电子战基本原理 (2008 年度畅销榜NO.6950 )

在当前和可预见的未来，在武装力量的诸兵种中，电子系统作为并将继续作为部队和武器 (军事装备)控制系统的基础。虽然电子系统可以确保武器在战役和战术级上的高指标，但同时它也是控制系统中最为脆弱的因素之一，因为电子系统释放的辐射使它易于被检测出，并遭到技术方法(如电子战系统)的对抗。电子战早期的战例可追溯到二战期间英国轰炸机与纳粹防空部队之间的战斗。随着电子战系统和技术的性能的提高，海湾战争后，电子战不仅被看成作战行动和战斗的支援措施，而且还被视为支撑作战行动和战斗的手段。
作者以系统的方法，首先向读者介绍了电子战的基本原理，接着分析了电子战作战行动的各种类型，提出了电子系统的数学模型。此外，还运用集中服务理论和自动控制系统的理论介绍了控制防空部队和武器的自动化系统的数学模型；运用信息论的方法和统计无线电技术，建立了干扰信号的模型；运用信息、能量、作战行动和战术以及军事及经济方面的参数，定义了干扰信号，电子战系统和技术的有效性指标。最后，又就降低飞行器的可探测性和改变环境电磁特征的问题做了评述。

第1章 电子战作战行动的目标
1.1 电子战作战行动的目标概述
1.2 作为电子战目标的电子系统的数学模型
1.3 控制防空部队自动化系统(电子战目标)的数学模型
1.4 控制防空武器的自动化系统(电子战目标)的数学模型
参考文献

第2章 电子干扰信号和系统及技术的数学模型
2.1 电子干扰的基本要素概述
2.2 干扰信号的数学模型
2.3 干扰系统的干扰技术的数学模型
参考文献

第3章 电子战的效能评估标准
3.1 评估标准的基本特征
3.2 电子进攻作战干扰信号和系统及技术的信息
3.3 电子干扰信号及技术的能量效能标准
3.4 电子战的作战动作和战术效能标准
3.5 电子战的军事和经济效能标准
参考文献

第4章 雷达的有源干扰—干扰方程
4.1 基本概念
4.2 对单基雷达实施有源干扰的干扰方程(一般情形)
4.3 化简干扰方程为正则形式—确定信息损失的方法
4.4 对各种雷达实施有源干扰时的干扰方程细节
4.5 基于有限的信息品质指标的遮蔽式雷达干扰的分析—干扰方程在电子环境分析中的作用
参考文献

第5章 雷达的无源干扰与有源-无源干扰—干扰方程
5.1 无源干扰的种类—箔条
5.2 箔条云的形成动态和统计特性
5.3 使用无源干扰的雷达干扰方程—非相干雷达干扰系数
5.4 对相干脉冲雷达实施无源干扰时的干扰系数
5.5 无源干扰的性能—所需箔条数量的确定
5.6 有源—无源干扰
参考文献

第6章 雷达假目标和诱饵
6.1 雷达假目标和诱饵的类型与各种电子战装备器材
6.2 雷达假目标和雷达诱饵的模拟参数
6.3 增加雷达假目标和诱饵RCS的方法
6.4 热诱饵
6.5 拖拽和发射诱饵的应用
6.6 诱饵发射时间的选择
参考文献

第7章 降低飞行器可探测性及改变环境电磁特征的方法
7.1 决定问题复杂性的因素—降低飞行器热可探测性的可行性
7.2 研发具有低雷达可探测性的飞行器的现代技术
7.3 降低飞行器天线雷达可探测性能的潜力—干扰天线的最佳增益
7.4 改变周围环境电特性的方法
参考文献

