电子对抗中的干扰分配算法研究.pdf

现代电子技术Modern Electronics TechniqueSep.2023Vol.46 No.182023年9月15日第46卷第18期0 引 言战争，是一个与人类文明史相伴的永恒主题，经历了冷兵器时代、热兵器时代、核武器时代，目前已迈入现代信息化作战时代12，进一步向智能化作战演变。在信息化作战过程中，对信息的掌握与运用将决定战争的走向和最终的成败。战场信息的争夺目前集中体现在电磁空间的频谱战，包含电子支援措施（ESM）、电子对抗（ECM）和电子反对抗（ECCM）等。其中电子对抗是指利用干扰、箔条和曳光弹等来扰乱雷达、军事通信和热寻的武器的正常工作3。在主动电磁进攻中，电子干扰能有效压制敌方的电子战装备性能，使其雷达探测距离大幅缩短、通信被中断、指挥所瘫痪，达到“破网断链”的效果，为火力打击创造良好条件，甚至达到不战而屈人之兵的战场效果。电子对抗中的干扰往往不是简单的一部干扰机对敌方的一个目标实施干扰，典型场景是多部干扰机同时对敌方多个目标进行干扰。现代作战中敌方会在陆地、空中、海上各型作战平台上部署多型多部雷达，雷达与雷达间形成雷达组网47，以便一点探测全网皆知。针对敌方的雷达探测网，需要使用多部干扰机协同干扰。如何有效干扰敌方雷达探测网，且使干扰效能最大化，是协同干扰面临的一个实际问题。本文考虑战场中敌我各作战要素，构建了电子对抗中的干扰分配算法，使干扰行动有序、有规、有效，充分利用己方的干扰资源，有效干扰敌方雷达网，且能利用干扰分配算法实时改变干扰策略，应对战场瞬息万变的作战态势。1 干扰分配的目的与场景干扰分配的目的：在远距支援干扰飞机掩护我方战斗机突防时，基于干扰效能最大化原则为远距支援干扰飞机编队自动分配干扰目标，以提升对雷达网的干扰效DOI：10.16652/j.issn.1004373x.2023.18.006引用格式：尹经禅.电子对抗中的干扰分配算法研究J.现代电子技术，2023，46（18）：3337.电子对抗中的干扰分配算法研究尹经禅（中国电子科技集团公司第二十九研究所，四川 成都 610036）摘 要：文中提出一种电子对抗中的干扰分配算法。首先计算敌方雷达威胁等级系数，根据威胁等级系数排序，考虑干扰效果系数大小分配干扰资源，给出分配规则；再给出一个干扰分配的案例，阐释在具体案例中如何按算法进行干扰资源分配。文中对作战中的干扰分配问题进行探讨研究，后续可考虑更多的实际情况进行进一步优化，最大程度发挥干扰资源作战效能，最终有效干扰敌方雷达探测网。关键词：电子对抗；干扰分配算法；电子反对抗；雷达；组网；协同干扰；电子支援措施中图分类号：TN82334 文献标识码：A 文章编号：1004373X（2023）18003305Research on jamming allocation algorithm in electronic countermeasureYIN Jingchan(The 29th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Chengdu 610036,China)Abstract：A jamming allocation algorithm for electronic countermeasure is proposed.The threat level coefficient of enemy radar is calculated,then the jamming resources are allocated according to jamming efficiency in the order of threat level coefficient,and the allocation rules are given.At the same time,a case of jamming allocation is given,and how to allocate jamming resources according to the algorithm in a specific case is explained.The problem of jamming allocation in warfare is discussed and studied.Further optimization research can be conducted by considering more practical situations to maximize the