電子系統(tǒng)中的抗干擾方法和原理

?在研究了現(xiàn)有幾種電子干擾效果評估準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上， 深入分析各準(zhǔn)則的自身屬性， 闡明功率準(zhǔn)則與信息準(zhǔn)則分別適用于壓制性干擾和欺騙干擾效果評估， 而概率準(zhǔn)則適用于某個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力評估， 以及在評估某系統(tǒng)自身性能時(shí)， 用效率準(zhǔn)則進(jìn)行評估比較優(yōu)越。

在復(fù)雜電磁環(huán)境中， 高技術(shù)電子對抗戰(zhàn)將成為未來戰(zhàn)爭的主體。干擾效果（ Jamm ing Effectiveness）評估是電子對抗作戰(zhàn)的核心問題， 也是電子對抗技術(shù)研究、電子對抗設(shè)備開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)， 對裝備作戰(zhàn)效能的客觀、準(zhǔn)確地估計(jì)， 以及改善其干擾性能或抗干擾性能具有重要意義。

電子對抗領(lǐng)域中的干擾效果是指： 在對其他電子系統(tǒng)進(jìn)行電子干擾后， 其電子裝置、電子偵查系統(tǒng)以及操作人員等受到間接或者直接損傷的程度綜合效應(yīng)。所以， 當(dāng)對某一電子系統(tǒng)進(jìn)行電子干擾時(shí)， 干擾效果能對被干擾電子系統(tǒng)所遭受到的損壞程度、干擾程度以及操作人員傷害程度進(jìn)行表征。在某一給定環(huán)境下， 將對方探測設(shè)備的鎖定概率降低到預(yù)期值之下， 或使預(yù)期給定的跟蹤誤差門限值小于實(shí)際設(shè)備的跟蹤誤差， 或?qū)?shí)際設(shè)備差錯率提高到給定門限值之上， 這種電子干擾被稱為有效干擾（ EffectiveJamming）。有效干擾能反映對某一電子系統(tǒng)進(jìn)行的干擾是否有效。

在對電子干擾效果進(jìn)行評估時(shí)， 已經(jīng)提出過多種干擾效果評估準(zhǔn)則， 如功率準(zhǔn)則、信息準(zhǔn)則、概率準(zhǔn)則和效率準(zhǔn)則 等， 這些準(zhǔn)則的提出都是根據(jù)不同干擾信號的類型以及被干擾電子系統(tǒng)的特點(diǎn)。

一些準(zhǔn)則根據(jù)不同干擾措施， 一部分則是根據(jù)抗干擾措施類型， 有些則是為了工程實(shí)用性強(qiáng)， 而一些則是理論性強(qiáng)， 也有準(zhǔn)則是針對全系統(tǒng)而提出的。然而， 目前還不存在統(tǒng)一認(rèn)可的準(zhǔn)則， 也沒有被廣泛接受的、并且在工程實(shí)際中能有效達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的評估準(zhǔn)則。這是因?yàn)楝F(xiàn)有的各種評估準(zhǔn)則都是根據(jù)電子對抗系統(tǒng)自身的屬性、工程目的， 以及實(shí)際工作的先驗(yàn)知識提出的。故各準(zhǔn)則都具有各自的觀點(diǎn)。

因此， 文中針對各個(gè)準(zhǔn)則進(jìn)行詳細(xì)分析和論述，闡明其各自屬性， 以及適用環(huán)境， 為實(shí)際電子對抗中， 選擇比較合適的評估準(zhǔn)則提供有效參考。

1 功率準(zhǔn)則與信息準(zhǔn)則

電子對抗研究者根據(jù)電子對抗系統(tǒng)中某些抗干擾措施的效率， 分別提出了功率準(zhǔn)則和信息準(zhǔn)。具體表現(xiàn)為對某電子對抗系統(tǒng)進(jìn)行有效壓制干擾， 或者使被壓制干擾的電子對抗系統(tǒng)獲得的信息中含有大量錯誤信息， 或者使其信息大量損失， 而造成獲取的有效信息不足。此兩種準(zhǔn)則通常用壓制系數(shù)來反映， 而壓制系數(shù)是指： 在電子對抗系統(tǒng)接收信息時(shí)， 其最小干擾信號功率門限與電子對抗信號的功率之比。

干擾信號對被干擾電子系統(tǒng)進(jìn)行干擾時(shí)， 造成其有效信息大量丟失， 體現(xiàn)方式主要有： 如信號產(chǎn)生偏差、信號被主動模擬、擾段信號傳輸、信號被覆蓋等。當(dāng)被干擾系統(tǒng)特性與干擾信號特性相符時(shí)， 被干擾系統(tǒng)的信息丟失量很大， 而當(dāng)被干擾系統(tǒng)特性與干擾信號特性不相符時(shí)， 被干擾系統(tǒng)的信息丟失量較少， 甚至干擾毫無效果。所以， 有效干擾是否具有意義要根據(jù)具體電子對抗類型判定。

