、频率调制域、重频特征域和幅度特征域组合构建与雷达系统任务相适应的复杂波形，并分别在射频前端、信号处理、数据处理子系统中采用相关匹配设计构成新体制、新技术雷达；或者同时增加诱饵雷达和虚假雷达信号以阻塞或欺骗侦察设备，降低侦察设备的截获概率，加强雷达的反侦察、抗干扰、反摧毁的能力。

以上要素构成了机载雷达侦察系统电磁环境的复杂性特征。

1.2 试验技术现状与复杂环境侦测能力试验的迫切性

前阶段对机载雷达侦察系统设计定型试验主要以功能性能指标符合性考核为主，试验场配试雷达多以简单常规脉冲、连续波的跟踪测量雷达、情报雷达为主，与国内外现役先进雷达装备信号环境差距加大，加之远离热点区和城市使得试验区域的信号密度与起伏、信号类型、信号复杂度远远低于实战要求，其电磁信号环境相较系统实际作战使用环境过于纯净，同时缺乏针对机载电子侦察系统作战全流程运用场景的构建设计，导致部分装备在交付部队前复杂电磁环境下的侦测性能底数未摸清，系统设计缺陷和使用限制未交底，鉴定方缺乏对系统的精准“画像”，无法给用户提供较高价值的装备使用参考建议。

因此，在试验鉴定阶段重点开展机载雷达侦察系统性能边界及复杂电磁环境适应性检验考核，充分暴露装备问题缺陷，改进提升装备性能，提高研制效费比，确保 实现装备实战适用性和有效性成为装备研制的重要目标，使得设计构建以电磁信号环境为基础，合理规划设计测试设备、试验项目、试验实施的试验方法对 机载电子侦测系统在复杂电磁环境下侦测能力测试具有十分重要的作用。

2 设计思路

通过对机载雷达侦察系统作战对象的分析，在其性能鉴定试验阶段采用实装设备构建复杂电磁环境将面临配试资源筹措与协调困难、试验周期长、经费高的现实问题，因此复杂电磁环境模拟在电子信息系统试验鉴定中有着巨大的需求，通过模拟手段不但避免了利用大量实体设备构建复杂电磁环境所需的试验资金投入，节省了一大笔试验成本，而且具有重复性好、保密性强、信号密度高、信号体制样式多且复杂等特点，同时极大地缩短了试验周期，提高试验效费比。复杂电磁环境构建模拟能为机载雷达侦察系统的研发和试验提供一个与实际应用环境相似的工作场景，充分开展适应能力检查，为提高部队在复杂电磁环境下的作战能力奠定基础。

围绕复杂电磁环境模拟对试验项目规划、信号模拟系统要求、测试评估设备、试验实施等环节开展匹配设计，各环节相互关联，在设计中要做好各环节之间的协同配合，这样才能很好地完成机载雷达侦察系统复杂电磁环境地面模拟试验方法的总体设计。

2.1 复杂电磁环境定义

某一特定空间范围内存在的所有无线电波在频率、功率和时间上的分布称为电磁环境，可采用电磁场强分布来表示，它是特定时间和空间内所有电磁能量的总和。复杂电磁环境是相对的概念。一方面，电磁环境对环境中对象的影响程度因对象的不同而有所差异，其可能对某种频段的电子设备有影响，而对其他频段的电子设备就没有影响。另一方面，电磁环境对环境中对象的影响程度与对象的适应能力有关，同样的环境对适应能力弱的一方是复杂的，对适应能力强的一方可能就是简单的；现在看起来复杂的，随着科技和装备的发展，将来可能就是简单的。而且电磁环境处于动态变化之中，相同的甚至同一部电子设备，在不同频段、时间、位置和方向等情况下，对复杂性的感受、反应也不尽相同。

因此需要研究被测机载雷达侦察设备的具体系统设计，找准电磁效应敏感性，有针对性地构建复杂电磁环境及边界条件。通常把机载雷达侦察系统复杂电磁环境分解为威胁电磁环境、目标电磁环境和背景电磁环境三类信号组成部分。根据典型作战场景中三类电磁环境下组合的复杂电磁环境特点，需要统筹考虑模拟战场战术的综合部署，建立符合实际战术意义的复杂电磁环境，以满足机载雷达侦察系统边界条件及复杂电磁环境适应性评估要求。

