基于舰船目标的海战场电磁干扰量化表征方法研究∗

谢泽峰 罗华锋

（中国人民解放军92941部队 葫芦岛 125000）

1 引言

海战场电磁干扰包括箔条干扰、角反射器干扰、弦外有源干扰和舰载有源干扰等。表征干扰特性的技术指标和战术指标有很多，能够完整地表征每种干扰自身的物理特性和电磁特性，例如：表征箔条干扰的参量有频率特性、散开时间、留空时间、RCS等；表征弦外有源干扰的参量有反应时间、干扰样式、持续时间和干扰功率等［1～2］。但是，从反舰导弹作战应用来看，表征干扰的指标体系或方法都存在一定的局限性：一是难以描述同一种干扰在不同使用方式下或环境条件下对导弹干扰的强弱程度；二是干扰的技术指标没有与目标关联，反舰导弹打击的是舰船目标，离开目标孤立地谈干扰环境对反舰导弹的强弱是不准确的［3］。

因此，本文将结合舰船目标，从反舰导弹雷达制导的视角来讨论电磁干扰量化表征。分析海战场电磁干扰环境构成要素，提出干扰强度体现在空域、时域、频域反舰导弹分辨干扰与目标的可分辨程度，建立海战场干扰相似度、干信比、复杂度量化表征方法，并对无源干扰、有源干扰及组合干扰进行量化表征，为反舰导弹的研制和试验鉴定提供依据，以提高精确制导武器在战场电磁环境下的作战使用效能。

2 海战场电磁干扰环境构成要素

海战场电磁干扰环境可分为自然电磁干扰和人为电磁干扰两类。自然电磁干扰普遍存在，主要包括自然电磁辐射和海杂波。其中，自然电磁辐射是自然界自发电磁辐射所引起的干扰，海杂波是雷达电磁信号经海面散射而形成的电磁波，对反舰导弹雷达导引头具有一定的影响。人为电磁干扰是指由人制造的各种有源或无源电子设备辐射或反辐射的电磁干扰，它是海战场电磁干扰环境最主要的构成要素，主要包括箔条、角反射器、弦外有源干扰和舰载有源干扰等［4～5］。

海战场电磁干扰环境还可以分为有源干扰和无源干扰两大类［6］。有源干扰是主动辐射的电磁干扰信号，主要包括自然电磁辐射和雷达干扰机主动辐射的射频信号，列如雷电、空间辐射、弦外有源干扰和舰载有源干扰等；无源干扰是指自身并不直接产生干扰信号，而是通过散射雷达照射信号而形成的电磁干扰，主要包括海杂波、箔条和角反射器干扰等。

海战场中对反舰导弹雷达导引头构成严重威胁的常见干扰主要包括箔条、角反射器、弦外有源干扰和舰载有源干扰等，如图1所示。箔条和角反射器属于弦外无源干扰，主要通过欺骗雷达导引头诱偏反舰导弹；弦外有源干扰以欺骗式干扰为主，与箔条和角反射器相似；舰载有源干扰包括压制干扰、欺骗干扰等，压制干扰利用大功率噪声或密集假目标淹没舰船回波信号，降低雷达导引头截获舰船的概率，欺骗干扰利用假目标信号作用与雷达导引头接收机，诱使雷达导引头跟踪虚假目标，阻止反舰导弹对目标的打击。

图1 反舰导弹海战场电磁干扰环境构成要素示意图

3 海战场电磁干扰要素量化表征方法

战场环境干扰强度的表征方法就是按照战场环境中电磁干扰对精确制导系统的影响程度，对电磁干扰环境强度进行描述。电磁干扰对精确制导系统的影响主要体现在检测、识别和跟踪方面。在搜索阶段，电磁干扰在目标周围形成假目标，进而影响或干扰精确制导系统的识别性能，降低目标选择概率，其影响程度取决于假目标与真实目标之间特征的相似程度；在跟踪阶段，电磁干扰主要是采用较大功率干扰压制，淹没真实目标信号，并通过机动规避，使跟踪点偏移，进而影响精确制导系统的检测性能和跟踪性能，其影响程度取决于干扰与目标的干信比。

