孫 翱

(91550部隊(duì) 大連 116023)

復(fù)雜電磁環(huán)境下武器裝備試驗(yàn)與評(píng)估*

孫 翱

(91550部隊(duì) 大連 116023)

未來信息作戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性,主要表現(xiàn)為戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的復(fù)雜性。同樣,圍繞復(fù)雜電磁環(huán)境試驗(yàn)的理論和相關(guān)技術(shù)問題亟需我們探索和解決。論文描述了復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)裝備試驗(yàn)與鑒定的影響；提出了復(fù)雜電磁環(huán)境生成框架和剖面的構(gòu)建方法,并進(jìn)行了電磁環(huán)境特性分析與裝備效能評(píng)估相關(guān)計(jì)算。

電磁環(huán)境; 生成框架; 評(píng)估; 靶場(chǎng); 試驗(yàn)

Class Number O44

1 引言

20世紀(jì)90年代,北約通過多種渠道獲得了大量的蘇式電子設(shè)備,建立了抗電子干擾專業(yè)訓(xùn)練基地——波利岡(Polygon)電子戰(zhàn)靶場(chǎng),通過與作戰(zhàn)對(duì)手電子裝備實(shí)體的針對(duì)性訓(xùn)練,北約軍事力量的復(fù)雜電磁環(huán)境下作戰(zhàn)和生存能力得到了顯著提高[1]。1983年,北約成立了一支規(guī)模很小卻擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)部隊(duì)——多軍種電子戰(zhàn)支援大隊(duì)。作為一支電子戰(zhàn)力量假想敵,該部隊(duì)承擔(dān)為訓(xùn)練和試驗(yàn)提供逼真的電磁威脅環(huán)境,配合部隊(duì)進(jìn)行電子戰(zhàn)強(qiáng)化訓(xùn)練。同時(shí),美軍大西洋電子戰(zhàn)靶場(chǎng)配備的大量電磁信號(hào)模擬器,可模擬多種武器平臺(tái)電子戰(zhàn)系統(tǒng)、通信干擾機(jī)和波段干擾機(jī)等用頻設(shè)備發(fā)出的電磁輻射信號(hào),為參訓(xùn)力量提供充滿威脅的電磁環(huán)境,使訓(xùn)練更加貼近實(shí)戰(zhàn)。

2 復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)裝備試驗(yàn)與鑒定的影響

復(fù)雜電磁環(huán)境下裝備試驗(yàn)與鑒定要求在典型戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境條件下進(jìn)行,和背景相對(duì)“干凈”的簡(jiǎn)單試驗(yàn)相比,其試驗(yàn)內(nèi)容的變化主要體現(xiàn)在:一是試驗(yàn)項(xiàng)目都將放在貼近實(shí)戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境條件下進(jìn)行,這是開展復(fù)雜電磁環(huán)境下裝備試驗(yàn)與鑒定的必然要求；二是復(fù)雜電磁環(huán)境下裝備試驗(yàn)與鑒定是對(duì)在不同復(fù)雜程度的電磁環(huán)境下裝備戰(zhàn)技術(shù)性能、作戰(zhàn)使用性能、作戰(zhàn)效能及因果聯(lián)系進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)定,這必然要求對(duì)被試裝備在多種電磁環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試、檢驗(yàn)、考核、分析和評(píng)定,試驗(yàn)的內(nèi)容大大增加[2～4]。