2.2 复杂电磁环境模拟

随着复杂电磁环境模拟规模和难度的不断增加，对现有复杂电磁环境模拟的理论和技术 提出了严峻的挑战。研究复杂电磁环境模拟，综合运用各种理论方法、技术手段模拟生成逼真的复杂电磁环境，已成为电子信息系统论证研制、试验鉴定、军事训练中需要解决的关键基础问题。

以“替代等效推论”“无边界靶场”“平行试验”“平行靶场”等新兴理论为指导，本文设计以机载雷达侦察系统试验场地面加电工作方式，采用射频空馈式信号模拟系统在时域、频域、能量域、空域、极化域构建复杂目标电磁信号背景下的雷达信号，而以上“五域”复杂特性通过射频特征、频率调制、重频特征、幅度特征、极化特征等信号基础维度组合的途径实现，各基础维度又由集合因子组成，根据电子情报侦察数据库的支持对各维度集合中的因子装订组合形成我军、敌军现役各类雷达装备的发射信号波形，并依据试验想定的侦察系统战术使用背景，对各类雷达信号通过功率与幅度控制、位置设定、射频选择，已模拟形成信号密级、动态起伏、信号类型多样、信号波形复杂的近似机载雷达侦察系统的复杂目标电磁信号环境。

背景电磁信号环境模拟由军/民用通信信号环境、遥测遥控信号环境、战术数据链信号环境组成，从端机成员数量、时隙占比、脉冲密度、功率等方面按照典型作战运用场景规模、单个作战单元用频特点进行设计；威胁电磁信号环境模拟由雷达诱饵信号、电磁迷雾信号、干扰信号组成，分别从假目标数量、信号波形参数欺骗性、信道阻塞压制等方面进行模拟构建。机载雷达侦察系统复杂电磁环境模拟构建示意如图1所示。

图1 机载雷达侦察系统复杂电磁环境模拟构建

2.3 试验项目与评估指标

充分考虑机载雷达侦察系统设计特点，在研究机载雷达侦察性能试验评估理论、方法的基础上，围绕装备在作训中面临的典型应用场景和部队重点关注的使用需求，规划设计机载雷达侦察系统复杂电磁环境地面试验项目和评估指标。试验场景和项目设计规划首先补充实装飞行试验中难以覆盖和量化的部分试验项目和环境；其次是摸清指标边界、底数，为部队使用提供支撑；再次是针对后续装备作战使用中可能出现的任务场景，提前开展适应能力评估。图2为机载雷达侦察系统复杂电磁环境地面模拟试验项目与评估指标。

图2 机载雷达侦察系统复杂电磁环境地面模拟试验项目与评估指标

2.4 测试与评估设备要求

机载雷达侦察系统复杂电磁环境地面模拟试验测试与评估设备包括雷达、通信、遥测遥控、干扰信号模拟器、模拟器操控中心、试验评估系统、试验话音系统等部件，如图3所示。

图3 机载雷达侦察系统复杂电磁环境地面模拟试验测试与评估设备组成

2.4.1 信号模拟器

雷达信号模拟器、军/民用通信信号模拟器、遥测遥控信号模拟器、干扰信号模拟器（以下简称模拟器）参试台数根据测试项目配置，产生各类目标、背景与干扰信号，以支持完成侦察边界性能条件、典型作战运用及复杂环境模拟，GPS接收机完成各模拟器与操控中心间的同步与位置测量功能，通信电台完成各模拟器与操控中心的信息交换。

2.4.2 模拟器操控中心

操控中心由硬件和软件两部分组成，硬件主要包括主控计算机、通信电台和GPS接收机。通信电台完成与多台模拟器间的信息传输，以实现操控中心对各模拟器的操作控制、任务分配、同步协调、过程监控等。GPS接收机完成与各模拟分机间的时间同步。操控中心负责操控软件，支持完成参数设置、信号场景设置、任务调度、过程监控与存储记录。

2.4.3 测试记录系统

完成受试雷达侦察系统、模拟器及操控中心系统数据录取，实时采集表征受试机载雷达侦察系统工作参数、位置参数等，记录模拟器及操控中心各时段的工作参数、位置数据等，用于试验评估系统的事后数据回放、处理与分析。

