汲雪飛，王振楠，那丹彤

（裝甲兵技術(shù)學院電子工程系，吉林長春 130117）

復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對抗仿真訓練系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

汲雪飛，王振楠，那丹彤

（裝甲兵技術(shù)學院電子工程系，吉林長春 130117）

針對當前裝甲部隊開展復(fù)雜電磁環(huán)境下通信對抗實裝訓練面臨的諸多難題，提出開發(fā)一套復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對抗模擬訓練系統(tǒng)。在系統(tǒng)分析裝甲通信面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境威脅及裝甲通信對抗一般過程的基礎(chǔ)上，設(shè)計系統(tǒng)的功能需求及成員結(jié)構(gòu)關(guān)系，并通過基于HLA的分布式仿真技術(shù)將其具體實現(xiàn)。系統(tǒng)具有較好的擴展性和重用性，滿足裝甲部隊開展訓練需要。

復(fù)雜電磁環(huán)境；通信對抗；仿真訓練系統(tǒng)；HLA

裝甲通信是裝甲部隊遂行軍事任務(wù)的重要環(huán)節(jié)，是保證各級作戰(zhàn)指揮通暢順利的前提。當前，裝甲通信設(shè)備面臨的戰(zhàn)場電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，迅猛發(fā)展的電子干擾技術(shù)更是戰(zhàn)場裝甲通信的致命威脅。因此，采取有效的技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)手段，抵御敵方電磁干擾威脅，保證復(fù)雜電磁環(huán)境下的正常通信，成為當前裝甲部隊所面臨的重要訓練科目和研究課題。針對目前部隊需求和普遍存在的問題，筆者提出設(shè)計一種可擴展的、主要用于復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對抗演練的仿真訓練系統(tǒng)，詳細分析了該系統(tǒng)的功能及成員組成，并通過基于HLA下的分布式仿真技術(shù)將其具體實現(xiàn)。

1 裝甲通信及對抗的一般過程

分析裝甲通信所面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)成要素，是設(shè)計實現(xiàn)仿真電磁環(huán)境的基礎(chǔ)。通過對裝甲通信受電磁輻射影響因素分析［1］，總結(jié)裝甲通信所面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境的主要構(gòu)成要素如圖1所示。

1．1 通信過程

在復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信的示意圖如圖2所示。

其一般過程是：通過設(shè)置通信參數(shù)，電臺A與電臺B建立通信聯(lián)系；進行通信時，其中一方發(fā)射語音信號而另一方接收，接收電臺將該信號解調(diào)并輸出語音。在此過程中，復(fù)雜電磁環(huán)境所產(chǎn)生頻率、強度各異的多種電磁信號也一并被接收天線接收，如果不進行濾波的話，這些電磁信號會隨語音信號一起被解調(diào)然后輸出，在輸出端可表現(xiàn)為多種類型的噪聲，影響通信質(zhì)量。

1．2 對抗過程

同樣，在復(fù)雜電磁環(huán)境下進行裝甲通信對抗的示意圖如圖3所示。

圖1 裝甲通信所面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)成

圖2 復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信示意圖

圖3 復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對抗示意圖

其一般過程是：在進行上述通信時，如果有干擾設(shè)備對通信過程進行干擾，干擾信號進入接收電臺，會進一步嚴重降低通話質(zhì)量，甚至導(dǎo)致通信中斷；對此，可采取必要的干擾對抗措施，使干擾的影響降低甚至失效，保證通信的暢通。

2 系統(tǒng)的設(shè)計思路

2．1 功能分析

綜合考慮上述內(nèi)容和對當前部隊開展復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對抗訓練的需求分析，該仿真系統(tǒng)全程模擬電臺通信及對抗的流程，并支持系統(tǒng)成員的擴展和重用，其具備的主要功能包括：

1）通過計算機仿真技術(shù)，模擬復(fù)雜電磁環(huán)境生成，逼真模擬電臺通信、干擾實施及對抗的現(xiàn)實流程；

2）圍繞訓練內(nèi)容，制定通信對抗訓練計劃，根據(jù)計劃設(shè)置參訓裝備及其位置，并能根據(jù)訓練進度實時進行導(dǎo)調(diào)；

3）系統(tǒng)根據(jù)部隊訓練規(guī)模和需要對系統(tǒng)規(guī)模和功能成員進行擴展。

2．2 成員結(jié)構(gòu)［2－4］

基于系統(tǒng)的功能分析，將系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)劃為前臺成員和后臺成員兩大部分，其中，前臺成員主要用于系統(tǒng)模擬功能刻畫以及戰(zhàn)場電磁態(tài)勢顯示等；后臺成員主要用于系統(tǒng)成員控制、維護和數(shù)據(jù)、信息的底層交互等。

