通信對抗偵察技術

通信對抗偵察技術是通信對抗技術體系的組成部分。通信對抗,即通信電子戰,是電子戰的重要組成部分。通信對抗可以分為三個主要部分:通信電子進攻、通信電子防護和通信對抗偵察。通信對抗偵察指的是搜索、截獲、測量、分析和識別敵方通信目標輻射(或經反射、散射)的電磁信號以獲取其技術參數、方向和位置、類型及相關武器平台的屬性等情報資訊的過程。它包括通信對抗情報偵察和通信對抗支援偵察兩個方面。通信對抗情報偵察的目的是獲取敵方軍事、政治和經濟情報;通信對抗支援偵察的目的是獲取敵方通信系統的屬性、配置和技術參數,為通信干擾引導提供支援。

通信對抗偵察的主要技術有:

(1)偵察接收機的技術體制

通行偵察接收機有很多類型,而且隨著技術的進步,新體制、新類型仍在不斷湧現。概略說來,通信偵察接收機的技術體制主要有以下幾種:

①超外差接收技術 這是最經典、最具生命力、應用最普遍的一種通信偵察技術,具有高靈敏度、高選擇性和高動態範圍的特點,不僅廣泛應用於搜索接收機,也廣泛應用於監測接收機和引導接收機。

②中頻信道化接收機技術 這是超外差接受技術的一種變形,特點是具有快的搜索速度和高的截獲概率。

③數字信道化接收技術 數字信道化接收技術也稱數字式快速傅里葉變換(FFT)接收技術。它採用數字濾波器組,具有非常高的搜索速度和截獲概率,廣泛用於跳、擴頻通信偵察。其主要缺點是動態範圍不夠大,一般只有55~60分貝。

④壓縮接收技術 這是利用快速微掃本振實現頻率搜索,從而截獲偵察頻帶內的所有信號,通過色散延遲線壓縮,將目標信號的頻域特性轉換到時域進行測頻的一種接收技術。其特點是搜索速度快,但目前所能達到的動態範圍只有30~40分貝。

⑤聲光接收技術 這是利用聲光偏轉器(即布拉格小室)使入射光束受信號頻率調製發生偏轉,偏轉的角度與信號頻率成正比,用一組光檢測器件檢測偏轉之後的光信號,根據偏轉角度的不同就能達到測頻的目的。其特點是瞬時頻寬寬、搜索速度快,可實現全概率截獲信號,但動態範圍較小。

(2)截獲與分選

①常規通信信號的截獲與偵收 一般來講,在實施通信對抗偵察的時候,我們並不清楚敵方的通信信號是否已經出現,也不知道牠們會在什麼時候和什麼頻率上出現,所以要想偵收到敵方的通信信號就必須要經過「尋找」的過程。要找到目標的信號必須滿足如下四個條件:頻率要對準,方位要對準,時間要對準和信號強度要足夠。作為通信對抗偵察設備,其開機工作的時間都很長,所以時域的對準通常不會有什麼問題。但是,在空域和時域兩方面的要求綜合考慮的時候,時域的對準就要認真對待了。因為目標信號總是間斷工作的,在方位搜索過程中,方位對準的那一時刻,時域可能並未對準;而時域重合的時候,方位又對不準了。所以,千方百計地提高對目標信號的截獲概率,是通信對抗偵察設備首先要解決的問題。對此,解決的惟一辦法就是提高方位搜索速度。在短波和超短波波段,由於通信電臺和通信對抗偵察設備通常都使用弱方向性天線,所以方位搜索速度也不會成為問題。

頻域上的「尋找」方式,用得最多的是頻率搜索法,此外還有寬開守候法等。寬開守候法要求的裝備的代價比較高,所以用得不多。頻率搜索法的實質就是通過改變偵察接收機本振頻率的辦法來實現偵察接收機工作頻率的逐次掃掠。在掃掠過程中,一旦偵察接收機的工作頻率與目標信號頻率「碰撞」,信號便進入偵察接收機實現截收。

頻率搜索方式通常有單程式和往返式兩種。頻率變化規律有連續式和步進式兩種。連續式搜索的裝備電路簡單,但不便于數控;步進式搜索則可方便地實現數控。根據不同的偵察需要,步進式搜索可以做成等間距的頻率遞增或遞降搜索,也可以實施可預置的重點頻率的靈巧式搜索。現代的通信對抗偵察裝備幾乎都是數控步進式搜索的。

頻率搜索速度,即單位時間內工作頻率掃過的頻頻寬度或信道數。頻率搜索速度的選擇可依據下述原則進行:掃掠週期應不大於一個目標信號的平均持續時間,否則就有可能出現漏空;同時工作頻率掃過一個信道的時間應不小於偵察接收機的信道建立時間,即接收機中頻頻寬的倒數,否則將無法實現截獲。

②跳頻通信信號的截獲與分選 在戰場環境下,某一時刻同時工作的跳頻網臺以及常規定頻網臺可能有很多個。如果不能把常規定頻信號一一剔除,如果不能把跳頻網臺的工作頻率集一一分選,也就不能獲得真正全面的情報資訊。但由於跳頻通信信號的瞬時頻率是不斷地快速跳變的,所以截獲跳頻通信信號不像守候定頻通信信號那麼容易。