2.4.4 试验评估系统

试验评估系统根据各试验项目的评估指标，利用测试记录数据按照规定的数据处理方法、试验评估模型与准则，实现对试验数据的处理、分析，定性或定量评估机载雷达侦察系统能力，为试验人员给出评价意见提供支持。

2.4.5 试验话音通信系统

试验话音通信系统为操控中心试验人员、模拟器试验人员与机载雷达侦察系统操作人员之间的联络提供支持，确保试验的有序开展。

2.5 地面模拟试验实施方法

2.5.1 试验场地

试验场地为停机坪开阔场地，应符合远场条件，无再次辐射。信号模拟器天线处于机载雷达侦察系统侦察接收天线（以下简称侦察接收天线）覆盖范围内，且满足通视条件。

2.5.2 位置测量

机载雷达侦察系统与复杂电磁环境模拟系统按照试验项目要求布放到位后，通过定位系统测量设备完成各自位置的测量并上报复杂电磁环境模拟系统操控中心，以解算机载雷达侦察系统与复杂电磁环境模拟系统各模拟器的相对位置关系，为模拟场景设置、数据处理与分析提供支持。

使用时复杂电磁环境模拟系统的各模拟器分机分布在机载雷达侦察系统的侦测范围内，具体按试验项目设定要求布放。

2.5.3 试验实施

2.5.3.1 设备准备

机载雷达侦察系统复杂电磁环境下侦测能力地面模拟试验实施前应对被测设备、测试设备工作状态、参数进行检查和准备：

（1）机载雷达侦察系统准备。机载雷达侦察系统按被测工作方式加电开机后，经测试检查工作正常，处于规定的工作方式。

（2）测试设备准备。信号环境系统各雷达信号模拟器开机自检正常，与操控设备连接正常，所有信号模拟器的天线应该位于被试侦察设备侦测天线覆盖范围之内。雷达信号模拟器、军/民用通信及数据链信号模拟器、遥测遥控信号模拟器、干扰信号模拟器天线波束指向雷达侦察系统天线中心或天线阵中心。

（3）信号模拟器信号设置要求。信号模拟器应满足功率可调，模拟器的输出信号功率以战场场景想定的作战单元位置等效到侦察系统天线口面的接收功率设置。

2.5.3.2 试验实施

机载雷达侦察系统复杂电磁环境下侦测能力地面模拟试验的实施需考虑试验顺序、试验样本与记录、试验测试、数据处理与评估等环节，各环节的工作内容与原则为：

（1）试验顺序。试验人员按照先简单后复杂的原则，使试验规划的测试项目循序渐进地有序开展。

（2）试验样本与记录。依据评估模型可信度规定的样本数确定各类测试项所需试验次数，并完整记录试验过程数据。

（3）试验测试。“设备准备”阶段完成后，机载雷达侦察系统进入工作状态，复杂电磁信号环境模拟系统接收到操控中心的启动命令后开始按场景设计和分发的任务进行信号环境的模拟，模拟形成对应试验测试项目所需复杂等级的信号环境，机载雷达侦察系统接收到信号后进行测量、分选与识别。

机载雷达侦察系统复杂电磁环境地面模拟试验按以下流程进行试验项目测试工作，如图4所示。

图4 机载雷达侦察系统复杂电磁环境地面模拟试验工作流程

（4）数据处理与评估。对试验数据进行分析、处理与统计，给出评估结果。

3 结 论

实际的工程应用表明，机载雷达侦察系统复杂电磁环境下侦测能力地面试验方法有效支持了复杂电磁环境模拟、试验项目规划、试验实施方案设计，科学指导了空馈式信号模拟器等测试评估设备研制。相较于以往基于简单背景信号的飞行和机上地面单项功能性能试验方法，本试验方法支撑实现了对某新型机载雷达侦察系统完整的性能考核；完成了该型系统复杂电磁环境下适应性地面测试，为装备研制改进、鉴定定型、性能底数摸清发挥了关键作用，并以其可重复、可重构的优点，大大缩短了装备研制周期、节约了研制经费，为型号研制创造了较好的社会与经济效益。