从干扰对精确制导系统影响程度分析，理论上任何干扰均可由干信比和相似性两个指标进行量化表征，然而作战使用中往往同时释放多种样式的干扰构成复杂的战场干扰环境，干扰复杂度也是一个重要影响因素［7］。因此，本文从反舰导弹雷达制导的视角出发，抓住主要影响因素以及对在战术使用过程中于扰与目标之间的关联性，提出干扰环境强度的量化表征方法。采用相似性、干信比、复杂度三个指标构成一个三维坐标系，来描述战场环境干扰强度的量化表征［8］，如图2所示。

图2 电磁干扰强度量化示意图

4 海战场电磁干扰要素量化表征

4.1 无源干扰量化表征方法

无源干扰主要包括角反射器、箔条干扰等，在干扰环境等级表征时，角反射器干扰与箔条干扰是相同的。本文以角反射器干扰为例进行环境等级表征。无论是拖曳式单个角反射器干扰，还是投放到海面或空中的阵列角反射器干扰，在空域上根据角反射器干扰与舰船目标的角度或距离关系，将角反射器干扰分为质心式干扰和冲淡式干扰［9～10］。如图3所示，三个角反射器串联起来模拟舰船的面目目标特征，如果投放的角反射器干扰距离舰船较远，反舰导弹在横向角度上可以将角反射器干扰与舰船分离开来，或者角反射器干扰与舰船目标在同一个角度分辨率单元内，径向距离上二者在距离检测波门外，则形成冲淡式干扰、反之，角反射器干扰与舰船目标混合在一起，形成质心式干扰。

4.1.1 空域特性量化表征

以角度分辨单元和距离检测波门为条件，角反射器干扰在空域内可以表征为

式中：Sjf为角反射器干扰空域特征表征，当Sjf=1时为质心式角反射器干扰，Sjf=0时为冲淡式角反射器干扰；θ为角反射器与舰船的方位夹角；b为雷达导引头的天线波束宽度；r为角反射器与舰船相对反舰导弹的径向距离差；r0为雷达导引头距离检测波门对应的空间距离。

图3 角反射器与舰船回波示意图

4.1.2 时域特性量化表征

当角反射器干扰与舰船目标均为点目标时，质心式角反射器干扰与舰船目标回波信号重叠在一起，仍是一个点目标信号，反舰导弹跟踪混合点目标能量中心；若角反射器干扰与舰船目标为面目标，两个信号在时域上有一定重叠时，重叠部分改变了舰船目标的回波特征，保留了重叠部分以外的舰船特征，理论上通过识别信号特征，反舰导弹可以检测到舰船。因此，角反射器干扰对舰船目标回波的重叠程度是量化表征角反射器干扰环境的重要特征，如图4所示，角反射器干扰对舰船信号的覆盖程度。

图4 角反射器干扰与目标时域覆盖特性示意图

对于阵列角反射器干扰形式，利用角反射器与舰船回波信号的重叠部分占舰船信号的多少来量化干扰环境，即径向尺寸重合度，它反映了角反射器干扰对雷达导引头目标检测的影响程度。因此，质心式角反射器干扰环境信号重合度的量化表征式为

式中，Jjch为角反射器干扰径向尺寸重合度，Δc表示雷达导引头检测的角反射器与舰船回波信号的重合部分，ct表示雷达导引头检测的舰船回波信号径向尺寸。

在量化表征冲淡式角反射器的干扰环境时，角反射器干扰模拟的面目标尺寸与舰船尺寸的接近程度是最能表征干扰环境强度的特征量，角反射器干扰特征与舰船特征一致时，雷达导引头可能将角反射器识别为舰船，则降低了正确截获舰船的概率，从而达到冲淡干扰的效果。因此，可以采用雷达导引头检测到的角反射器干扰与舰船的径向尺寸相似度表征干扰环境强度，即

