楊 娜， 袁 舒, 古 叢

(1. 裝甲兵工程學(xué)院裝備指揮與管理系，北京 100072； 2. 66489部隊，北京 100095；

基于EC2I的陸軍信息化部隊電子對抗仿真建模

楊 娜1,2， 袁 舒3, 古 叢4

(1. 裝甲兵工程學(xué)院裝備指揮與管理系，北京 100072； 2. 66489部隊，北京 100095；

3. 北京特種車輛研究所, 北京 100072; 4. 裝甲兵工程學(xué)院政治部， 北京 100072)

針對陸軍信息化部隊電子對抗的特點，分析了其系統(tǒng)性；基于系統(tǒng)論，提出了實體、指揮控制、交互(Entity,Command and Control,Interaction,EC2I)的陸軍信息化部隊電子對抗建模原理，分析了其適用性；基于該原理，提出了陸軍信息化部隊電子對抗的建?？蚣芎土鞒?；最后，應(yīng)用該原理構(gòu)建了陸軍信息化部隊電子對抗的模型體系和仿真系統(tǒng)，通過仿真對比實驗驗證了該原理的有效性。

電子對抗；作戰(zhàn)仿真；EC2I；陸軍信息化部隊

以信息技術(shù)為主的高新科技的發(fā)展引發(fā)了軍事領(lǐng)域的新變革，“軟”對抗實力已經(jīng)成為評判軍隊實力的重要標(biāo)準(zhǔn)之一[1]。適應(yīng)現(xiàn)代作戰(zhàn)的陸軍信息化部隊已成為世界各國軍隊建設(shè)和發(fā)展的重點，它在信息戰(zhàn)爭中面臨的首要問題就是在復(fù)雜的電子對抗環(huán)境下的生存和作戰(zhàn)能力?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭的經(jīng)驗和教訓(xùn)表明：如果不具有良好的電子對抗能力，再好的作戰(zhàn)部隊也不堪一擊。當(dāng)前，電子對抗已貫穿于作戰(zhàn)的全過程，是信息作戰(zhàn)的主要形式[2]，其研究已成為軍事領(lǐng)域的熱點和難點問題之一。電子對抗裝備是陸軍信息化部隊裝備體系的重要組成之一[3-4]，對陸軍信息化部隊電子對抗裝備運用和裝備訓(xùn)練進行研究，是提升陸軍部隊信息作戰(zhàn)能力的保證。

與其他研究方法相比，建模與仿真方法具有費效比高、對裝備無損耗、可靈活設(shè)置等優(yōu)勢。作戰(zhàn)仿真技術(shù)是評估裝備作戰(zhàn)效能、提升部隊作戰(zhàn)訓(xùn)練效果的重要手段，已成為軍事人員進行裝備論證、試驗、運用及訓(xùn)練的重要途徑[5-6]。

在電子對抗仿真建模中，常常需要預(yù)先設(shè)定對抗目標(biāo)和協(xié)同對象，根據(jù)模型接口可以相對獨立地建立電子對抗模型[7-8]。但是陸軍信息化部隊的電子對抗與之不同，以往建模的方式不再適用于其建模研究。主要原因是：1)簡單的信息交互不能充分地體現(xiàn)電子對抗與陸軍信息化部隊其他系統(tǒng)之間的信息共享、密切協(xié)同等一體化作戰(zhàn)的特點；2)戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜，有限的目標(biāo)不能反映電子對抗交互對整個作戰(zhàn)空間內(nèi)電子設(shè)備產(chǎn)生的威脅或影響，自擾也被忽略了。因此，進行建模與仿真研究時不能脫離陸軍信息化部隊，需結(jié)合作戰(zhàn)系統(tǒng)中復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系、作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)目標(biāo)等因素進行全面的實驗探索與分析，進一步發(fā)展電子對抗的建模與仿真理論。

