程 翔，王 軒

(海軍裝備部駐揚(yáng)州地區(qū)軍代室，江蘇 揚(yáng)州 225101)

0 引 言

以海灣戰(zhàn)爭(zhēng)為標(biāo)志，大規(guī)模武裝沖突正式進(jìn)入現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)模式。高度信息化的武器裝備和作戰(zhàn)行動(dòng)更加依賴于電磁信號(hào)，也不可避免地受到復(fù)雜電磁環(huán)境的影響：首先，復(fù)雜電磁環(huán)境會(huì)制約信息化武器裝備效能的發(fā)揮；其次，復(fù)雜電磁環(huán)境會(huì)影響信息化系統(tǒng)整體作戰(zhàn)的實(shí)效性；最后，復(fù)雜電磁環(huán)境會(huì)影響戰(zhàn)斗行動(dòng)的實(shí)效性。為了使信息化武器系統(tǒng)和作戰(zhàn)行動(dòng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下充分發(fā)揮效能及戰(zhàn)斗實(shí)效性，需對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建方法及該環(huán)境下武器裝備作戰(zhàn)效能評(píng)估進(jìn)行深入研究分析，從而以針對(duì)性的設(shè)計(jì)來(lái)增強(qiáng)電子武器裝備的環(huán)境適應(yīng)性能。本文從復(fù)雜電磁環(huán)境國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估的發(fā)展趨勢(shì)、特點(diǎn)進(jìn)行了概述性的介紹和構(gòu)想。

1 復(fù)雜電磁環(huán)境的定義

1.1 美軍定義

按照美軍定義，戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境是軍隊(duì)、系統(tǒng)或者平臺(tái)在指定作戰(zhàn)環(huán)境中執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)可能遇到的，在不同頻段輻射或傳導(dǎo)條件下的電磁發(fā)射體功率與時(shí)間分布的綜合作用結(jié)果。它是電磁干擾、電磁脈沖、電磁輻射對(duì)人員、軍械與揮發(fā)性材料危害的總和?？梢钥闯?，美軍基于電磁環(huán)境效應(yīng)來(lái)看待電磁環(huán)境對(duì)武器裝備作戰(zhàn)能力的影響，其關(guān)注的焦點(diǎn)是武器裝備的作戰(zhàn)能力。結(jié)合美軍《裝備作戰(zhàn)適應(yīng)性試驗(yàn)與評(píng)估指南》，美軍在裝備作戰(zhàn)適用性試驗(yàn)中考核武器裝備作戰(zhàn)能力受到電磁環(huán)境效應(yīng)影響的程度。

根據(jù)美軍標(biāo)電磁環(huán)境效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-464C《系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)要求》的描述，電磁環(huán)境區(qū)分不同條件、不同場(chǎng)合。不同條件的電磁環(huán)境組成如圖1所示。

圖1 不同條件的電磁環(huán)境

不同場(chǎng)合的電磁環(huán)境主要針對(duì)各種典型軍事行動(dòng)，具體主要包括6類典型外部射頻電磁環(huán)境電平，如圖2所示。

圖2 不同場(chǎng)合的電磁環(huán)境

復(fù)雜電磁環(huán)境從特性研究、性能仿真和構(gòu)建產(chǎn)生入手，圍繞電磁兼容設(shè)計(jì)、電磁防護(hù)設(shè)計(jì)、武器性能測(cè)試評(píng)估和戰(zhàn)場(chǎng)模擬訓(xùn)練。電磁環(huán)境效應(yīng)研究?jī)?nèi)容如圖3所示。

圖3 電磁環(huán)境效應(yīng)研究?jī)?nèi)容

MIL-STD-464C《系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)要求》是美軍電磁環(huán)境方面的橫向主要標(biāo)準(zhǔn)之一，而在縱向方面，美軍的主要標(biāo)準(zhǔn)是MIL-HDBK-235C《軍事行動(dòng)電磁環(huán)境剖面》。該標(biāo)準(zhǔn)共有10個(gè)分冊(cè)，是美軍國(guó)防部從不同戰(zhàn)斗部發(fā)布的軍事行動(dòng)電磁環(huán)境手冊(cè)，這些手冊(cè)均為限制發(fā)布或機(jī)密文件[1]。

另外，美軍電磁環(huán)境效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系中的主要管理指令有DoDD 5000.1(國(guó)防采辦系統(tǒng))、DoDD 5000.2(國(guó)防采辦系統(tǒng)運(yùn)行)和DoDD 3222.3(國(guó)防部電磁環(huán)境效應(yīng)綱要)[2]。