式中，Jjcx为角反射器干扰径向尺寸相似度；cjj为雷达导引头检测的角反射器径向尺寸；ct为雷达导引头检测的舰船径向尺寸。

4.1.3 频域特性量化表征

随着角反射器在海面的漂移或空中风向、风速，产生相应的多普勒频率，阵列角反射器之间的相对运动较小，仅产生一定的多普勒频率带宽；而舰面目标机动规避过程中，产生的多普勒中心频率与角反射器干扰可能存在较大的差异，在频域范围内，理论上很高反舰导弹可以根据多普勒频域差异，识别舰船目标回波信号。可以采用角反射器干扰与舰船目标回波信号的多普勒频率比表征角反射器干扰的频率特征差异，即

式中：ft0为雷达导引头检测的舰船信号多普勒中心频率；fj0为雷达导引头检测的干扰信号多普勒中心频率；Δft为雷达导引头检测的舰船信号多普勒频率带宽；Δfj为雷达导引头检测的干扰信号多普勒频率带宽。

综上空域、时域和频域分析，由于角反射器干扰的频谱特性变化较小，使量化表征质心式角反射器干扰的频谱比是相对固定的，质心式角反射器干扰使用过程中，与舰船回波信号混合程度在不同使用条件是较大的，功率比仅仅是混合部分能量中心的偏移程度，只有质心式角反射器干扰与舰船回波信号重叠多少是信号特征识别的关键，因此，角反射器干扰与舰船的径向尺寸重合度是最能代表质心式角反射器干扰环境强度的参量，径向尺寸重合度越大干扰强度就越强。

4.2 有源干扰量化表征方法

有源干扰主要包括舷外有源干扰、舰载有源干扰等，有源干扰通过释放较大功率信号进行压制干扰，或在转发的假目标信号中调制特征信息，模拟舰船特征进行欺骗干扰。由于舰载有源干扰安装在舰船上不受电源、质量、体积的限制，其干扰信号等效辐射功率大小，信号处理速度较快，干扰样式多样，并且可以与舰船上其他电子对抗系统实现信息交互，作战使用灵活。因此，舰载有源干扰成为反舰导弹的主要有源干扰样式。舰载有源干扰分为舰载有源压制干扰和舰载有源欺骗干扰。

4.2.1 舰载有源压制干扰量化表征

舰载有源压制干扰采用较强的噪声或类似噪声的干扰信号压制目标信号，使雷达上导引头信噪比降低而难以检测出目标信号，甚至使雷达导引头接收机饱和。舰载有源大功率的噪声压制将舰船回波信号完全淹没，使反舰导弹目标丢失，舰载有源压制干扰等效辐射功率与舰船回波功率之比是衡量干扰程度的重要指标。由于舰船目标回波信号的能量不仅与舰船的RCS有关，还与雷达导引头自身的等效辐射功率、作用距离等参数有关。

因此，为了便于描述有源干扰环境的复杂程度，客观表征舰载有源干扰与舰船构成的作战场景，采用舰载有源干扰等效辐射功率与舰船RCS的比值量化表征舰载有源压制干扰环境。等效功率面积比的定义是舰载有源干扰的等效辐射功率与舰船的RCS之比，单位dBW/m2。则舰载有源压制干扰可量化表征为

式中，Jzpxb为舰载有源干扰等效功率面积比；Ej为舰载有源干扰等效辐射功率；σt为等效面积。

4.2.2 舰载有源欺骗干扰量化表征

图5 拖引干扰起始阶段

舰载有源干扰机通过转发雷达信号模拟假目标实施距离拖引，每个假目标在信号特征上模拟舰船特征，实施欺骗干扰，使反舰导弹跟踪虚假目标信号［11～12］。舰载有源干扰机转发的脉冲信号功率高于舰船目标信号功率，干扰信号在实施距离拖引的初始阶段，如图5和6所示，舰船目标信号被淹没在干扰信号中，反舰导弹基本跟踪干扰信号，随着舰载有源干扰在距离上的拖引，跟踪波门逐渐偏移，最后使真实舰船目标信号移出跟踪波门。