1 陸軍信息化部隊電子對抗的系統(tǒng)性

從陸軍信息化部隊電子對抗的特點出發(fā)，以戰(zhàn)爭的復(fù)雜性和系統(tǒng)論[9-10]為基礎(chǔ)，分析電子對抗在體系對抗中的地位和作用，其系統(tǒng)性表述如下：1)電子對抗作為一個獨立系統(tǒng)，由電子對抗的組成要素及要素之間的相互關(guān)系關(guān)聯(lián)而成；2)電子對抗又是陸軍信息化部隊中的一個系統(tǒng)，與其他系統(tǒng)有機地互聯(lián)，構(gòu)成陸軍信息化部隊作戰(zhàn)整體，在聯(lián)合作戰(zhàn)條件下與海、空、二炮、航天等軍兵種系統(tǒng)之間還存在聯(lián)合、協(xié)同關(guān)系；3)陸軍信息化部隊電子對抗還與藍方之間存在敵我對抗關(guān)系，與環(huán)境之間也存在相互影響關(guān)系。

電子對抗在體系作戰(zhàn)中發(fā)揮的效果正是通過電子對抗與其他參戰(zhàn)實體和系統(tǒng)之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系涌現(xiàn)而成的。其中：1)電子對抗系統(tǒng)的組成要素即為實體，指人與裝備結(jié)合的最小作戰(zhàn)單元；2)實體間的交互是系統(tǒng)間交互和體系間交互的基礎(chǔ)；3)電子對抗實體及實體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系形成了電子對抗系統(tǒng)；4)電子對抗實體和其他實體之間的交互構(gòu)成了陸軍信息化部隊作戰(zhàn)體系；5)電子對抗實體與紅方實體之間的協(xié)同支援交互以及其與藍方實體之間的電子對抗交互形成了體系對抗中電子對抗的綜合效果，如圖1所示。

圖1 陸軍信息化部隊電子對抗的系統(tǒng)性

從圖1可以看出：一方面，由于信息系統(tǒng)的使用，電子對抗系統(tǒng)內(nèi)部以及電子對抗與紅方其他系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系更為密切；另一方面，在數(shù)字化的戰(zhàn)場上，用頻設(shè)備增多，電子對抗行動所產(chǎn)生的威脅或影響將更加復(fù)雜[11-12]。若要研究陸軍信息化部隊電子對抗的建模，既不能脫離陸軍信息化部隊，也不能脫離整個作戰(zhàn)系統(tǒng)。

2 EC2I建模原理及其適用性

以系統(tǒng)論為指導(dǎo)，從組成系統(tǒng)的元素和元素之間的關(guān)系研究電子對抗的建模，提出實體、指揮控制、交互(Entity, Command and Control, Interaction, EC2I)的陸軍信息化部隊電子對抗建模原理：將系統(tǒng)自頂向下分解，直到滿足戰(zhàn)術(shù)級作戰(zhàn)仿真需求的作戰(zhàn)實體，分析實體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和作用，建立相關(guān)模型，再通過自底向上的模型集成來形成陸軍信息化部隊電子對抗的整體描述。

2.1 基本元素及其關(guān)系

EC2I建模原理的基本元素包括3部分：

1) 實體(E)是作戰(zhàn)系統(tǒng)中的最小要素，包括實體本身的建模和實體行為的建模2部分，這里專指電子對抗實體；

2) 指揮控制(C2)指所有電子對抗實體及其行為的統(tǒng)一組織；

3) 交互(I)指實體之間的交互，本文重點關(guān)注與電子對抗實體相關(guān)的交互。

EC2I建模原理基本元素及其關(guān)系如圖2所示。

圖2 EC2I建模原理的基本元素及其關(guān)系

2.2 EC2I的建模原理

1) 該建模原理是應(yīng)用于體系對抗中陸軍信息化部隊電子對抗的建模；

2) 該建模原理的核心是以實體、指揮控制、交互作為基本的模型類，以此研究陸軍信息化部隊電子對抗的建模；

3) 根據(jù)電子對抗的系統(tǒng)性，從上逐層向下分解，直至作戰(zhàn)系統(tǒng)中具有獨立功能的最小要素——作戰(zhàn)實體；

4) 從體系層、系統(tǒng)層到作戰(zhàn)實體層逐層分析與電子對抗相關(guān)的關(guān)系和交互，并將所有的關(guān)系和交互用實體間的交互進行表示；

