電子戰(zhàn)及電子支援措施（ESM）

第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，雷達(dá)和電子對(duì)抗技術(shù)都得到了很大的發(fā)展?，F(xiàn)代軍事行動(dòng)在很大程度上依靠用于監(jiān)視、武器控制、通信和導(dǎo)航的電磁（EM）系統(tǒng)；如下圖所示。因此使用和控制 EM 頻譜至關(guān)重要。

圖源自網(wǎng)絡(luò)

電子戰(zhàn)（EW）是利用電磁能量削弱、“致盲”雷達(dá)的軍事行動(dòng)。其依賴電子情報(bào)（ELINT）設(shè)備捕捉雷達(dá)發(fā)射的電磁信號(hào)，在相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行信息排序分類，然后把信息用于解讀捕捉到的雷達(dá)信號(hào)，了解雷達(dá)系統(tǒng)的特性，最后編制對(duì)抗雷達(dá)的行動(dòng)。

電子戰(zhàn)由兩大部分構(gòu)成：電子支援措施（ESM）和電子對(duì)抗措施（ECM）。事實(shí)上，電子戰(zhàn)以減弱雷達(dá)能力為目的。而雷達(dá)以能在電子戰(zhàn)條件下成功實(shí)現(xiàn)功能為目標(biāo)；這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)依賴于電子反對(duì)抗措施（ECCM）。

電子支援措施（ESM）是 EW 的一部分，包括對(duì)輻射電磁能的搜尋、截獲、定位、記錄和分析等行動(dòng)，即電子偵察。因此，ESM 是電子戰(zhàn)的信息源，可為進(jìn)行 ECM、威脅檢測(cè)、告警及逃逸提供所需的 EW 信息。

電子對(duì)抗措施（ECM）是EW的一部分，其功能是阻止或削弱雷達(dá)對(duì)電磁頻譜的有效運(yùn)用。電子反對(duì)抗措施（ECCM）是雷達(dá)采用的一系列措施，在敵方使用 EW 情況下，仍能確保雷達(dá)有效地運(yùn)用電磁頻譜。

電子支援措施（ESM）

ESM 通常包括若干檢測(cè)和測(cè)量接收機(jī)以及專門(mén)用于截獲雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的實(shí)時(shí)處理器。對(duì)某些特定輻射源的識(shí)別是基于 ELINT 比較的。

輻射源位置可通過(guò)某些方法得到，如單個(gè)平臺(tái)順序方位測(cè)量的三角測(cè)量、到達(dá)時(shí)間差（DToA）或雙曲線定位以及相位差變化率（PDR）等。數(shù)字接收機(jī)技術(shù)及信號(hào)處技術(shù)的極大發(fā)展，使用諸如到達(dá)波時(shí)頻差之類的技術(shù)將提高單個(gè)和多個(gè)平臺(tái)的空間定位；這將使得 EW 可用于提示目標(biāo)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)。

雷達(dá)截獲依賴于對(duì)雷達(dá)發(fā)射的脈沖或連續(xù)波（CW）信號(hào)的接收和測(cè)量。ESM 操作的作戰(zhàn)場(chǎng)景通常是脈沖信號(hào)，其大小是個(gè)脈沖/秒（pps）。下圖為某信號(hào)偵察機(jī)。

ESM 測(cè)量出每個(gè)被檢測(cè)脈沖的中心頻率、幅度、脈寬、到達(dá)時(shí)間（ToA）和方向，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，然后打包成一個(gè)脈沖描述字（PDW）。接著 PDW 信息串被送往脈沖分選處理器，該處理器將其分檢成屬于不同輻射源的信號(hào)并識(shí)別出其脈沖重復(fù)間隔（PRI）值及調(diào)制規(guī)則（隨機(jī)抖動(dòng)、參差、切換）。再與輻射源數(shù)據(jù)庫(kù)作進(jìn)一步對(duì)比，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)包含每個(gè)輻射源的特征參數(shù)的范圍（頻率、脈寬、PRI）、相關(guān)的捷變模式（隨機(jī)、參差等）、天線掃描方向圖形狀及掃描周期以產(chǎn)生帶識(shí)別評(píng)分的輻射源清單。

ESM 接收機(jī)一般用于控制 ECM 的部署和運(yùn)行；ESM 與 ECM 間的聯(lián)系通常是自動(dòng)的。單個(gè)所接收的雷達(dá)脈沖信號(hào)由許多可測(cè)量的參數(shù)表征。

設(shè)計(jì)分檢系統(tǒng)時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)的可用性、分辨率和精度必須全部加以考慮，這是因?yàn)樗捎玫奶幚矸椒ㄒ蕾囉诂F(xiàn)有的參數(shù)數(shù)據(jù)組。顯然，參數(shù)測(cè)量的分辨率和精度越高，脈沖分選處理器完成任務(wù)越有效。

但是，從 ESM 系統(tǒng)外部（如多路徑）、ESM 系統(tǒng)內(nèi)部（如定時(shí)限制、接收期間的靜止時(shí)間）以及從成本效率考慮等，對(duì)測(cè)量過(guò)程有限制。

由于目標(biāo)方向在脈沖間不變化，到達(dá)角是實(shí)現(xiàn)有效分檢的最重要的分類參數(shù)。因此，為了既達(dá)到 360° 空間覆蓋，又獲得基于脈沖的到達(dá)角測(cè)量，常采用比幅單脈沖天線或多基干涉測(cè)量（比相）系統(tǒng)。比幅單脈沖天線如下圖所示。

圖源自網(wǎng)絡(luò)