图6 假目标实施拖引

从舰船的角度来看，应以较快速度航行尽快驶离危险区域范围。当舰载有源干扰拖引速度与舰船径向航行速度相等，且方向相反时，跟踪波门相当于静止，此时，舰船的航行速度越大，舰船目标信号回波就能够以较快的速度从跟踪波门中移出，形成的干扰环境强度就不同，则跟踪波门移动速度与虚假信号拖引速度或舰船航行速度的对比是描述舰载有源欺骗干扰环境强弱的重要特征参量，可描述为

式中，vbm=vg-vt为雷达导引头的跟踪波门移动的速度即拖引速度；vg为舰载有源转发假目标的拖引速度；vt为雷达导引头探测的舰船航行速度。

当舰载有源干扰的拖引速度方向与舰载机动方向相同时，虚假目标的拖引速度越接近于舰船速度，舰载有源欺骗干扰特征与舰船特征月相似，从信号特征识别的角度来看，舰载有源欺骗干扰环境就越残酷；当虚假目标的拖引速度远大于或远小于舰船速度时，舰载有源欺骗干扰特征与舰船特征差异就越大，舰船有源欺骗干扰环境就越简单，则采用速度相似比表示有源干扰拖引速度的相似性，即

因此，量化舰载有源距离拖引干扰环境时，需要考虑拖引方向与舰船机动规避方向的差异，则舰船有源欺骗干扰环境可量化表征为

4.3 组合干扰量化表征方法

4.3.1 组合干扰互补性和增强性

组合干扰的互补性和增强性是指两种以上干扰样式组合使用时，不仅能够弥补单一干扰的不足，相互配合，充分发挥各干扰的优势，实现组合干扰的“1+1＞2”的作用；而且能够大大提高单一干扰的强度，在干扰信号迷你特征相似性或压制性干扰强度上增强干扰效果。例如舰载有源欺骗干扰和冲淡式箔条干扰组合使用时，舰载有源干扰模拟多个虚假目标，在实施距离拖引时，将雷达导引头跟踪点拖引至箔条干扰位置，冲淡式箔条模拟的虚假目标实施了欺骗，提高了拖引效果，同时舰载有源欺骗干扰转发的多个虚假目标，干扰环境中虚假目标数较多，提高干扰环境下目标识别和选择的难度。

无论是无源干扰的质心式干扰或冲淡式干扰，还是有源干扰的压制式干扰或欺骗式干扰，不同干扰样式的干扰机理不同，其干扰信号的压制比和特征相似性也各有特点，因此在战术运用中如何使用组合干扰、使用哪几种干扰样式进行组合对抗，需要结合具体的战情，各干扰之间战术使用相互配合，选用有效的干扰组合样式，提高干扰效果。

4.3.2 组合干扰量化表征

在海战场电磁干扰环境中，不同的干扰样式组合使用，在战术上互相配合，使干扰效果增强，但不同的组合干扰样式之间配合对反舰导弹的影响机理不同，其综合的干扰效果存在差异，难以评价某种干扰组合效果就一定优于另一种干扰组合样式，因此组合干扰之间不具有可比性。

在构建组合干扰环境时，组合干扰没有改变单一干扰的干扰特征，各种干扰只是在战术上相互配合，干扰与目标之间的影响特征不变。因此，在单一干扰量化表征分析中，针对雷达导引头的主要影响参数量，确定了量化表征参数，两种干扰样式组合时其干扰特征没有改变，量化表征组合干扰环境时，按照单一干扰的量化表征参数进行表征组合干扰环境。

如冲淡式角反射器的干扰与舰载有源欺骗干扰组合干扰环境，采用径向尺寸相似度表征冲淡式角反射器干扰环境，用拖引速度相似比表征弦外有源欺骗干扰环境，即该组合干扰的量化表征为

5 结语

基于舰船目标的海战场电磁环境越来越复杂，海战场中的电磁干扰逐渐成为影响反舰导弹雷达导引头作战效能的主要因素。本文分析了雷达导引头面临的电磁干扰环境构成要素，建立了海战场干扰强度量化表征方法，并对无源干扰、有源干扰及组合干扰进行量化表征，可以更有效，更有针对性地开展试验鉴定和作战训练，对武器系统的研制和作战运用等具有重要意义。