总第191期 2010年第5期 舰船电子工程
Ship Electronic Engineering V0I.30 No.5
115
雷达抗干扰性能评估方法研究 王瑞革王瑞恒刘大成 (92785部队秦皇岛066200)
摘要雷达抗干扰效果评估是雷达作战效能评估的一个重要环节。文章通过对现有雷达抗干扰技术和战术性能指 标的深人分析,以及雷达抗干扰效能评估方法研究,建立了评定雷达抗有源压制性干扰的模型,并给出了雷达抗干扰效果评 估的方法和步骤。 关键词雷达;评估指标;抗干扰评估 中图分类号TN9
Radar Anti—interference Function Analysis and the Valuation Method Research
Wang Ruige Wang Ruiheng Liu Dacheng (No.92785 Troops of PLA,Qinhuangdao 066200)
Abstract The strength of radar anti jamming plays a decisive role in the war.In this paper,the existing technology and tactical performance,as well as performance assessment method of radar anti-jamming,are analyzed deeply,the eompos— ite assessment indicator of anti-active blanket jamming radar is established,and both the method and procedures of assess— ment of radar anti jamming effect are proposed. Key Words radar,assessment indicators,santi-jamming assessment Class Number TN9
1 引言 2雷达抗干扰性能分析 随着各种新技术、新体制雷达不断涌现,现代 的雷达对抗技术已经发展到了相当高的水平。现 代雷达为了抑制干扰,往往采用多种抗干扰手段; 相应地,一些新型干扰装备和干扰技术也随之出 现。雷达干扰和雷达抗干扰作为一对对立统一体, 正是在这种相互制约相互促进的过程中共同发展 的[1]。对于干扰方来说,主要关心干扰对雷达是否 有效,效果如何,而雷达方则关心其在干扰条件下 的工作能力。同时作战双方电子对抗手段的高低 已经成为影响双方战争进程的重要因素。因此,对 作为雷达对抗效能评估重要一环的雷达抗干扰效 果评估进行研究是很有意义的。 *收稿日期:2010年1月3日,修回日期:2010年2月5日 作者简介:王瑞革,男,助理工程师,研究方向:雷达技术。 针对不同的干扰情况,雷达有着不同的抗干扰 措施。具体的抗干扰技术可以从以下几个方面说 明: 2.1功率对抗 常用的技术手段是增加发射功率、提高天线增 益、提高接收机灵敏度和提高发射信号的占空比 (即增加发射脉冲宽度和提高发射脉冲重复频 率)[ 。 2.2空间对抗 空间对抗是利用干扰源和目标空间位置的差 异,来选择目标回波信号的抗干扰方法,它要求雷 达窄波束、窄脉冲工作,减小雷达的空间分辨单元 王瑞革等:雷达抗干扰性能评估方法研究 总第191期 体积,从而降低从目标邻近方位进入雷达的干扰信 号的概率,以提高信干比。 2.3频域对抗 频域对抗是争夺电子频谱优势的重要手段。 常用的技术措施是频率分集、捷变频、自适应捷变 频和开辟新的雷达工作频段。捷变频能有效的抗 瞄准式干扰,迫使对方施放宽带阻塞干扰,从而分 散了干扰功率密度,相对提高了信干比。其缺点是 对全频段的干扰机没有任何效果(通常雷达的宽带 为10 左右)l3j。 2.4极化对抗 极化对抗是使信号与干扰的极化方式正交,抑 制干扰信号进入接收机,从而提高接收机的信干 比。该技术容易实现,但由于干扰信号一般为斜极 化方式,其效果不甚理想。 2.5接收机和信号处理抗干扰 接收机抗干扰方法分为三大类:防止保护过 载、对干扰信号的选择和分离及干扰对消。 在对抗无源杂波干扰方面,雷达数字信号处理 有很大的潜力。当雷达要探测的是运动目标时,可 以利用杂波与目标在速度上的差别,首先采用固定 目标对消处理,然后再利用动目标显示(MTI)以及 动目标检测(MTD)来抑制杂波Ⅲ5]。 2.6综合对抗 在复杂电磁场干扰环境中,仅适用某种对抗干 扰技术是不够的,为了保证对抗的胜利,应当研究 和发展综合抗干扰手段,综合抗干扰包括以下三个 方面: 1)多种抗干扰技术相结合。综合采用抗干扰 措施,能有效地提高雷达抗干扰能力。 2)多制式雷达组网。采用多制式雷达组网能 获得很强的抗干扰能力。多制式雷达网形成一个 十分复杂的雷达信号空间,占据很宽频段,而且通 过数据传递和情报综合联成一个有机的整体,其抗 干扰能力不仅仅是各部雷达抗干扰能力的代数和, 而是有质的变化L4]。 3)灵活的战术动作。采取灵活多变的战术动 作,往往能发挥相当有效的抗干扰效果。 3雷达抗干扰效能评估方法研究 要想全面、准确、客观地评价雷达抗干扰效果, 必须对影响抗干扰效果的各种因素进行综合分析 和评价。 