1.2 我軍定義

我軍在GJB 6130-2007中給出了復(fù)雜電磁環(huán)境的定義：復(fù)雜電磁環(huán)境是指在一定的空域、時(shí)域、頻域和功率域上，多種電磁信號(hào)同時(shí)存在，對(duì)武器裝備運(yùn)用和作戰(zhàn)行動(dòng)產(chǎn)生一定影響的電磁環(huán)境。根據(jù)以上定義，復(fù)雜電磁環(huán)境的主要組成為交戰(zhàn)雙方在對(duì)抗過(guò)程中武器裝備作戰(zhàn)時(shí)產(chǎn)生的電磁信號(hào)[3]。

我軍在GJB 6520-2008中對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境進(jìn)行了分類與分級(jí)：分別從輻射信號(hào)類型、受影響的電子信息系統(tǒng)類型和電磁環(huán)境信號(hào)復(fù)雜度等級(jí)三個(gè)維度進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境分類；依據(jù)頻譜占用度(FO)、時(shí)間占有度(TO)和空間覆蓋率(SO)三個(gè)指標(biāo)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境進(jìn)行分級(jí)，將戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜度分為簡(jiǎn)單電磁環(huán)境、輕度復(fù)雜電磁環(huán)境、中度復(fù)雜電磁環(huán)境和重度復(fù)雜電磁環(huán)境四個(gè)等級(jí)[4]，如表1所示。

表1 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

該標(biāo)準(zhǔn)從頻域、時(shí)域和空域三個(gè)維度對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境進(jìn)行了量化分析，給出了戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境分級(jí)時(shí)的計(jì)算方法。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外現(xiàn)狀分析

國(guó)外針對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的研究較早，且十分重視面向雷達(dá)對(duì)抗戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁干擾的效能評(píng)估研究，針對(duì)雷達(dá)抗干擾效能評(píng)估方面提出了以功率準(zhǔn)則、信息準(zhǔn)則、概率準(zhǔn)則、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則(效率準(zhǔn)則)等為代表的評(píng)估準(zhǔn)則，并建立了由抗干擾改善因子、抗干擾能力度量、壓制系數(shù)、自衛(wèi)距離、抗干擾品質(zhì)因子等評(píng)估指標(biāo)體系。

上世紀(jì)七十年代起，國(guó)外研究人員通過(guò)試驗(yàn)對(duì)雷達(dá)及電子戰(zhàn)等各型武器裝備進(jìn)行仿真建模，建立了數(shù)學(xué)模型。到九十年代初，以美英為代表的北約發(fā)達(dá)國(guó)家已初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)雷達(dá)/電子戰(zhàn)設(shè)計(jì)、干擾/抗干擾分析的計(jì)算機(jī)仿真。

目前，除了干擾/抗干擾效能評(píng)估方法，國(guó)外對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境領(lǐng)域的研究還聚焦到整個(gè)體系的對(duì)抗上。將電子武器裝備置于實(shí)際使用環(huán)境下，對(duì)電子武器裝備的復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行更加系統(tǒng)和精確的評(píng)估。美俄等軍事發(fā)達(dá)國(guó)家均已開(kāi)展電子偵察-干擾-抗干擾試驗(yàn)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)研究。美國(guó)等少數(shù)國(guó)家已建成先進(jìn)的裝備干擾/抗干擾效能評(píng)估試驗(yàn)體系，有效支撐電子武器裝備的研制與作戰(zhàn)使用。為了完成復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家也較早地開(kāi)展了內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)條件建設(shè)及大型外場(chǎng)試驗(yàn)條件建設(shè)與改進(jìn)等一系列工作，建成了由國(guó)防部主導(dǎo)的國(guó)家靶場(chǎng)和軍工巨頭使用的試驗(yàn)場(chǎng)組成的電子戰(zhàn)裝備試驗(yàn)體系。

根據(jù)公開(kāi)報(bào)道，以北約為代表的西方軍事強(qiáng)國(guó)在構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境方面開(kāi)展的對(duì)抗試驗(yàn)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)利用真實(shí)的敵方電子裝備進(jìn)行試驗(yàn)。如北約波利岡電子靶場(chǎng)利用獲得的蘇聯(lián)地空導(dǎo)彈系統(tǒng)、雷達(dá)干擾機(jī)系統(tǒng)成為針對(duì)蘇式武器的重要訓(xùn)練任務(wù)基地；

(2)利用大量的模擬器系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。美國(guó)利用獲得的各種信息在大西洋電子靶場(chǎng)配備了大量可模擬俄制地空導(dǎo)彈系統(tǒng)、防空火炮系統(tǒng)、I/J波段干擾機(jī)等模擬器，可以隨時(shí)部署在廠區(qū)任何位置；