effectiveness of jamming resources and finally jam the enemy radar detection network effectively.Keywords：electronic countermeasure;jamming allocation algorithm;electronic countercountermeasures;radar;networking;cooperative jamming;electronic support measures收稿日期：20230117 修回日期：202302223333现代电子技术2023年第46卷能。多架远距支援干扰飞机构成特定的干扰机作战阵势（可以为多架远距支援干扰飞机组成的沿同一跑道飞行的干扰机编队，亦可为在不同空域布置的沿各自跑道飞行的多架远距支援干扰飞机），对我方战斗机或战斗机编队提供电磁掩护。敌方防空系统通常为网络化的作战体系811，由多部雷达及防空武器系统构成，远距支援干扰飞机需要干扰的是敌方的各类警戒雷达1213、目标指示雷达14、制导雷达15等。各种不同种类和不同参数的雷达对我方战斗机的威胁各不相同，我方远距支援干扰飞机需要优先干扰对我方战斗机编队构成最大威胁的雷达（干扰谁，选干扰目标），同时考虑干扰效能的最大化（谁干扰，分配干扰资源）。为分析远距支援干扰飞机编队的统一目标分配，构建作战场景，如图1所示。图中两架远距支援干扰飞机组成沿同一跑道飞行的干扰机编队，远离敌方防空区域。我方战斗机在干扰机编队的电磁掩护下进入敌方防空区域，对敌方防空系统进行打击。敌方防空系统为多部按一定间距布置的雷达示意。图1 远距支援干扰飞机掩护我方战斗机突防场景2 干扰分配的策略基于远距支援干扰飞机的使用方式，确定远距支援干扰飞机统一目标分配的原则，具体为：原则 1：在干扰目标选择方面优先干扰威胁等级高的目标；原则 2：在干扰资源分配上遵循干扰效能最优的原则。根据原则 1，首先确定不同目标的威胁等级。目标的威胁等级又取决于两个方面，如图2所示。第一方面是目标雷达对我方战斗机的探测概率，探测概率越高，对我方战斗机构成的威胁越大，反之则威胁越小。探测概率进一步取决于目标雷达自身性能，如：探测距离远近、抗干扰性能强弱、相对我方战斗机的方位、与我方战斗机的实际距离等要素。第二方面是我方战斗机对目标雷达的自卫/随队干扰能力，通常我方战斗机在机头和机尾方向具有自卫干扰能力，因而目标雷达对我方战斗机构成的威胁较小；而我方战斗机在机身左右两个侧向不具备自卫干扰能力，因而目标雷达对我方战斗机构成的威胁较大。图2 威胁等级影响要素构成图根据原则 2，为威胁等级大的目标雷达分配远距支援干扰飞机，使达到的干扰效能最佳。干扰效能基于进入能量最大化的原则，主要取决于两方面，如图3所示。第一方面是目标雷达是否在远距支援干扰飞机的干扰掩护波束内，第二方面是目标雷达探测我方战斗机的探测波束是否覆盖远距支援干扰飞机。图3 干扰效能影响要素构成图3 干扰分配的算法与流程进行远距支援干扰飞机编队统一干扰目标分配前，首先进行频段划分，对每一频段内的目标雷达进行相同的干扰资源分配操作。3.1 威胁等级系数计算目标雷达威胁示意图如图 4 所示，为便于定量分析，定义：r：我方战斗机与目标雷达的实际距离；R：目标雷达未受到干扰情况下的最大探测距离；DF：距离因子（Distance Factor），DF=1-0.2()r R4；：目标雷达偏离我方战斗机航向的角度；DP：探 测 概 率（Detect Probability），DP=0.75()|sin 0.5+0.2；SJF：自卫/随队干扰因子（Self Jamming Factor），1表34第18期示在自卫/随队干扰频段范围内，0 表示不在自卫/随队干扰频段范围内；h0：我方战斗机飞行高度（单位为m）；h1：目标雷达高度（单位为m）；BTF：雷达基础威胁等级系数（Basic Threat Factor），介于0和1之间，与雷达的新旧代别有关，新一代雷达比上一代雷达的BTF高；TF：威胁等级系数（Threat Factor），介于0和1之间，数值越大威胁等级越高，数值越小威胁等级越低。图4 目标雷达威胁示意图目标雷达在视距探测条件的威胁等级系数计算公式为：TF=r()4.12h0+4.12h1 r R 1-(0.2(r R)4 0.75(|sin )0.5+0.2 SJFBTF（1）设某频段内目标雷达的数目为 m0，在远距支援干扰飞机掩护我方多个战斗机编队，如 z个编队时，针对第1个编队计算威胁等级系数TF11、TF21、TFm01，针对第 2 个编队计算威胁等级系数 TF12、TF22、TFm02，针对第 z 个编队计算威胁等级系数 TF1z、TF2z、TFm0z，然后针对计算的所有威胁等级系数统一排序，即在有 z个战斗机编队时，将实际的 m0个目标雷达等效为 m（zm0）个目标雷达单独处理。