2.1 試驗(yàn)方法

在常態(tài)的裝備研制、試驗(yàn)和鑒定中,主要依靠外場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。而在復(fù)雜電磁環(huán)境下,由于外場(chǎng)試驗(yàn)需要布設(shè)大量的配試裝備和威脅環(huán)境來提供所需的貼近實(shí)戰(zhàn)的電磁環(huán)境,這樣試驗(yàn)代價(jià)大、周期長(zhǎng)、信號(hào)的復(fù)雜度和參數(shù)也不易改變,不符合戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際,而且由于試驗(yàn)條件和手段的限制,很多的試驗(yàn)場(chǎng)景外場(chǎng)無法提供。因此,僅僅依靠外場(chǎng)試驗(yàn)的方法對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境下裝備進(jìn)行試驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的,必須充分發(fā)揮外場(chǎng)實(shí)裝試驗(yàn)和內(nèi)場(chǎng)計(jì)算機(jī)仿真、半實(shí)物仿真試驗(yàn)的作用,各種方法揚(yáng)長(zhǎng)避短、綜合集成,盡可能有效地考核被試裝備的作戰(zhàn)效能。

2.2 試驗(yàn)系統(tǒng)

復(fù)雜電磁環(huán)境下裝備試驗(yàn)與鑒定是在試驗(yàn)場(chǎng)所生成貼近實(shí)戰(zhàn)的電磁環(huán)境,在對(duì)抗條件下進(jìn)行的。在試驗(yàn)實(shí)施前,不僅要構(gòu)建貼近實(shí)戰(zhàn)的電磁環(huán)境,并對(duì)構(gòu)建的電磁環(huán)境進(jìn)行評(píng)估,還要根據(jù)被試電子裝備的性能和作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行試驗(yàn)戰(zhàn)情想定；在雙方對(duì)抗的試驗(yàn)過程中,要對(duì)電磁環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管控,對(duì)試驗(yàn)戰(zhàn)情進(jìn)行導(dǎo)調(diào),這些都是傳統(tǒng)裝備試驗(yàn)中未曾考量的。同時(shí),電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)多變、需要采集數(shù)據(jù)量大而繁雜,加上試驗(yàn)方法的變化,必然對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理工作提出新的挑戰(zhàn)。這一切必然要求試驗(yàn)組織系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整變化,以適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境下電子裝備試驗(yàn)的需要。

2.3 試驗(yàn)進(jìn)程

復(fù)雜電磁環(huán)境下裝備試驗(yàn)增加了貼近實(shí)戰(zhàn)電磁環(huán)境的構(gòu)建、評(píng)估和監(jiān)測(cè),對(duì)抗試驗(yàn)戰(zhàn)情想定,試驗(yàn)過程中雙方態(tài)勢(shì)的戰(zhàn)情導(dǎo)調(diào),針對(duì)各個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)規(guī)劃等環(huán)節(jié)和步驟,由于試驗(yàn)內(nèi)涵、要求、條件和環(huán)境的變化,這必然使得復(fù)雜電磁環(huán)境下裝備試驗(yàn)與鑒定的流程相對(duì)于傳統(tǒng)的常態(tài)下試驗(yàn)流程有較大變化,試驗(yàn)將圍繞“武器裝備(戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能和作戰(zhàn)使用性能)—試驗(yàn)戰(zhàn)情想定(戰(zhàn)法/作戰(zhàn)運(yùn)用方式方法)—作戰(zhàn)效能(作戰(zhàn)效果/因果聯(lián)系)”三維視圖來組織實(shí)施[5]。

3 電磁環(huán)境生成框架

針對(duì)武器裝備試驗(yàn)和訓(xùn)練特點(diǎn),通常電磁環(huán)境構(gòu)建框架由電磁環(huán)境剖面、電磁環(huán)境生成、電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)和電磁環(huán)境控制四部分組成,見圖1。其中,電磁環(huán)境生成、電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)和電磁環(huán)境控制這三部分構(gòu)成了電磁環(huán)境生成的一個(gè)閉環(huán)流程。