功率準(zhǔn)則也稱為干信比準(zhǔn)則， 用壓制系數(shù)K s 表示， 其表征電子對抗系統(tǒng)被干擾時(shí)， 接收機(jī)輸入端所需要的最小干擾功率P j 與電子對抗系統(tǒng)輸入端目標(biāo)回波信號功率P s 之間的比值，即：

分析式（ 1）可知， 當(dāng)來自同一種干擾時(shí)， 由于壓制系數(shù)K s 越大， 表示有效干擾電子對抗系統(tǒng)的干擾信號功率P j 越大； 相反， 壓制系數(shù)K s 越小， 表示有效干擾電子對抗系統(tǒng)的干擾信號功率P j越小。因此，壓制系數(shù)K s 可以有效地反映出電子對抗系統(tǒng)的抗干擾能力， 其適用于壓制型干擾效果評定。

功率準(zhǔn)則是目前應(yīng)用最廣泛的一種抗干擾效果評估方法， 其特點(diǎn)如下：

（ 1）功率準(zhǔn)則反映對被干擾對象的干擾效果達(dá)到一定程度時(shí)， 所需要的最小干擾與信號之比， 如果將其用于評估對被干擾對象的干擾效果， 則顯得比較抽象， 不直觀。因此， 其更適用于評估被干擾對象的抗干擾能力。

（ 2）壓制系數(shù)K s 在實(shí)際工程應(yīng)用中的準(zhǔn)確測量具有相當(dāng)難度， 因此， 在實(shí)際工程應(yīng)用當(dāng)中， 利用功率準(zhǔn)則評估不太適宜（ 3）通常功率準(zhǔn)則適用于電子對抗系統(tǒng)的壓制性干擾效果評估。

從信息損失的角度來度量干擾效果則為信息準(zhǔn)則， 其基本思想是用干擾前后電子對抗信號中所含目標(biāo)信息量的變化來評估干擾效果。例如， 利用干擾前后電子對抗系統(tǒng)觀測空間的體積變化來評估干擾效果， 在一些電子干擾設(shè)備的戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)中， 干擾效果的指標(biāo)就是利用效率準(zhǔn)則提出的。

對壓制干擾來說， 信息準(zhǔn)則是用干擾信號的熵來評估其性能。干擾信號J 的熵H （ J ）定義為：

其中， Ji 為干擾信號的數(shù)值； J i 出現(xiàn)的概率用P i表示。

而干擾信號為連續(xù)分布函數(shù)時(shí)， 可用連續(xù)函數(shù)概率分布密度表示其熵：

分析以上兩式可知， 根據(jù)干擾信號在時(shí)域上的波形特性評估其性能的信息準(zhǔn)則， 也可應(yīng)用于欺騙性干擾的性能評估， 這也是信息準(zhǔn)則的最大特點(diǎn)。

2 概率準(zhǔn)則

在電子對抗系統(tǒng)中， 概率準(zhǔn)則是由電子干擾環(huán)境中完成給定任務(wù)的概率決定， 以評估電子對抗系統(tǒng)的抗干擾性能。該準(zhǔn)則反映了在沒有考慮具體抗干擾措施的條件下， 有干擾或者無干擾的方法下， 電子對抗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同一性能指標(biāo)的概率。在理想情況， 電子對抗系統(tǒng)的任何指標(biāo)都可以用概率準(zhǔn)則來評估， 然而共基準(zhǔn)值是指在無干擾的方法下， 實(shí)現(xiàn)同一性能指標(biāo)的概率。因此， 概率準(zhǔn)則就會存在以下兩個(gè)缺陷：

（1）在電子對抗系統(tǒng)中， 大多數(shù)性能指標(biāo)不但受到電子干擾環(huán)境影響， 而且它們都不是用概率形式直接表示，但也有例外， 如： 虛警概率、引導(dǎo)概率、識別概率等。

因此， 對于那些本來就不是用概率形式表示的指標(biāo)， 卻用受干擾之前實(shí)現(xiàn)的預(yù)定目的的概率來表示，就不恰當(dāng)了。所以也沒有直接觀測以上特性的性能指標(biāo)方便， 假如再用之前的性能指標(biāo)來表示這些性能指標(biāo)的概率大小時(shí)， 將會存在大量的數(shù)據(jù)處理工作， 造成難度加大。

（ 2）由大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得的概率指標(biāo)， 屬于統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。需要進(jìn)行大量可重復(fù)試驗(yàn)。然而， 但并不是所有試驗(yàn)都可以進(jìn)行重復(fù)操作。為滿足可重復(fù)試驗(yàn)這個(gè)條件， 需要花費(fèi)更多的時(shí)間和費(fèi)用， 給效果評估帶來相當(dāng)?shù)碾y度。