5) 建立人裝合一的、具有獨立行為功能的電子對抗實體模型，反映不同作戰(zhàn)實體交互的特性，并具備一定的通用性；

6) 建立電子對抗指揮控制模型，反映陸軍信息化部隊指揮機構(gòu)對電子對抗系統(tǒng)及其內(nèi)部力量的組織使用；

7) 建立交互模型，重點是電子對抗行動對其他軍兵種的影響和其他軍兵種對電子對抗的影響建模，表現(xiàn)為由電子對抗行動引發(fā)的一種面向服務(wù)式的電磁交互;

8) 通過電子對抗實體模型、電子對抗指揮控制模型以及交互模型相互作用，涌現(xiàn)產(chǎn)生系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力，向上逐步傳遞,產(chǎn)生體系的整體性和體系對抗的綜合效果，最終形成體系對抗中電子對抗的建模。

2.3 EC2I建模原理的適用性

基于EC2I的電子對抗建模原理，將還原論和整體論相結(jié)合，實現(xiàn)了作戰(zhàn)系統(tǒng)到作戰(zhàn)實體自頂向下的分解以及作戰(zhàn)效果自下向上的涌現(xiàn)，適用于陸軍信息化部隊中電子對抗及其他兵種的建模，并滿足體系對抗作戰(zhàn)仿真的建模需求。

由于建模的粒度達到了單裝，因此能夠用于交戰(zhàn)級、戰(zhàn)術(shù)級的仿真，按照EC2I建模原理構(gòu)建的模型可進一步聚合，以支持戰(zhàn)術(shù)級以上規(guī)模的仿真。

EC2I建模原理強調(diào)指揮控制在作戰(zhàn)過程中的重要性，突出了人在作戰(zhàn)中發(fā)揮的決策作用，反映了作戰(zhàn)是具有一定主觀目的、有組織的活動，體現(xiàn)了一體化指揮信息系統(tǒng)在現(xiàn)代信息化作戰(zhàn)中的鉸鏈作用，更能反映信息化作戰(zhàn)的特點。

3 基于EC2I的陸軍信息化部隊電子對抗建?？蚣芎土鞒?/h2>

3.1 陸軍信息化部隊電子對抗建?？蚣?/p>

基于EC2I的陸軍信息化部隊電子對抗建模框架如圖3所示，既包括陸軍信息化部隊電子對抗的實體建模、指揮控制建模和交互建模3方面，也反映了三者之間的關(guān)系。這3方面內(nèi)容并非是孤立的，電子對抗的實體建模是基礎(chǔ)，描述了產(chǎn)生電子對抗行動的最小作戰(zhàn)單元，也反映了電子對抗裝備的新特點，實體的行為是交互產(chǎn)生的觸發(fā)條件；指揮控制建模是核心，描述了電子對抗單個實體行為及整個系統(tǒng)行動的組織、協(xié)調(diào)和控制，電子對抗系統(tǒng)與陸軍信息化部隊作戰(zhàn)體系內(nèi)其他系統(tǒng)的協(xié)同也是在指揮控制之下開展的；交互建模是行動產(chǎn)生效果的體現(xiàn)，反作用于實體和指揮控制建模。