電磁環(huán)境剖面是環(huán)境剖面的重要組成部分,是構(gòu)建試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境的藍(lán)圖。參考GJB899《可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)》給出的任務(wù)剖面、環(huán)境剖面和試驗(yàn)剖面的定義,將試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境剖面界定為對(duì)訓(xùn)練過程中各種電磁信號(hào)源的分布及其電磁輻射隨時(shí)間變化的描述[6]。電磁環(huán)境生成就是在預(yù)定試驗(yàn)訓(xùn)練地域內(nèi),按照電磁環(huán)境剖面設(shè)定各電磁輻射源,并通過調(diào)整各電磁輻射源發(fā)射電磁信號(hào)的頻率、功率,以及信號(hào)輻射方向等參數(shù),靈活模擬戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)。電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)是為了感知和掌握電磁環(huán)境的狀態(tài),利用專門的監(jiān)測(cè)與偵查措施,對(duì)一定空間內(nèi)的電磁輻射進(jìn)行的監(jiān)測(cè)和識(shí)別,并為訓(xùn)練提供客觀、直觀化、結(jié)論性的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)。電磁環(huán)境控制就是根據(jù)電磁環(huán)境分析結(jié)論,對(duì)生成的電磁環(huán)境進(jìn)行評(píng)估,與電磁環(huán)境剖面進(jìn)行對(duì)照,為糾正電磁環(huán)境生成的偏差提供建議。

4 試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境剖面的構(gòu)建方法

電磁環(huán)境剖面是構(gòu)設(shè)試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境的依據(jù),其可以從宏觀和微觀兩個(gè)方面進(jìn)行描述。宏觀電磁環(huán)境剖面描述試驗(yàn)訓(xùn)練場(chǎng)地的總體電磁環(huán)境態(tài)勢(shì)及其隨時(shí)間的變化,電磁環(huán)境態(tài)勢(shì)通常從頻域、能域、空域、時(shí)域四個(gè)方面描述戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的形態(tài)特征。微觀電磁環(huán)境剖面描述試驗(yàn)訓(xùn)練場(chǎng)地內(nèi)各具體電磁輻射源的分布及其電磁輻射隨時(shí)間的變化。重點(diǎn)是根據(jù)各軍用電磁輻射源的作戰(zhàn)運(yùn)用規(guī)律,包括輻射源的戰(zhàn)場(chǎng)分布、機(jī)動(dòng)、運(yùn)用時(shí)機(jī)、用頻規(guī)律等,描述各電磁輻射源隨著試驗(yàn)訓(xùn)練進(jìn)程其工作位置、工作頻段、發(fā)射功率等參數(shù)的取值。構(gòu)建試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境剖面的基本程序如下。

4.1 構(gòu)建軍事概念模型

試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境的構(gòu)建應(yīng)該是在特定的作戰(zhàn)背景下來考慮的,因此,構(gòu)建訓(xùn)練電磁環(huán)境的第一步是確定軍事概念模型。在這里,軍事概念模型描述的重點(diǎn)是敵我雙方軍用電磁輻射源的種類和數(shù)量、戰(zhàn)技性能指標(biāo)、工作體制、信號(hào)特征和組網(wǎng)方式,以及在聯(lián)合作戰(zhàn)中的作戰(zhàn)運(yùn)用規(guī)律,包括輻射源的編成隸屬關(guān)系、戰(zhàn)場(chǎng)分布規(guī)律、機(jī)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)用時(shí)機(jī)、用頻規(guī)律等[7]。

4.2 構(gòu)建任務(wù)剖面

分析試驗(yàn)訓(xùn)練任務(wù),構(gòu)建任務(wù)剖面。任務(wù)剖面是在完成規(guī)定任務(wù)期間,所經(jīng)歷的事件和環(huán)境的時(shí)序描述,還包括了任務(wù)執(zhí)行過程中面臨的威脅、所處的環(huán)境和采用的戰(zhàn)術(shù)等條件。試驗(yàn)訓(xùn)練任務(wù)剖面是根據(jù)訓(xùn)練的目的和想定,按一定的規(guī)則對(duì)裝備保障任務(wù)剖面進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化處理后確定的。