按从大到小的顺序排列出威胁等级系数 TF1、TF2、TFm，对应的目标雷达为雷达1、雷达2、雷达m。3.2 为目标雷达确定远距支援干扰飞机设远距支援干扰飞机的数目为 n，分别为干扰机 1、干扰机 2、干扰机 n，每架远距支援干扰飞机每个频段假设可干扰4个目标，故最多4n个目标雷达可被远距支援干扰飞机有效干扰。若 m4n，则雷达 1、雷达 2、雷达 m 将被分配给远距支援干扰飞机进行干扰；若 m4n，则雷达 1、雷达 2、雷达 4n将被分配给远距支援干扰飞机进行干扰。设 p=minm,4n，则雷达 1、雷达 2、雷达 p将被分配给远距支援干扰飞机进行干扰。若远距支援干扰飞机不够用于干扰所有雷达，则远距支援干扰飞机分完为止。若为每个目标雷达分配一架远距支援干扰飞机后仍有远距支援干扰飞机剩余，则按雷达1、雷达2、雷达 p的顺序依次增加一架远距支援干扰飞机，直至用完所有参战的远距支援干扰飞机（远距支援干扰飞机有剩余情况下的另一种分配方案：所有剩余的远距支援干扰飞机全分配给威胁等级最高的雷达1）。按雷达1、雷达2、雷达p的顺序依次指定远距支援干扰飞机。定义：H：远距支援干扰飞机飞行高度（单位为m）；R2：远距支援干扰飞机与目标雷达的距离；：目标雷达波束宽度；A：远距支援干扰飞机和我方战斗机相对目标雷达张角，对一确定雷达，干扰机1、干扰机2、干扰机n对应的该角度为A1、A2、An，Amax=max（A1,A2,An）；JF：干扰效果系数（Jamming Factor）。考虑目标雷达在远距支援干扰飞机视距内时，远距支援干扰飞机的干扰效果系数计算公式为：JF=R2(4.12H+4.12h1)1(A )+0.1(A )1-(A Amax)（2）对雷达 1，计算干扰机 1、干扰机 2、干扰机 n 相应的干扰效果系数 JF11、JF12、JF1n，选取最大干扰效果系数 max（JF11，JF12，JF1n），该值对应的干扰机用于干扰雷达1。对雷达 2，计算干扰机 1、干扰机 2、干扰机 n 相应的干扰效果系数 JF21、JF22、JF2n，选取最大干扰效果系数 max（JF21，JF22，JF2n），该值对应的干扰机用于干扰雷达2。对雷达 p，计算干扰机 1、干扰机 2、干扰机 n 相应的干扰效果系数 JFp1、JFp2、JFpn，选取最大干扰效果系数max（JFp1，JFp2，JFpn），该值对应的干扰机用于干扰雷达p。在为雷达 x分配远距支援干扰飞机 y时，若远距支援干扰飞机 y已分配给其他雷达，则需判断雷达 x与该雷达对远距支援干扰飞机 y的总张角是否超过干扰波束宽度的1 2，若超过干扰波束宽度的1 2，则无法为雷达 x分配远距支援干扰飞机 y，需选择次大干扰效果系数的远距支援干扰飞机，且需作相同的分析；若未超过干扰波束宽度的1 2，则为雷达 x分配远距支援干扰飞机y。尹经禅：电子对抗中的干扰分配算法研究35现代电子技术2023年第46卷在所有远距支援干扰飞机分配完毕后，对干扰雷达数目小于4的每架远距支援干扰飞机，分析其干扰波束干扰已定雷达的情况下可否兼顾干扰附近的其他雷达，若可行，即其他雷达偏离干扰波束中心线的角度干扰波束宽度的1 2，则为远距支援干扰飞机指定兼顾干扰的雷达（干扰波束内所干扰雷达的总数不超过4）。注 1：若出现多个干扰效果系数最大值，则按干扰机 1、干扰机 2、干扰机 n 的顺序取最先出现的最大值。注2：若某干扰机某波段已有4个目标雷达，则选择下一个大干扰效果系数对应的干扰机。4 干扰分配的案例案例：我方 2架干扰机（G_1、G_2）掩护一架战斗机J1去攻击敌方导弹阵地，同时面临敌方 3部舰载雷达、7 部地面雷达和 1架预警机的探测威胁，敌我双方平台位置坐标点如图 5 所示，相应的战场态势如图 6 所示。为有效掩护我方战斗机J1，需为我方2架干扰机进行干扰目标分配。图5 敌我双方平台位置坐标点图6 敌我战场态势示意图敌我双方平台的位置坐标和其他参数如下：G_1：坐标（-30 km，30 km，6 000 m），干扰波束宽度30。G_2：坐标（-30 km，-30 km，6 000 m），干扰波束宽度30。J1：坐标（0，0，2 000 m）。敌预警机：坐标（150 km，10 km，10 000 m）。敌舰载雷达 1：坐标（100 km，40 km，10 m），波束宽度3，探测距离150 km。