圖3 基于EC2I的陸軍信息化部隊電子對抗建?？蚣?/p>

3.2 陸軍信息化部隊電子對抗建模流程

根據(jù)EC2I的建模原理，陸軍信息化部隊電子對抗的建模流程如圖4所示，包括以下3個基本過程：

1) 整體作戰(zhàn)系統(tǒng)自頂向下的分解過程。該過程包括組成元素和組成元素間的關(guān)系分解2部分。作戰(zhàn)系統(tǒng)分解為不同作戰(zhàn)體系，陸軍信息化部隊作戰(zhàn)體系分解為包括電子對抗系統(tǒng)在內(nèi)的不同作戰(zhàn)系統(tǒng)，各作戰(zhàn)系統(tǒng)分解為作戰(zhàn)實體，電子對抗系統(tǒng)分解成單個電子對抗實體；在體系層主要存在體系之間的對抗關(guān)系，向下分解為系統(tǒng)層中其他系統(tǒng)與電子對抗系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進一步分解為其他實體與電子對抗實體相關(guān)的關(guān)系。

圖4 基于EC2I的陸軍信息化部隊電子對抗建模流程

2) 陸軍信息化部隊電子對抗的EC2I建模過程。該過程是對自頂向下分解結(jié)果的建模，其中：電子對抗實體建模是對電子對抗裝備、人以及人操作裝備產(chǎn)生行為功能的建模，重點是對能夠觸發(fā)交互、對其他系統(tǒng)和實體產(chǎn)生影響的電子對抗行動進行建模；電子對抗指揮控制建模除了對電子對抗系統(tǒng)內(nèi)部指揮方式、指揮體制的建模外，重點是對電子對抗系統(tǒng)與紅方其他系統(tǒng)之間協(xié)同的建模；電子對抗交互建模重點是對電子干擾、電子對抗偵察、電子防御產(chǎn)生的交互及作用進行建模，是電磁輻射在戰(zhàn)場環(huán)境中、整個作戰(zhàn)系統(tǒng)內(nèi)對其他實體產(chǎn)生作用的建模，包括對己方的影響。

3) 作戰(zhàn)效果自底向上的涌現(xiàn)過程。該過程是由電子對抗實體與其他相關(guān)實體之間的物質(zhì)、能量、信息的交互而產(chǎn)生的直接和間接效果，向上產(chǎn)生電

子對抗系統(tǒng)的功能；由電子對抗系統(tǒng)與體系內(nèi)外系統(tǒng)的相互作用，產(chǎn)生陸軍信息化部隊作戰(zhàn)體系的信息攻防效果；最終形成了體系對抗中電子對抗的綜合作戰(zhàn)效果。

4 基于EC2I的電子對抗仿真應(yīng)用

4.1 電子對抗仿真系統(tǒng)

基于EC2I的建模原理，建立了電子對抗實體模型、電子對抗指揮控制模型、電子對抗交互模型和環(huán)境模型4大類仿真模型，形成了陸軍信息化部隊?wèi)?zhàn)術(shù)級電子對抗模型體系，如圖5所示。

圖5 陸軍信息化部隊?wèi)?zhàn)術(shù)級電子對抗模型體系

所建模型已應(yīng)用于陸軍信息化部隊電子對抗仿真系統(tǒng)中，該仿真系統(tǒng)由初始化模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、仿真運行模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊、底層通信模塊和電子對抗模型庫、數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，可實現(xiàn)不同專業(yè)、不同平臺的電子對抗裝備仿真；按照電子對抗部(分)隊的編成和靈活分組情況，生成組織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)不同級別電子對抗的指揮控制仿真；實現(xiàn)紅藍雙方通信對抗、光電對抗和雷達對抗等行動和交互仿真，以及實體/部(分)隊之間相互配合、協(xié)同的仿真。

4.2 仿真實驗及結(jié)果分析

將構(gòu)建的電子對抗仿真系統(tǒng)應(yīng)用于陸軍信息化部隊的體系對抗仿真實驗之中，包括指揮、裝甲、機步、通信、偵察、電子對抗、炮兵、防空、陸航和保障等系統(tǒng)的虛擬仿真。設(shè)定藍方為機步旅，紅方為數(shù)字化機步旅，配有電子對抗力量。對比實驗中，在保持藍方兵力、編成、裝備性能和作戰(zhàn)地域等條件不變的情況下，將紅方的電子對抗力量屏蔽。