載頻是用于分檢的第二個(gè)最重要的脈沖參數(shù)。普通的頻率測(cè)量方法是利用搜索式超外差接收機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是具有高的靈敏度和好的頻率分辨率以及對(duì)附近輻射源干擾的抗干擾性強(qiáng)。

然而，與旋轉(zhuǎn)定向測(cè)量系統(tǒng)相似，這種接收機(jī)的截獲概率低。如果發(fā)射脈沖是頻率捷變的（隨機(jī)變化的），或者是頻率跳變的（按規(guī)則變化的），情況將更壞。

一種允許用于寬帶頻率測(cè)量的常用方法是基于干涉測(cè)量設(shè)備上的，這些設(shè)備可提供高精度瞬時(shí)頻率測(cè)量并能抗低強(qiáng)度的信號(hào)干擾。

在寬瞬時(shí)頻帶超外差接收機(jī)后接一組相鄰接收機(jī)通道組，可提供更高的靈敏度和更高的截獲概率?，F(xiàn)在首選的方法是數(shù)字接收機(jī)，它集成了寬帶譜分析和一些后處理功能，如脈內(nèi)調(diào)制測(cè)量和波形編碼偵察。

由于多路徑傳輸所導(dǎo)致的嚴(yán)重惡化，脈寬是一種不可靠的分類參數(shù)。多路徑傳輸會(huì)使脈沖包絡(luò)嚴(yán)重畸變，如脈沖出現(xiàn)長(zhǎng)的拖尾，脈峰位置甚至?xí)a(chǎn)生偏移。

脈沖的 ToA 可取為信號(hào)超過(guò)某一門(mén)限的瞬間，但是在有噪聲和畸變存在時(shí)，這是一種結(jié)果多變的測(cè)量值。盡管如此，ToA 常用于測(cè)量雷達(dá)的 PRI。

脈沖幅度取為其峰值。動(dòng)態(tài)范圍必須至少考慮信號(hào)幅度波動(dòng)和掃描方向圖起伏三個(gè)數(shù)量級(jí)的變化。實(shí)際上，60dB 的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍看來(lái)為最小值，在許多應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)更大。幅度測(cè)量（與ToA一起）可用于獲取輻射源的掃描方向圖。

雷達(dá)截獲系統(tǒng)的分類基于它們提供的電子環(huán)境的表征類型。雷達(dá)告警接收機(jī)（RWR）用做一種機(jī)載設(shè)備時(shí)，通過(guò)座艙顯示器向飛行員通告敵方導(dǎo)彈上有制導(dǎo)雷達(dá)之類所構(gòu)成的威脅的存在和相對(duì)的方向。戰(zhàn)機(jī)傳感器圖如下圖所示。

圖源自網(wǎng)絡(luò)

雖然單程傳播與雙程傳播相比具有作用距離的優(yōu)勢(shì)，這使得雷達(dá)能截獲比自身的平臺(tái)探測(cè)距離更遠(yuǎn)的距離來(lái)的信號(hào)，但是搜索雷達(dá)不是這些系統(tǒng)的主要目標(biāo)。要求靈敏度值的范圍是 -38～-60dBm（相對(duì)于全向同性的 dBmW）。

ESM 是復(fù)雜的系統(tǒng)，通常具有產(chǎn)生其部署區(qū)域內(nèi)完整電子作戰(zhàn)等級(jí)畫(huà)面的能力以及告警功能。這類系統(tǒng)可探測(cè)和分析輻射源波形與掃描模式。對(duì)工作環(huán)境偵察的反應(yīng)時(shí)間可能小于 10s，雖然危險(xiǎn)輻射源和告警功能要求更快的響應(yīng)。要求的靈敏度范圍為 -55dBm 到好于 -80dBm。

ELINT 系統(tǒng)與 ESM類似，但可能不要求100％ 的截獲概率。反應(yīng)時(shí)間可能為幾分鐘或幾小時(shí)。其目的不是在工作環(huán)境中輻射源一打開(kāi)就探測(cè)到，而是提供輻射源的詳細(xì)特征為 RWR 和 ESM 系統(tǒng)產(chǎn)生識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)。ELINT 系統(tǒng)的靈敏度可能達(dá)到 -90dBm，但它們不需要提供 360° 監(jiān)視，并且它們可以用幾個(gè)定向天線達(dá)到這樣的性能。

RWR 探測(cè)雷達(dá)輻射的距離主要受其接收機(jī)靈敏度及雷達(dá)輻射功率的影響。可以通過(guò)基本的單程信標(biāo)方程計(jì)算告警距離，方程提供在RWR處的信噪比（SNR）。此信噪比為

式中，是雷達(dá)輻射功率；是RWR到雷達(dá)的距離；是雷達(dá)發(fā)射天線增益；是RWR的接收天線增益：是雷達(dá)波長(zhǎng)；是RWR的總系統(tǒng)噪聲功率；是損耗。該上式是計(jì)算 RWR 性能的基礎(chǔ)。

需注意 RWR 的探測(cè)距離反比于，而雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)檢測(cè)距離反比于，因此，RWR 可在遠(yuǎn)大于雷達(dá)本身探測(cè)距離的地方探測(cè)到輻射的雷達(dá)。

在雷達(dá)與截獲接收機(jī)的對(duì)抗中，雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)在于使用匹配濾波器，這是截獲接收機(jī)無(wú)法復(fù)制的（它不知道準(zhǔn)確的雷達(dá)波形），而截獲接收機(jī)卻有的距離優(yōu)勢(shì)，這是單程對(duì)雙程雷達(dá)傳播帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。為了贏得“看得見(jiàn)但不被看到”這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，雷達(dá)應(yīng)用低截獲概率。

－The End －

審核編輯 ：李倩