4.3 典型電磁環(huán)境分析

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)面臨的電磁環(huán)境十分復(fù)雜而且瞬息萬變,要確切地描述清楚是非常困難的,只有通過研究敵我雙方的電子對(duì)抗技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)、輻射源的性能,從大量個(gè)別、特殊的電磁環(huán)境中確定典型的電磁輻射源,推出一般的最具代表性、適應(yīng)性和擴(kuò)展性的典型電磁環(huán)境,并將其概括成在試驗(yàn)訓(xùn)練中能模擬的電磁環(huán)境。

4.4 構(gòu)建試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境剖面

構(gòu)建試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境剖面可以采取先總后分或先分后總兩種方式。先總后分,即根據(jù)軍事想定和考核方案,首先確定訓(xùn)練過程中不同階段的宏觀電磁態(tài)勢(shì),如初始電磁態(tài)勢(shì)、若干中間電磁態(tài)勢(shì)和最終電磁態(tài)勢(shì),然后對(duì)宏觀電磁態(tài)勢(shì)進(jìn)行分解和分配。分解是按照系統(tǒng)論原理,將電磁態(tài)勢(shì)分解為若干相互獨(dú)立的要素即子空間。分配是利用功能分析或信號(hào)分析的方法,根據(jù)可獲得的電磁輻射源,將電磁態(tài)勢(shì)要求分配到各類電磁輻射源上,并進(jìn)一步分配到各具體的電磁輻射源上。先分后總,即根據(jù)軍事想定和考核方案,首先確定考核場(chǎng)地要配置的電磁輻射源的種類、型號(hào)和數(shù)量,根據(jù)作戰(zhàn)、保障原則和考核方案確定各電磁輻射源的運(yùn)用方式[8]。在此基礎(chǔ)上,確定其主要工作參數(shù)與時(shí)間的關(guān)系圖。在此基礎(chǔ)上,經(jīng)過綜合計(jì)算可得出在訓(xùn)練不同階段的總體電磁態(tài)勢(shì)。

5 試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境生成和監(jiān)測(cè)方法

經(jīng)過多年的理論探索和實(shí)踐,已總結(jié)出了很多構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境的方法,這里將構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境的基本方法歸納為實(shí)裝模擬構(gòu)設(shè)、模擬器材構(gòu)設(shè)、計(jì)算機(jī)模擬構(gòu)設(shè)和情況虛擬構(gòu)設(shè)四種。在實(shí)際應(yīng)用中,根據(jù)需要這些構(gòu)設(shè)方法既可以單獨(dú)使用,也可以幾種方法綜合使用。根據(jù)不同試驗(yàn)訓(xùn)練階段對(duì)象、內(nèi)容、方法的特點(diǎn),可確定部隊(duì)不同試驗(yàn)訓(xùn)練階段電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)方法。由于靶場(chǎng)擁有的較大型的電子裝備數(shù)量有限,而且,實(shí)裝構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境復(fù)雜、費(fèi)用高,而計(jì)算機(jī)仿真模擬的技術(shù)性強(qiáng)。因此,在組織開展復(fù)雜電磁環(huán)境下試驗(yàn)訓(xùn)練時(shí),要綜合利用各方面資源,采取挖掘潛力自建、融入合成聯(lián)建、依托基地構(gòu)建等方法。

電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)是對(duì)一定空間內(nèi)的電磁輻射進(jìn)行的監(jiān)測(cè)和識(shí)別,主要包括輻射源參數(shù)測(cè)量、目標(biāo)識(shí)別和電磁態(tài)勢(shì)分析等內(nèi)容。

5.1 輻射源參數(shù)測(cè)量

輻射源參數(shù)測(cè)量是電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)性工作,主要包括通過實(shí)時(shí)頻譜、時(shí)頻特性等多種電磁特征提取技術(shù),借助行之有效的分析控制策略,自適應(yīng)地對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的頻域、空域、時(shí)域參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。頻域參數(shù)主要包括載波中心頻率、頻率帶寬和多普勒頻率；空域參數(shù)主要指輻射源的方向參數(shù)；時(shí)域參數(shù)包括了輻射源的工作時(shí)間特性,例如開關(guān)機(jī)時(shí)間、開關(guān)機(jī)規(guī)律和不同工作模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間等。

