正文
組成和功能 一般由偵察感測設備、顯示操作設備和干擾執行設備,以及通信、指揮、控制等設備組成。較大的系統由若干分系統組成,各分系統具有一定的獨立工作能力和特定的功能。例如,一個在防空指揮所指揮下擔負防空任務的電子對抗系統(圖1),其區域協調中心接收來自雷達網的敵機位置情報,來自電子偵察設備的敵機載雷達技術參數、型號和載機型號的情報,以及來自通信對抗分系統的敵機通信情報。區域協調中心的計算機將上述情報綜合處理後,得出對抗決策。對抗方法是:雷達干擾分系統對敵機的轟炸瞄準雷達實施干擾,阻止其瞄準投彈或對低空入侵敵機的地形迴避雷達實施干擾,迫使敵機升高,便於防空武器射擊;通信對抗分系統對敵機的通信設備實施干擾,遮斷其空空聯絡和陸空聯絡;如敵機使用雷射制導炸彈,則由光電對抗分系統發出雷射照射告警,同時發射煙幕彈掩護地面目標;通過防空指揮所給防空武器指示主要威脅敵機的型號和位置,便於集中火力打擊主要目標。利用電子對抗直升機可提前發現低空入侵的敵機,其干擾範圍也比地面干擾設備遠。內部通信分系統則保證系統內部各設備與區域協調中心之間的信息(話音、數據、圖像)交換。 性能指標 表征電子對抗系統性能的主要指標是:①偵察、干擾的頻率覆蓋範圍;②靈敏度、功率和作用距離;③適應密集複雜信號的能力;④能同時對付的輻射源數量;⑤系統反應速度和自適應能力;⑥自然環境條件;⑦電磁兼容性;⑧重量和體積;⑨機動能力;⑩可靠性和可維護性。
性能最佳化 電子對抗系統的性能往往受安裝、使用、成本等條件的制約。運用系統工程理論,考慮各方面的因素,可以得出最佳方案。例如,用於作戰飛機自己的電子對抗系統,在重量和體積受限制的條件下,如何使系統性能最佳。當電子對抗系統性能最佳時,防禦效率為極小值。若電子對抗系統的性能指標 (如干擾功率、天線增益、偵收靈敏度、系統反應速度等)有x1,x2,…,xi,…,xm,共m個。當防禦系統的性能不變時,防禦效率E 就是xi的函式
E=E(x1,x2,…,xi,…,xm )
當然,電子對抗系統的重量W和體積V也是xi的函式W=W(x1,x2,…,xi,…,xm )
V=V(x1,x2,…,xi,…,xm )
重量和體積都受限制,即W(x)≤ W0
V(x)≤ V0
式中x為包括每個xi量綱的m縱列陣。問題就是在一定的重量和體積的條件下,對x求E的極小值。對應於一定的W1和V1,可能有若干個x,取E 為最小的x。若以W、V、E的直角坐標系來表示,各x點聯在一起便形成一個最低防禦效率曲面(圖2)。 若約束條件為W0和V0,則以W (x)= W0,V(x)=V0,求E為最小時的x,即為系統的最佳性能x。計算x。一般用動態規劃法,在某些條件下也可用拉格朗日待定因子法。這種方法能解決有m個未知數和m+n個條件的問題,其中m個條件由防禦效率函式對個別性能參數的偏導數為零時產生,而n個條件(例中n=2)則由約束項的函式等於最大約束值時產生。並注意二階偏導數必須全部大於零的條件。求函式F(x)的最小值
F(x)=E(x)-b【W(x)-W0】-c【V(x)-V0】
式中b和c為拉格朗日待定因子。可用按滿足下式的m+2個條件,求得 上例只考慮重量和體積兩個約束條件。因此,要解決m+2個聯立方程。如果有n個約束條件,則需解m+n個聯立方程。電子對抗系統的性能往往還受操作人員的技術水平、使用環境和敵方電子設備抗干擾的靈活性等條件的影響。因此,系統的最佳化問題實際上是非線性的。
博弈論的運用 在實際的電子對抗中,雙方在鬥爭中都在不斷地改變策略(干擾的性能和反干擾的性能)以爭取勝利。這就要用博弈論的方法解決。如電子干擾一方為A,電子設備一方為B,雙方策略的集合為