1) 紅方地面裝甲集群的戰(zhàn)損統(tǒng)計與分析

在有、無電子對抗力量時紅方地面裝甲集群的戰(zhàn)損分別如表1、2所示?？梢钥闯觯涸跓o電子對抗力量時，紅方地面裝甲集群的平均戰(zhàn)損率為56.5%；有電子對抗力量時，紅方電子對抗部隊伴隨裝甲突擊群實施掩護和支援，平均戰(zhàn)損率為42.7%，比無電子對抗力量時下降了13.8%。

表1 在有電子對抗力量時紅方地面裝甲集群的戰(zhàn)損

表2 在無電子對抗力量時紅方地面裝甲集群的戰(zhàn)損

2) 藍方指揮通信網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計與分析

表3顯示了在紅方有、無電子對抗力量時，藍方旅基、前、預(yù)、后指揮所的通信請求成功率?？梢钥闯?在紅方無電子對抗力量時，藍方旅指揮所平均通信成功率約為79.82%;當(dāng)紅方有電子對抗力量時，藍方旅指揮所平均通信成功率約為70.39%，其中旅前進指揮所通信請求成功率下降較為明顯，而預(yù)備指揮所和后方指揮所的通信成功率變化不明顯。

表3 藍方指揮通信請求成功率

以上分析表明：通過對紅方電子對抗實體、指揮控制的仿真,紅方偵察系統(tǒng)與電子對抗系統(tǒng)之間的協(xié)同仿真,以及紅方電子對抗實體對藍方通信的干擾壓制仿真等，體現(xiàn)了紅方電子對抗對地面裝甲集群的電子防護以及對藍方淺近縱深內(nèi)通信的干擾壓制，降低了藍方對紅方前沿淺近縱深的打擊能力。通過上述限定條件下的對比實驗，在一定程度上驗證了從實體、指揮控制和交互3方面建立電子對抗仿真模型的有效性，實現(xiàn)了電子對抗仿真系統(tǒng)的功能。

5 結(jié)論

在復(fù)雜電磁環(huán)境下的陸軍信息化部隊的體系對抗仿真中，電子對抗建模具有一定的難度。本文針對陸軍信息化部隊中電子對抗的系統(tǒng)性，從實體、指揮控制和實體間交互3方面出發(fā)，完成了對電子對抗作戰(zhàn)活動的整體建模?；贓C2I的建模原理，注重電子對抗裝備特點、電子對抗指揮控制、電子對抗實體行為功能和效果的描述，并突出了作戰(zhàn)體系中實體和系統(tǒng)間的信息共享和相互協(xié)同。研究結(jié)果對信息化條件下體系對抗仿真中電子對抗的建模具有一定的指導(dǎo)作用，為電子對抗裝備試驗、裝備效能評估、裝備培訓(xùn)和訓(xùn)練提供了支撐。

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(責(zé)任編輯:尚彩娟)

Modeling of Electronic Countermeasure Simulation in ArmyInformationization Forces Based on EC2I

YANG Na1,2, YUAN Shu3, GU Cong4

(1. Department of Equipment Command and Administration, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China；2. Troop No. 66489 of PLA, Beijing 100095, China；3. Beijing Special Vehicle Research Institute, Beijing 100072, China；4. Department of Politics, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Aiming at the characteristics, the systematic property is analyzed. Then, based on system theory, Entity, Command and Control, Interaction (EC2I) modeling principle of electronic countermeasure in army informationization forces is proposed and usability of EC2I is analyzed. The modeling frame and processes of electronic countermeasures in informationization forces is proposed based on modeling principle of EC2I. At last, the model system and simulation system are built by using modeling principle of EC2I. By simulation experiments and contract, the modeling principle is validated.

electronic countermeasure; combat simulation; EC2I; army informationization forces

1672-1497(2015)02-0092-05

2015-01-12

楊 娜(1983-)，女，博士研究生。

TN97; TP391.9

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2015.02.018