敌舰载雷达 2：坐标（110 km，0 km，10 m），波束宽度3，探测距离120 km。敌舰载雷达3：坐标（90 km，-20 km，10 m），波束宽度3，探测距离110 km。敌地面雷达 1：坐标（120 km，60 km，20 m），波束宽度5，探测距离130 km。敌地面雷达 2：坐标（120 km，40 km，20 m），波束宽度5，探测距离130 km。敌地面雷达 3：坐标（120 km，20 km，20 m），波束宽度5，探测距离130 km。敌地面雷达 4：坐标（120 km，0 km，20 m），波束宽度5，探测距离130 km。敌地面雷达 5：坐标（120 km，-20 km，20 m），波束宽度5，探测距离130 km。敌地面雷达 6：坐标（120 km，-40 km，20 m），波束宽度5，探测距离130 km。敌地面雷达 7：坐标（120 km，-60 km，20 m），波束宽度5，探测距离130 km。根据3.1节进行威胁等级系数计算，如表1所示。根据 3.2节，按威胁等级系数排列的目标雷达确定远距支援干扰飞机，如表2所示。由表 2可知，干扰机 G_2被分配用于干扰敌舰载雷达 1、敌预警机和敌地面雷达 3等 3个目标，干扰机 G_1被分配用于干扰敌舰载雷达 3、敌地面雷达 5和敌舰载雷达2等3个目标。干扰机 G_1 和干扰机 G_2 经过优化分配总共可有效干扰对战斗机J1威胁最大的6个目标，有效压缩敌方雷达的探测距离，掩护战斗机 J1 执行作战任务。若进一步增加干扰资源，利用相同的干扰分配算法，可得到相应的优化干扰方案。36第18期表1 威胁等级系数计算结果目标编号1234567891011目标敌预警机敌舰载雷达1敌舰载雷达2敌舰载雷达3敌地面雷达1敌地面雷达2敌地面雷达3敌地面雷达4敌地面雷达5敌地面雷达6敌地面雷达7威胁等级系数（TF）0.393 230.434 180.052 9080.250 4200.051 5670.093 9960.043 8360.093 9960.051 5670G_1干扰效果系数002.331 5e-160.041 6450002.553 5e-160.032 4170.054 9830.711 66G_2干扰效果系数0.141 770.062 653000.711 660.054 9830.032 4170000表2 远距支援干扰飞机分配表目标编号2147936108511目标敌舰载雷达1敌预警机敌舰载雷达3敌地面雷达3敌地面雷达5敌舰载雷达2敌地面雷达2敌地面雷达6敌地面雷达4敌地面雷达1敌地面雷达7威胁等级系数（TF）0.434 180.393 230.250 420.093 9960.093 9960.052 9080.051 5670.051 5670.043 83600G_1干扰效果系数000.041 645（分配）00.032 417（分配）2.331 5e-16（分配）00.054 9832.553 5e-1600.711 66G_2干扰效果系数0.062 653（分配）0.141 77（分配）00.032 417（分配）000.054 983000.711 6605 结 语在已有干扰资源条件下为有效干扰敌方雷达探测网，本文研究电子对抗中的干扰分配算法，提出一套有效的方法：首先计算敌雷达的威胁等级系数，根据威胁等级高低和干扰效果系数大小依次分配干扰资源，给出分配规则；同时给出一个干扰分配的案例，阐释了在具体案例中如何按算法进行干扰资源分配。本文就作战中的干扰分配问题进行了探讨研究，后续可进一步考虑更多的实际情况，做更进一步的优化研究，旨在使电子对抗中的干扰资源发挥最大作战效能，进而达到有效干扰敌方雷达探测网的目的。参考文献1 金鑫.信息化作战中电子对抗技术的探讨J.数字技术与应用，2015，33（11）：234.2 王朕，曹建亮.信息化条件下联合作战效能评估J.四川兵工学报，2009，30（4）：9193.3 ADAMY D L.电子战原理与应用M.王燕，朱松，译.北京：电子工业出版社，2013：35.4 周琳.雷达组网协同探测系统技术架构设计J.现代雷达，2020，42（12）：1923.5 余巍，罗江，李坤，等.基于指挥信息系统的火控雷达组网研究J.火力与指挥控制，2020，45（10）：7377.6 李海鹏，冯大政，周永伟，等.多基地雷达组网布站优化方法J.兵工学报，2021，42（3）：563571.7 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