3.1 雷达抗干扰效能传统的加权评估 1)基本抗干扰因子模型 P G 伽一 _ 其中 为雷达功率;B 为信号带宽;T为信号照 射时间; 为天线增益; 为目标反射面积;△V为 雷达分辨体积单元。 2)体制抗干扰因子模型 采用专家打分的评估的方法对其量化。经过 分析建立的工作体制抗干扰因子评估模型为 RE= OJiUi z一1 其中 取值为0或1,某型雷达采用了该体制,则 一1,否则叫 =0;乱 为第i种工作体制相对雷达 抗干扰能力的贡献度。 3)技术抗干扰因子模型 12 AE=∑ z一1 其中ooj取值为0或1,某型雷达采用了该体制,则 一1,否则coj:0; 为第J种工作体制相对雷达 抗干扰能力的贡献度。 4)综合能力评估模型 E—K・BEa・REb・A 其中,K为调整系数,是常数;BE为基本抗干扰因 子;RE为工作体制抗干扰因子;AE为技术措施抗 干扰因子。a c分别是对应于BE、RE、AE这三 种抗干扰因子的幂指数,代表其对综合抗干扰能力 的贡献程度。 3.2雷达抗干扰效能多层次模糊评估 模糊综合评判集 豆一A~。R~ 其中,。为模糊算子,A为因素权重集,A一{a ,口 , …,口 );R为隶属度,R一{rO.) ;常见的模糊综合 算法模型有极大极小型、乘积取大型、加权平均型、 全面制约型、均衡平均型、几何平均型等,这些模型 均满足保序性和综合性。如果进一步给出明确的 评估结果,即去模糊,可按最大隶属度原则进行处 理,即存在h∈{1,2,…, )满足 一max{rj lJ:1,2,…, } 则判定抗干扰效果属于第h等级[引。
4抗干扰效果评估方法 我们知道,对抗双方是一个动态的非平稳过 程。因此,雷达抗干扰效果评估也是一个非平稳的 2010年第5期 舰船电子工程 过程,其评估效果具有很强的时效性,不同的时间、 地域背景,效果迥异,要想得到一个可信的量化结 果,应从以下方面着手: 1)分析评估对象 对所要评估的某型雷达进行深入的分析,熟悉 所采用的各种抗干扰措施的抗干扰性能,明确评估 所要达到的目的,获得相应的评估数据。 2)建立符合实际战术意义的干扰环境背景。 主要有远距离支援干扰(SOJ)、护航干扰(ESJ)和 自卫干扰(SSJ)。 3)建立雷达干扰效果评估指标体系。确立的 指标体系既要考虑评估的基本要求,也要考虑到实 战情况下的具体可行性和适应性,不能是对指标体 系过于理想化的想象。如发现概率、发现距离、发 现时间、精度、欺骗概率、抗干扰改善因子、能量损 失等,都应根据雷达型号和面对的干扰环境合理选 取。 4)建立综合评估模型 在对每一个指标评估的基础上,最后将所有指 标纳入一个数学或逻辑体系,形成定量的、综合的 评估指标体系,即形成综合评估模型。 5)建立雷达干扰措施选取体系 不同的抗干扰措施对干扰的响应是不一样的, 评估的结果也不一样因而选取评估特征指标不一 样,评估的结果也不一样。应对每一指标的评估构 建合理的模型并采用适当的算法。 根据以上几点,在不同的层面上对雷达系统进 行抗干扰效果评估,最终进行综合,从而得出总体 效果。分析评估结果的可行性,并对其进行修改和 改进,给出雷达抗干扰能力的最终结论。 5 实例分析 评判某一指挥系统在一次演习中的电子对抗 情况。构造电子对抗指挥质量F 两两比较判断矩 阵对电子对抗情报质量 ,电子对抗决策质量 , 电子对抗行动计划优化程度 ,电子对抗协同计划 的准确度与合理性 ,修改、调整方案、计划的准确 度 ,电子对抗方案、计划实现满意程度 进行比 较,构造两两比较判断矩阵{b }。 B一{b )=== (8) 在得出两两比较判别矩阵B的基础上,由式 (1)得一个二级指标权值向量:
一(0.0416,0.3275,0.2011,0.2396,0.0793, 0.0832) (9) 将W 代入式(2)一致性比例系数: CR一0.027<0.1 因此,该判断矩阵的一致性是可以接受的。 由专家1~6对F 进行打分,结果如表1所 示。 表l 的专家打分结果 F 1 2 3 4 5 6 8.75 5.72 7.11 4.53 7.48 9.18 8.56 7.26 6.39 7.35 5.16 3.98 5.69 6.96 6.52 9.55 8.71 7.35 文8.21 6.43 7.54 9.41 5.37 5.89 5.54 7.22 8.34 6.65 8.09 4.46
根据模糊分布建立隶属函数后,对打分结果进 行隶属函数转换并取均值,可得综合评价矩阵为: r0.21 1 0.10 f 0.28 R=== l 0.21 1 0.19 【0.00 0.3478 0.1746 0.39l5 0.4483 0.5216 0.2956 0.4017 0.4275 0.42l9 0.4309 0.3974 0.5677 O.1923 0.3688 O.13l7 O.1253 0.1972 0.3038
(10)
根据式(7)对矩阵R进行模糊变换得,并由式 (9)、(10),可得: H1一{0.167,0.375,0.451,0.257) (11) 由最大隶属原则,对指挥质量评估为合格。 为对电子对抗指挥系统总体效能进行评估,其它 相应的指标评估与指挥质量F1指标的评估过程一样 可得,指挥效率、指挥体系状况、指挥的稳定性和不间 断陛、指挥人员素质的一级指标权值以及综合评价向 量F2、F3、F4、F5。将Fl、F2、F3、F4、F5构成的综合评 判矩阵,与一级指标权值向量V 进行模糊变换,即可 得电子对抗指挥效能的总体效能评价r。