概率準(zhǔn)則也具有自身優(yōu)點(diǎn)， 與由電子干擾設(shè)備和被干擾設(shè)備本身屬性決定優(yōu)劣的功率準(zhǔn)則相比， 或者與只適用于評估干擾信號本身的信息準(zhǔn)則相比， 概率準(zhǔn)則將整個(gè)電子對抗系統(tǒng)與干擾效果結(jié)合起來， 并考慮了整個(gè)電子對抗系統(tǒng)的各個(gè)過程， 其效果的評估較詳細(xì)且全面， 適用于壓制干擾和欺騙干擾。故概率準(zhǔn)則是電子干擾系統(tǒng)中評估干擾效果較好的方法。

3 效率準(zhǔn)則

在采用有干擾和無干擾方式下， 比較被干擾電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同一指標(biāo)的不同， 以評估其干擾效果的準(zhǔn)則被稱為效率準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則的干擾效果是用在有干擾和無干擾方式下， 完成同一指標(biāo)的比值來表示的， 被干擾電子系統(tǒng)在無干擾方式下實(shí)現(xiàn)同一指標(biāo)的值將作為其比較基準(zhǔn)。

與概率準(zhǔn)則類似， 效率準(zhǔn)則是注重比較電子對抗系統(tǒng)在無干擾方式下實(shí)現(xiàn)同一指標(biāo)的比值η， 而不會考慮干擾電子系統(tǒng)的具體干擾方式：

其中， Wi0為無干擾情況下， 第i項(xiàng)指標(biāo)值； Wij為有干擾情況下， 第i項(xiàng)指標(biāo)值； n 為無該系統(tǒng)具有的抗干擾指標(biāo)項(xiàng)目數(shù)。

分析上式可知， 效率準(zhǔn)則相對于概率準(zhǔn)則， 其更容易， 也更直觀， 因?yàn)閃 的取值方式不需要變化，只需和原電子對抗系統(tǒng)指標(biāo)取值方式一樣， 而Wi0是電子對抗系統(tǒng)采用無干擾方式下的第i項(xiàng)指標(biāo)值， 只需測得電子對抗系統(tǒng)給定等級典型干擾方法相應(yīng)的第i項(xiàng)指標(biāo)值， 這樣就大大減少了評估的工作量和難度，在具體測量中， 均可采用現(xiàn)有各種工程測量手段， 如數(shù)據(jù)采集、工程檢測以及其他處理方法等。

電子對抗系統(tǒng)中， 采用有干擾方式時(shí)， 某一特征指標(biāo)與采用無干擾方式時(shí)同一指標(biāo)的比值用η表示。

電子對抗系統(tǒng)的抗干擾性能越好時(shí)， η值就表現(xiàn)的越大； 反之， 電子對抗系統(tǒng)的抗干擾性能越差，η值就表現(xiàn)的越小， 而電子對抗系統(tǒng)中的所有抗干擾指標(biāo)，都可以通過以上方式意義獲取。故η值表就與電子對抗系統(tǒng)中， 各個(gè)受到電子干擾程度的指標(biāo)一一對應(yīng)，這就形成一個(gè)相對一系列值的評估方法。

但仔細(xì)分析效率準(zhǔn)則的原理， 發(fā)現(xiàn)其也存在一些不足之處， 首先是比較基準(zhǔn)的不一致性， 即在無干擾方式下， 電子對抗系統(tǒng)測試出的指標(biāo)值就為其比較基準(zhǔn)， 且相對于原系統(tǒng)指標(biāo)值， 各Wi0指標(biāo)值存在一定變化。實(shí)際上該種相對值的變化對應(yīng)著采用有干擾和無干擾方式下， 電子對抗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同一指標(biāo)的變化范圍， 而對特定等級典型電子干擾方式中， 沒有直接表現(xiàn)出其抗干擾效果。

相對于上文幾個(gè)準(zhǔn)則， 效率準(zhǔn)則雖然具有并非對電子干擾系統(tǒng)的抗干擾效果進(jìn)行絕對值表示， 而是表現(xiàn)相對值的缺點(diǎn)， 然而其也具有很多優(yōu)點(diǎn)， 如工程實(shí)現(xiàn)容易、測定簡單、表現(xiàn)形式直觀等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)束語

研究了傳統(tǒng)電子干擾效果評估方法的基本思想和原理。闡明功率準(zhǔn)則適用于壓制性干擾效果評估， 信息準(zhǔn)則適用于欺騙干擾效果評估， 而當(dāng)要對某個(gè)電子對抗系統(tǒng)的抗干擾能力評估時(shí)， 應(yīng)采用概率準(zhǔn)則， 以及在評估某系統(tǒng)自身抗干擾性能時(shí)， 用效率準(zhǔn)則進(jìn)行評估比較優(yōu)越。