A={ɑ1,ɑ2,…,ɑi,…,ɑm}
B={b1,b2,…,bj,…,bn}
這樣,便構成雙方零和博弈。設A方的得益為 Gij(Gij可由實驗統計和機率計算求得),則形成m×n的博弈贏得矩陣G 在博弈過程中,A方選擇最佳干擾策略使Gij為最大,而B方選擇最佳反干擾策略使 Gij為最小。這種混合策略一般用疊代法求解。如博弈局數為N,V1為A方在前N局積累贏得中的最小值除以 N;V2為B方在前N 局積累輸掉中的最大值除以N。當N足夠大時,A方在博弈中總的得益即博弈值為V=(V1+V2)/2
電子對抗系統的動態性能可由V表征,V代表混合策略的博弈結果。博弈論的方法比純策略的自適應技術進了一步,可使某方在鬥爭中總的得益為最大,而總的損失為最小。
在論證一個新研製的電子對抗系統時,在一定的約束條件(重量、體積、價格等)下,選取各種ɑi值,使綜合效果(博弈值V)為最佳。此時的各 ɑi值即為電子對抗系統應具備的性能指標。
系統模擬 為了驗證電子對抗系統各方面的性能,除了對實物進行各種試驗外,還可以藉助於計算機和專用設備進行系統模擬。
電磁信號環境模擬 人工製造大量電磁信號,送入電子對抗系統,檢驗系統適應密集複雜信號環境的能力(見電子對抗信號環境)。
戰術模擬 首先選定戰術模型,設定己方電子對抗系統的性能和位置,敵方電子設備的數量、性能、部署位置和使用原則。然後,用數學模型描述對抗過程,計算在各種條件下電子對抗的成功機率。由於對抗過程十分複雜,涉及許多隨機現象,一般先用解析計算法找出影響計算結果的基本因素,然後制定模擬方案。當用解析計算法求解十分困難時,可用蒙特卡羅法求解。
電磁兼容性模擬 首先查清電子對抗系統周圍的電子設備情況,包括工作頻段、功率、靈敏度、工作體制和配置距離。再根據本系統的工作頻段、功率、靈敏度和工作體制,用數學模型和物理模型表示它們之間的相互影響。必要時,用實驗數據充實模型的參量。編制計算程式,通過各種設定條件的計算,可以比較正確地預報系統的電磁兼容能力。
發展趨勢 電子對抗系統已由人工操作的系統發展成為由計算機管理的自動化系統。電子對抗系統的發展趨勢是:
① 採用信道化、聲光、壓縮等新接收技術和多波束、相控陣、寬頻功率合成等新發射技術,使電子對抗系統在未來的複雜作戰環境中能夠實現及時截獲和快速反應,並具有同時干擾多個目標的能力。
② 工作頻率將擴展到毫米頻段,雷達對抗與光電對抗相結合,使系統具有對付微波、毫米波和光電複合制導武器的能力。
③ 微波單片積體電路和超高速大規模積體電路的運用,使系統能適應150萬脈衝每秒的密集信號環境、跟蹤數百個輻射源,而系統的重量和體積卻大大減小。
④ 更加自動化,不但具有自適應能力,而且具有決策能力,在複雜的電子對抗鬥爭中,自動選取最佳策略。
⑤ 積木化、模組化和一體化的設計思想將廣泛套用於電子對抗系統的研製,使系統依靠先進的硬體和豐富的軟體,能夠應付複雜多變的電子對抗鬥爭環境。
⑥ 系統工程的理論將進一步用於研製電子對抗系統的實踐,使系統的性能最佳、生命力最強、可靠性最高,而全壽命期費用則大大降低。
⑦ 輻射源定位與攻擊系統的精度和威力都會有更大的提高,在戰爭中將更多地使用摧毀性手段對付雷達和電台。
⑧ 在研製武器裝備時,將更多地考慮電子對抗的要求,新一代的“隱身”飛機和艦艇將會得到實際套用。
參考書目
希勒辛格著,《電子戰原理》,國防工業出版社,北京,1965。(R. J. Schlesinger, Principles of Electronic Warfare,Prentice Hall,Englewood Cliff,New Jersey,1961.)