5.2 目標(biāo)識(shí)別

目標(biāo)識(shí)別通過對(duì)待識(shí)別輻射源的工作參數(shù)和特征參數(shù)進(jìn)行分析,提取輻射源的特征,識(shí)別目標(biāo)輻射源的體制、類型、型號(hào)、調(diào)制特性及可能的運(yùn)載平臺(tái),判定輻射源的敵我/屬性,確定輻射源目標(biāo)的威脅等級(jí)。

5.3 電磁態(tài)勢(shì)分析

電磁環(huán)境態(tài)勢(shì)分析主要為管理和控制戰(zhàn)場(chǎng)電磁資源提供客觀的、直觀化的、結(jié)論性的分析數(shù)據(jù)。戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)分析主要包括了敵我輻射源分布態(tài)勢(shì)分析、電磁資源占用情況分析、電磁干擾態(tài)勢(shì)分析、敵我電子對(duì)抗力量對(duì)比分析以及頻譜控制與使用分析等內(nèi)容。

構(gòu)建與未來實(shí)戰(zhàn)完全一致的復(fù)雜電磁環(huán)境既不切實(shí)際,也無法操作。這里提出的構(gòu)建試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境的思路是:把戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境應(yīng)力典型化,將其概括成在訓(xùn)練中能模擬的環(huán)境,根據(jù)作戰(zhàn)和保障需求進(jìn)行有選擇性構(gòu)建。以此為指導(dǎo),提出了電磁環(huán)境剖面的概念,建立了訓(xùn)練電磁環(huán)境框架,分析了每一部分的主要功能和關(guān)鍵技術(shù),為指導(dǎo)部隊(duì)構(gòu)建訓(xùn)練電磁環(huán)境提出了一套系統(tǒng)的思路和方法。

6 電磁環(huán)境構(gòu)建模式

構(gòu)建方法是從構(gòu)建的手法來進(jìn)行分類,而構(gòu)建模式是從構(gòu)建的層次和目的來分類。根據(jù)試驗(yàn)訓(xùn)練的不同層次和不同訓(xùn)練目的,電磁環(huán)境的構(gòu)建也有不同要求,形成了不同構(gòu)建模式。

6.1 模擬化專業(yè)訓(xùn)練電磁環(huán)境

構(gòu)建某特定狀態(tài)下的電磁訓(xùn)練環(huán)境,為單個(gè)訓(xùn)練對(duì)象如單兵種訓(xùn)練、單武器測(cè)試等制造逼真的虛擬電磁環(huán)境,使訓(xùn)練對(duì)象熟悉適應(yīng)作戰(zhàn)環(huán)境,暴露潛在問題,為制定輔助措施提供條件。例如,利用火箭測(cè)試發(fā)控模擬專業(yè)訓(xùn)練電磁環(huán)境,對(duì)發(fā)控人員進(jìn)行復(fù)雜電磁環(huán)境下的飛行器遙測(cè)遙控、模擬發(fā)射訓(xùn)練；利用模擬太空電磁環(huán)境,檢測(cè)航天儀器設(shè)備的防輻射性能等。