前臺成員主要包括：電臺成員、干擾成員、態(tài)勢顯示成員和技、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)調(diào)成員；

后臺成員主要包括：系統(tǒng)管理與維護成員、復(fù)雜電磁環(huán)境生成與控制成員和數(shù)據(jù)庫成員。根據(jù)不同成員的參數(shù)、功能和成員間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，設(shè)計其成員結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對抗仿真訓練系統(tǒng)的成員結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)

3．1 軟件實現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計思路及系統(tǒng)仿真需求，仿真系統(tǒng)采用基于HLA的分布式仿真技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)［5－6］，其軟件體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。

該結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)抽象為符合HLA規(guī)范下的裝甲通信對抗聯(lián)邦，將成員間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系抽象為聯(lián)邦對象間的公布－訂購關(guān)系，所有成員都通過規(guī)范的接口與聯(lián)邦運行底層支撐環(huán)境－RTI連接，將數(shù)據(jù)交互過程統(tǒng)一在RTI上實現(xiàn)。采用VC＋＋編程開發(fā)各成員，其中態(tài)勢顯示成員還使用了Map X控件技術(shù)進行地圖及電磁態(tài)勢圖上相關(guān)元素的開發(fā)。

3．2 硬件支撐

根據(jù)軟件應(yīng)用目的和系統(tǒng)運行需要，采用局域網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)硬件環(huán)境搭建，其硬件結(jié)構(gòu)如圖6所示。其中，各成員分別由搭載相應(yīng)功能軟件的計算機實現(xiàn)，所有成員及RTI服務(wù)器通過網(wǎng)線與交換機連接；進行數(shù)據(jù)交互時，數(shù)據(jù)流經(jīng)網(wǎng)線送至交換機再統(tǒng)一傳輸至RTI服務(wù)器，由RTI根據(jù)預(yù)先設(shè)置的公布－訂購關(guān)系，將數(shù)據(jù)送至對應(yīng)成員。這樣，保證了數(shù)據(jù)交互規(guī)范有序進行，并節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)流量，避免網(wǎng)路堵塞，提高了傳輸效能。

圖5 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

圖6 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

3．3 工作流程

系統(tǒng)的概略工作流程如圖7所示。其中，系統(tǒng)管理與維護成員負責仿真聯(lián)邦的創(chuàng)建、仿真步長推進、仿真成員管理、仿真開始／暫停／結(jié)束以及仿真聯(lián)邦的注銷；復(fù)雜電磁環(huán)境生成與控制成員和態(tài)勢顯示成員分別負責戰(zhàn)場電磁環(huán)境和態(tài)勢顯示的初始化及更新；各前臺功能成員直接參與通信對抗訓練過程，通過RTI進行數(shù)據(jù)實時交互，及時更新屬性。另外，在系統(tǒng)仿真過程中，可以通過復(fù)雜電磁環(huán)境生成與控制成員和態(tài)勢顯示成員調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)的重用和仿真歷史回放。

4 結(jié) 語

圖7 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)通過模擬復(fù)雜電磁環(huán)境下電臺通信、干擾施加、對抗生效等裝甲通信對抗內(nèi)容，可滿足裝甲部隊開展復(fù)雜電磁環(huán)境下通信對抗訓練一般科目的需要，并可大幅縮減訓練經(jīng)費和人力物力投入。由于采用基于HLA的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)分布式仿真存在的數(shù)據(jù)交互流龐雜冗余、網(wǎng)絡(luò)利用率低等問題，使大規(guī)模仿真訓練成為可能；且系統(tǒng)成員擴展性和重用性強，仿真系統(tǒng)的功能和規(guī)模都可以根據(jù)訓練需要進行進一步的擴充。

［1］ 王汝群．戰(zhàn)場電磁環(huán)境［M］．北京：解放軍出版社，2006．

［2］ 馮加建，武 斌，肖曠林．基于HLA的海軍通信指揮訓練仿真系統(tǒng)軟件集成研究［J］．指揮控制與仿真，2008，30（6）：90－92．

［3］ 張鋒軍，程安潮，葉酉蓀．基于HLA的短波網(wǎng)絡(luò)仿真平臺設(shè)計［J］．計算機工程，2009，35（24）：278－279．

［4］ 余曉剛，張玉冰，姚富強．基于HLA的通信電子戰(zhàn)仿真平臺設(shè)計［J］．電子對抗技術(shù)，2002，16（1）：32－34．

［5］ 周 彥，戴劍偉．HLA仿真程序設(shè)計［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2002．

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TP391．9

A

1008－1542（2011）07－0136－03

2011－06－20；責任編輯：王士忠

汲雪飛（1976－），女，吉林長春人，碩士，主要從事戰(zhàn)場電磁環(huán)境、戰(zhàn)場電磁兼容方面的研究。