跳頻網臺的分選是以跳頻信號的分選為前提的。跳頻通信信號分選可以得到的主要技術參數有:信號頻率、信號的出現次數、信號電平、信號到達時間、信號駐留時間、跳頻速率以及來波方位等。常規定頻網臺的通信信號在一個頻率上出現的次數一般較多,信號的駐留時間一般也較長。根據這個特點可以從眾多信號當中把定頻信號剔除。同一個跳頻臺發出的跳頻通信信號,其頻率在頻率集中的分布比較均勻,固定跳速的跳頻通信信號駐留時間均勻相等,信號的結束與開始銜接準確,到達時間間隔均勻,來波方位固定不變。根據這些特點,就可以比較容易地實現非正交跳速固定的跳頻通信網臺的分選。正交跳頻網臺和隨機跳速的跳頻網臺的分選在技術上要比前者複雜一些,實用的分選技術在目前還都不夠成熟。在通信對抗偵察過程中,對調頻信號的資訊解調,目前還只能對模擬話音調製的跳頻信號,通過信號拼接和資訊解調實現資訊監聽。對數字調製的跳頻通信信號,資訊調解尚有困難,適用的技術尚在研究開發之中。

③直擴通信信號的檢測與截收 直擴通信信號的接收要求接收機中的本地擴頻碼與信號的擴頻碼嚴格同步,這一點對於對目標信號毫無先驗的通信對抗偵察接收機來說是沒有辦法做到的。所以,直擴通信信號的偵察十分困難。平方倍頻檢測法雖然技術實現比較簡單,可以測出信號載頻,但無法獲得其他技術參數;自相關檢測法在一種擴頻碼週期的情況下監測直擴信號比較方便,而在不知道擴頻碼週期的情況下,因為需要搜索,所以監測直擴信號的實時性就很差;譜相關檢測法對直擴信號有良好的監測性能,但計算量大,實時性差;倒譜檢測法與自相關檢測法差不多。這些方法在實踐當中均已有應用,但尚需進一步完善。

(3)參數測量技術

每一種通信信號都有許多技術參數。一組特定的技術參數表徵一個特定的通信信號。這些技術參數主要有:信號的中心頻率、信號電平、調製參數、頻頻寬度、電波極化方式以及傳輸速率、跳頻速率和頻率集等等。下面簡單介紹幾種主要常用的參數測量方法。

①信號中心頻率的測量:信號的中心頻率指的就是信號頻譜的中心頻率。一般來講,信號的中心頻率與信號的載頻是一致的,因為在這些情況下信號的頻譜都是對稱的。但也有些情況,如單邊帶信號,它的頻譜就是不對稱的,所測得的信號頻率就不等同於信號載頻。

信號中心頻率的測量方法用得最多的是快速傅里葉變換法。測頻的主要步驟是:首先,對接收機輸出的中頻信號采樣,經FFT處理後得到數字化信號平均頻譜;其次,計算信號頻譜的中心頻率;第三,果需要,再根據信號頻譜的中心頻率計算目標信號的載頻。

②信號頻頻寬度的測量:頻頻寬度的測量一般都在信號頻譜中心頻率測量結果的基礎上進行。從已測得中心頻率在信號頻譜中的位置起,分別向頻譜高低端逐個累加各頻譜分量的功率電平,當累加結果達到信號總功率的90%時,信號頻譜高低兩分量之間的頻率差就是頻頻寬度。

③信號電平的測量:由於到達偵察接收機輸入端的信號電平受諸多因素的影響,譬如電波傳播路徑參數的不穩定、環境干擾等等,所以測得信號的絕對電平值是不太可能的。實用的信號電平測量都是相對電平測量,通常採用測量自動增益控制電壓的方法進行。

④跳頻速率的測量:跳頻速率是指在單位時間內跳頻通信信號的載頻改變的次數。因為跳頻電臺的工作頻率是在頻率集的各個頻率點上隨機跳變的,因此不能用定頻守候的辦法測量跳頻速率。對於固定跳頻通信信號,通常都是通過測量各個頻率點上信號的到達時間,然後根據信號駐留時間相等的原則算出目標信號的跳頻速率。非固定跳速的跳頻通信信號的跳頻速率測量比較困難。

(4)信號特徵的識別

所謂信號特徵是指信號的資訊內容、信號的技術參數以及通聯特徵的總和。但是,由於現代通信技術的飛速發展,通信信號資訊內容的截獲已經變得越來越困難。因此通信情報偵察越來越趨向于技術偵察。也就是說,情報資訊的獲取越來越依靠對資訊的技術特徵和通聯特徵的偵察。信號的技術特徵包括頻域內的工作頻率、信號頻寬、頻譜結構,時域內的波形特徵、傳輸速率、跳頻速率,空域內的來波方位、電波極化,調製域的調製參數以及目標信號的細微特徵等。信號的細微特徵中也包含有多方面的內容,如信號載頻的準確度和穩定度、語音信號的語音特徵、信號的伴生雜散電平等。細微特徵是信號的第二類技術特徵。依據一般的技術特徵可以對目標信號進行宏觀的網臺區分,而細微特徵的提取也並不是一件很容易的事情,許多方面仍在研究之中。

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