6.2 網(wǎng)絡(luò)化指揮訓(xùn)練電磁環(huán)境

利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大規(guī)模分布處理技術(shù)等,將分布各地的單個(gè)武器平臺(tái)及其仿真系統(tǒng)鏈接起來,構(gòu)建虛擬的電子對(duì)抗環(huán)境,針對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)訓(xùn)練的需要,完成武器系統(tǒng)聯(lián)合測(cè)試評(píng)估及部隊(duì)聯(lián)合訓(xùn)練,增強(qiáng)指揮訓(xùn)練的實(shí)戰(zhàn)感。主要可分為信息采集電磁環(huán)境、通信傳輸電磁環(huán)境、智能決策電磁環(huán)境、管理控制電磁環(huán)境。其中,信息采集環(huán)境是指各種偵察系統(tǒng)構(gòu)造的電磁環(huán)境；通信傳輸環(huán)境是指各個(gè)通信通道與節(jié)點(diǎn)；智能決策環(huán)境是指智能計(jì)算機(jī)、多媒體系統(tǒng)、文電處理系統(tǒng)及其他配套措施；管理控制環(huán)境是指各個(gè)檢測(cè)、報(bào)警、控制裝置。

6.3 基地化合成試驗(yàn)訓(xùn)練電磁環(huán)境

利用現(xiàn)有條件、武器裝備,綜合運(yùn)用實(shí)物、半實(shí)物、計(jì)算機(jī)仿真等手段,在特定區(qū)域構(gòu)造靶場(chǎng)真實(shí)電磁環(huán)境,以滿足一定規(guī)模的訓(xùn)練、指揮、武器檢驗(yàn)、電磁環(huán)境評(píng)估任務(wù),例如一些大型武器試驗(yàn)場(chǎng)、聯(lián)合戰(zhàn)役訓(xùn)練基地等。為打贏信息化條件下的未來戰(zhàn)爭(zhēng),必須運(yùn)用各種技術(shù)手段營(yíng)造近似實(shí)戰(zhàn)的復(fù)雜電磁環(huán)境。構(gòu)建的靶場(chǎng)電磁環(huán)境必須體現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)的電子對(duì)抗特色,具有戰(zhàn)術(shù)背景功能；能夠生成訓(xùn)練需要的各種電磁信號(hào),生成信號(hào)靈活易控；仿真環(huán)境對(duì)訓(xùn)練效果的影響要能真實(shí)記錄,客觀評(píng)估。

7 電磁環(huán)境特性分析與裝備效能評(píng)估

7.1 電磁環(huán)境特性分析

7.1.1 空域特性

海戰(zhàn)電磁環(huán)境空域特性主要描述各種輻射源在空海域的分布以及電磁能量或場(chǎng)強(qiáng)在空海域的分布。它是無形的電磁波在有形的立體空間中的表現(xiàn)形態(tài)。海戰(zhàn)中每個(gè)陣地分布著種類龐雜、數(shù)量眾多、頻率寬廣、功率各異、輻射強(qiáng)烈的電磁波[9]。美航母編隊(duì)配備的電磁輻射源超過2000個(gè)。通常使用三種形式來描述海戰(zhàn)電磁環(huán)境空域特性:輻射源分布圖、背景噪聲輻射強(qiáng)度分布圖和電磁輻射強(qiáng)度分布圖。輻射源分布圖主要根據(jù)平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)的情報(bào)和電子偵察監(jiān)視情報(bào)顯示敵我雙方主要軍用電子設(shè)備的部署位置及有關(guān)參數(shù),包括輻射源種類、用途、發(fā)射功率、工作頻率頻段等技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)參數(shù)和敵我類型。背景噪聲輻射強(qiáng)度分布圖用來顯示民用電磁輻射、自然電磁輻射、背景噪聲的強(qiáng)度分布。電磁輻射強(qiáng)度分布圖用來顯示戰(zhàn)場(chǎng)上任何一點(diǎn)在某一時(shí)刻,指定頻率或頻段上的輻射強(qiáng)度的分布。