在当前和可预见的未来，在武装力量的诸兵种中，电子系统作为并将继续作为部队和武器(军事装备)控制系统的基础。在防空部队中，雷达可收集空中态势的信息，还可确保对空目标的武器引导。 空军高精度武器(HPW)设施，包括合成天线雷达(SAR)和精确卫星无线电导航系统，可探测几百公里外的外形尺寸很小的陆基目标，并能以数量级为几米的均方根误差(MSE)测定目标的坐标，从而允许在大纵深上向敌军的作战编队发起大规模攻击[1]。 在武装力量的其他兵种中，通过采用适当电子系统来提高武器效能的类似范例，我们还可以举出一些。 虽然电子系统可以确保武器在战役和战术级上的高效能，但它也是控制系统中最为脆弱的因素之一，因为电子系统释放的辐射使它易于被检测出，还易于遭到技术方法(如电子战系统)的对抗。 军事工程领域中的这种斗争、措施和反措施的辩证发展，导致了电子战的诞生。虽然最初电子战只被当做是一种战役和战术级的支援措施，但后来逐渐发展成为支撑作战行动的重要因素。 目前，给电子战下的定义为：冲突双方为了探测和电子攻击敌方部队和武器控制系统，包括高精度武器以及保护已方电子系统和其他目标免于被技术侦察(电子情报行动，ELINT)、人为干扰和自然干扰，而采取的一系列措施和行动。免于被自然干扰含有确保电磁兼容性(EMC)。 电子进攻可通过以下方法实现： ·人为干扰(有源干扰、无源干扰、假目标)； ·减少雷达和热源的可检测性； ·改变环境(电磁波的传播环境)的电特性。 和其他类型的技术情报相互作用[2]的ELINT，必须解决两个问题：1)探测和分析敌方电子系统的辐射，以对敌电子系统进行干扰；2)在电子战的动态过程中，为了改善我方电子系统的电子防御能力，对敌方的干扰辐射进行探测和分析。 实施ELINT的另外一个目的是收集信息来源，以用于今后开发和合成特定干扰环境中的电子系统的最佳结构和算法。用多种手段从ELINT和其他技术侦察系统所获得的信息为建立计算机数据库和知识库打下基础，而敌我双方的电子战系统和电子防御(抗干扰及抗截获ELINT)的控制系统的组成部分之一便是计算机数据库和知识库。 攻防系统之间的动态斗争过程，辩证地促成了电子战的问世。在下面这个战例中，我们以二战期间英国轰炸机与纳粹德国防空力量的战斗来说明这种关系。 英德空战之前，只有使用单台设备进行干扰的战例，但从本质上讲，这既不是大规模的也不是有组织的，并没有导致作战行动在战术上发生质的变化。英国轰炸机首次大规模使用无源干扰是在1943年6月24日对汉堡发动的夜间空袭，并在此后的空袭中继续有组织地使用这种手段。干扰目标是Wiirzburg炮瞄雷达站，该站所发射的信号波长约为50cm。在此例中，无源干扰由人工投放波长为25cm(即约等于雷达波长的一半)数量级的锡箔条(偶极子)组成。由于使用了无源干扰，英国轰炸机在几个月内的损失减少了大约一半。在首次运用干扰之前，英国人对干扰目标进行了长时间的侦察。在轰炸机的损失达到忍无可忍的情况下，这才横下决心使用干扰。 干扰如此高效，在很大程度上归功于所选的对付Wiirzburg雷达的波长。直到战争的后期，Wiirzburg雷达才修改了有关电路以对抗无源干扰，但改变波长的可能性就没有了。1943年10月，美国轰炸机采用有源干扰对W'tirzburg雷达实施地毯式的干扰，由于Wiirzburg雷达不可能变更载波频率，美机的轰炸效果非常好。 二战期间和战后的最初几年可被认为是电子战系统和技术发展的初始阶段。 按照辩证的规律，电子战系统和技术后来不断发展着。而且，斗争的一方是雷达，另一方是电子战系统。雷达和电子战系统两者在结构和算法上的重大变革大致可分为四个阶段：20世纪50年代，为了对付用快速变频(快速改变载波频率)的非相干雷达以及采用脉冲对消技术构成的抗干扰装置，在干扰机中引入了电子变频，开发了投放金属箔条的专用设备。 在20世纪60年代以及70年代前5年，出现了能滤除无源干扰的脉冲相干雷达，并可克服地表反射的电磁波，探测低空飞行的飞机。通过将幅度提高约一个数量级以增加特别的潜能和迅速改变载波频率，可抵御有源干扰侵入雷达。电子战系统也发生了相应的演变。 在20世纪70年代的后5年和80年代之初，出现了可用两种模式工作的雷达：以窄带信号工作的脉冲相干模式和以宽带信号工作的大基底脉冲相干模式。增大基底能够相应地增加雷达潜能。使用两种模式可使敌方难以有效地组织有源和无源干扰。在窄带模式中，宽带干扰的效能被削弱，而宽带模式又能将窄带干扰的效能减小。电子战系统和技术也做了相应的改变。 电子战第四个阶段，除了高精度武器系统的出现为特征之外，还体现在使用了适应干扰环境的相控阵雷达，供信号处理用的多路切换器以及通过转换形成类噪声信号(NLS)来降低雷达辐射的可检测性。 电子战系统和技术的性能在提高，因此，大量使用这些系统变得很普遍。海湾战争后，电子战不仅被看成作战行动和战斗的支援措施，而且还被视为支撑作战行动和战斗的手段。 在本专著的第一部分，我们按照系统的方法，向读者介绍了电子战的基本原理。接着分析了电子战作战行动的各种类型，提出了视为电子战目标的电子系统的数学模型，包括最佳探测器和雷达跟踪器的数学模型、无线电通信系统和导航系统的最佳接收数学模型，以及识别方案模型。 运用集中服务理论(the mass service theory)和自动控制系统的理论，我们还介绍了控制防空部队和武器的自动化系统的数学模型，该系统是电子战的打击目标。 运用信息论的方法和统计无线电技术，建立了干扰信号的模型。使用博弈论和统计学解释了干扰及干扰系统和技术的理论要点。 运用信息、能量、作战行动和战术以及军事及经济方面的参数，定义了干扰信号、电子战系统和技术的有效性指标。开发并介绍了有源雷达干扰走廊的计算方法，以及根据能量准则确定的各种抗干扰级别(即信息稳定度)；开发并介绍了根据同样的能量准则而确立的用于各种无源干扰以及有源—无源干扰的雷达干扰走廊的计算方法；此外，还对使用假目标、雷达诱饵和热诱骗的干扰方法进行了分析。 其次，就降低飞行器的可探测性和改变环境电磁特征的问题也做了评述。 笔者计划出版该专题的第二卷，拟名《电子战技术和电子情报》(EW Techniques and Electronic Intelligence)。在该卷中，我们打算对下列问题进行分析： ·对无线电通信系统和无线电导航系统的干扰； ·用于防空部队控制中的干扰雷达的技术和效能； ·用于武器控制系统中的干扰雷达的技术和效能； ·掩蔽单架飞机时的干扰技术和效能； ·在无线电电子战中的ELINT方法。