7.1.2 時(shí)域特性

海戰(zhàn)電磁環(huán)境時(shí)域特性主要描述電磁輻射在時(shí)間序列上的表現(xiàn)形態(tài)。海戰(zhàn)中大量的電磁信號(hào)是交戰(zhàn)雙方有目的地控制電子設(shè)備實(shí)施有意輻射所產(chǎn)生的。在不同的作戰(zhàn)時(shí)間,出于不同的作戰(zhàn)目的,產(chǎn)生的電磁信號(hào)數(shù)量、種類、密集程度隨時(shí)間而變化,且變化方式難以預(yù)測(cè)。從時(shí)域上看,有時(shí)表現(xiàn)為相對(duì)靜默,有時(shí)表現(xiàn)為非常密集,即整體上持續(xù)連貫,但卻會(huì)集中突發(fā)。通常使用各種電子信息系統(tǒng)工作時(shí)序圖,電磁信號(hào)密度隨時(shí)間變化趨勢(shì)圖,信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間變化函數(shù)圖來直觀表示電磁環(huán)境時(shí)域特性。

7.1.3 頻域特性

海戰(zhàn)電磁環(huán)境頻域特性主要描述電磁輻射占用頻譜的情況。現(xiàn)代海戰(zhàn)空間上電磁信號(hào)幾乎覆蓋了所有的頻段,電磁頻譜的典型應(yīng)用如圖2所示。但由于大氣衰減、電離層反射和吸收等傳播因素影響,電子信息裝備只能使用電磁頻譜的幾個(gè)有限的頻段,在這些頻段上,電磁信號(hào)密集重疊。例如,實(shí)際的雷達(dá)裝備只工作在不連續(xù)的頻段上,并非覆蓋圖中的整個(gè)雷達(dá)頻段[10]。通常用電磁頻譜圖來表示電磁環(huán)境頻域特性,即各種電磁輻射占用頻率或頻段及其在各種頻率上能量分布的定量,用譜線的長(zhǎng)短表示能量的大小。在電磁頻譜圖上,通過對(duì)照可以查出互擾頻點(diǎn)和被敵方干擾的頻點(diǎn)或頻段。

7.1.4 能域特性

海戰(zhàn)電磁環(huán)境能域特性主要描述電磁輻射強(qiáng)度,通常使用能量密度來描述。電磁能量密度的高低直接決定著對(duì)電子設(shè)備的影響程度。如電子干擾可以使雷達(dá)效能成倍下降,數(shù)據(jù)傳輸中斷。因此,許多軍事強(qiáng)國(guó)大力發(fā)展功率微波武器、電磁脈沖武器、高能激光武器等。

7.2 復(fù)雜電磁環(huán)境中裝備效能評(píng)估

海戰(zhàn)電磁環(huán)境具有信號(hào)密集、種類復(fù)雜、沖突激烈和動(dòng)態(tài)交迭的特征,通常稱之為海戰(zhàn)復(fù)雜電磁環(huán)境。復(fù)雜電磁環(huán)境直接影響了探測(cè)系統(tǒng)的戰(zhàn)場(chǎng)感知能力和通信系統(tǒng)的信息傳輸能力,導(dǎo)致探測(cè)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能大幅降低通信中斷。

7.2.1 復(fù)雜電磁環(huán)境中雷達(dá)效能評(píng)估

假設(shè)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率為Pt和發(fā)現(xiàn)距離為Rmax,雷達(dá)接收到的信號(hào)與噪聲功率之比為S/N,則發(fā)現(xiàn)概率和信噪比的計(jì)算公式如下:

(1)

式中,n為雷達(dá)一次掃描的脈沖積累數(shù)；S0為發(fā)射功率；Gt為天線增益；σ為目標(biāo)雷達(dá)反射截面積；λ為雷達(dá)工作波長(zhǎng)；R為雷達(dá)到目標(biāo)的距離；ni為內(nèi)噪聲；nb為背景噪聲；na為干擾噪聲。因此,隨著干擾噪聲增大,雷達(dá)效能(Pt,Rmax)降低。

7.2.2 復(fù)雜電磁環(huán)境中制導(dǎo)系統(tǒng)效能評(píng)估

制導(dǎo)系統(tǒng)效能主要體現(xiàn)在對(duì)目標(biāo)的跟蹤精度和跟蹤誤差。理論和實(shí)踐都證明,制導(dǎo)雷達(dá)接收到的信噪比越大,則它的跟蹤精度就越高[11]。某制導(dǎo)雷達(dá)的制導(dǎo)精度σ2的計(jì)算公式:

(2)

式中,R為雷達(dá)到目標(biāo)的距離；S/N為雷達(dá)接收到的信噪比；a1,a2,a3為常數(shù)。

在復(fù)雜電磁環(huán)境下,制導(dǎo)雷達(dá)制導(dǎo)概率計(jì)算公式為

w=1-e-0.5(D/σ)2

(3)

式中,D為制導(dǎo)距離。由式(2)可知,干擾噪聲N增大,制導(dǎo)誤差σ2增大,制導(dǎo)概率W減小。

7.2.3 復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)通信系統(tǒng)效能評(píng)估

復(fù)雜電磁環(huán)境中,通信效能主要評(píng)估因子為誤信率和誤碼率,分別用于語音通信評(píng)估和數(shù)字通信評(píng)估,它們都是信噪比的減函數(shù)。在復(fù)雜電磁環(huán)境下,通信誤信率和誤碼率與信噪比、通信質(zhì)量成反比關(guān)系,當(dāng)它突破門限值時(shí),通信中斷或通信距離減小。如,在大信噪比條件下,2FSK(二進(jìn)制調(diào)頻)數(shù)字通信誤碼率Pe為:

(4)

式中,Pi為信噪比。

7.2.4 復(fù)雜電磁環(huán)境中裝備生存效能評(píng)估

復(fù)雜電磁環(huán)境中裝備生存力是裝備躲避和承受電子偵察、電子干擾和反輻射摧毀等攻擊行為的能力,可以用雷達(dá)效能、制導(dǎo)效能和通信效能等指標(biāo)來定量描述復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)裝備系統(tǒng)生存效能評(píng)估。

8 結(jié)語

綜上所述,要以裝備試驗(yàn)考核為牽引,進(jìn)一步完善環(huán)境構(gòu)設(shè)方法。同時(shí),以電磁威脅研究為重點(diǎn),建立環(huán)境構(gòu)設(shè)的典型目標(biāo)。還要開展基于實(shí)兵對(duì)抗的武器裝備試驗(yàn)?zāi)Ｊ绞切畔⒒瘲l件下開展武器裝備電磁環(huán)境適應(yīng)性檢驗(yàn)。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,制電磁權(quán)、制信息權(quán)已成為戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)局的勝負(fù)手,信息化武器裝備作戰(zhàn)效能的發(fā)揮,與電磁適用能力息息相關(guān)。靶場(chǎng)就是和平時(shí)期的戰(zhàn)場(chǎng),只有立足于復(fù)雜電磁環(huán)境,開展與試驗(yàn)相結(jié)合的戰(zhàn)法演練,對(duì)武器裝備電磁環(huán)境適應(yīng)能力作出考核評(píng)價(jià),才能使裝備在未來作戰(zhàn)中立于不敗之地。

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Test and Evaluation on the Armament Based on Complex Electromagnetic Environment

SUN Ao

(No. 91550 Troops of PLA, Dalian 116023)

The complexity of the informational battlefield environment in the future mainly reflects in complex electromagnetic environment. The theory and technology questions of complex electromagnetic environment must be explored and settled. This paper describes the infection on the armament test of complex electromagnetic environment. It advances the constructional frame and building method of complex electromagnetic environment, analyses the speciality of the electromagnetic environment and calculates efficiency of the armament.

electromagnetic environment, constructional frame, evaluation, range, test

2016年10月8日,

2016年11月27日

孫翱,男,博士,高級(jí)工程師,研究方向:試驗(yàn)總體、測(cè)量控制。

O44

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.04.022