(3)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字仿真模擬。美軍陸軍電子靶場(chǎng)有一套大型的軟件試驗(yàn)平臺(tái)Starship系統(tǒng)，法國(guó)雷恩軍事中心有LIGASE數(shù)字模型系統(tǒng)，法國(guó)布魯茲軍事電子中心有VHEDAA數(shù)字模型系統(tǒng)。

可以看出，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的對(duì)抗實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)呈現(xiàn)出不同層次、不同類型、全面全方位覆蓋的態(tài)勢(shì)，以支持其雷達(dá)與電子對(duì)抗理論研究、實(shí)際裝備測(cè)試、戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法研究、實(shí)際作戰(zhàn)訓(xùn)練等[5]。

2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀分析

國(guó)內(nèi)在復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估領(lǐng)域的研究起步較晚，但從理論體系構(gòu)建以及試驗(yàn)開(kāi)展來(lái)看，已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。干擾與抗干擾指標(biāo)體系建立、效能評(píng)估及試驗(yàn)方法研究等近些年也一直是電子武器裝備的研究熱點(diǎn)，尤其在以電磁戰(zhàn)、信息戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)為代表的新型對(duì)抗形式下，在國(guó)家和軍隊(duì)的高度重視下，已然成為國(guó)內(nèi)各大科研機(jī)構(gòu)、高校、裝備研制廠商的研究熱點(diǎn)。針對(duì)典型雷達(dá)裝備，均建立了其抗干擾指標(biāo)體系，并對(duì)抗干擾效能評(píng)估開(kāi)展了大量研究。

同時(shí)，在內(nèi)外場(chǎng)試驗(yàn)研究方面，以軍方及試驗(yàn)基地為主導(dǎo)、科研院所等工業(yè)部門積極參與的試驗(yàn)也在大范圍開(kāi)展。通過(guò)對(duì)抗演練構(gòu)建模擬仿真系統(tǒng)或建設(shè)試驗(yàn)場(chǎng)開(kāi)展對(duì)抗試驗(yàn)，均取得了不錯(cuò)的效果。這些研究有力支撐了雷達(dá)及對(duì)抗設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)、評(píng)估、鑒定、戰(zhàn)術(shù)研究。但是，復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)能量、信息效應(yīng)以及技戰(zhàn)術(shù)的影響還需進(jìn)一步深化研究[6]。

3 發(fā)展趨勢(shì)和構(gòu)想

針對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)需求，關(guān)于復(fù)雜電磁環(huán)境的研究也越來(lái)越急迫，主要圍繞“如何描述對(duì)抗”、“如何定義戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境”、“戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境如何構(gòu)建”、“電磁環(huán)境如何量化”、“考核體系如何建立”和“如何進(jìn)行效能評(píng)估”等展開(kāi)。

為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)的影響，從干擾技術(shù)和干擾戰(zhàn)術(shù)兩個(gè)層面進(jìn)行表征。在復(fù)雜電磁環(huán)境量化時(shí)，除了從傳統(tǒng)的時(shí)、空、頻、能量、調(diào)制、極化等六域?qū)﹄姶怒h(huán)境屬性進(jìn)行描述，還應(yīng)重點(diǎn)從戰(zhàn)術(shù)層面研究對(duì)抗博弈。最典型的就是美空軍上校博伊德于上世紀(jì)七十年代提出的“OODA”理論，即從觀察(Observation)、瞄準(zhǔn)(Orientation)、決策(Decision)和行動(dòng)(Action)4個(gè)方面表征戰(zhàn)場(chǎng)雙方的對(duì)抗博弈過(guò)程，是交戰(zhàn)雙方以“環(huán)”的方式描述電子支援、電子攻擊、電子防御等多方面的一整套作戰(zhàn)策略，如圖4所示。

圖4 對(duì)抗博弈的OODA環(huán)

在構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)上，圍繞數(shù)字仿真、內(nèi)場(chǎng)測(cè)試和外場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證展開(kāi)。在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字模擬仿真方面，在現(xiàn)有參數(shù)的基礎(chǔ)上建立交戰(zhàn)雙方的武器裝備模型，以模型驅(qū)動(dòng)交戰(zhàn)雙方進(jìn)行可視化虛擬對(duì)抗，典型代表是美國(guó)的Starship系統(tǒng)和法國(guó)的LIGASE/VHEDAA系統(tǒng)。在內(nèi)場(chǎng)測(cè)試方面，利用大量模擬器或半實(shí)物/實(shí)物模塊等裝置，通過(guò)縮比等效等方式在微波暗室開(kāi)展試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證電子裝備的單項(xiàng)性能，典型代表是洛·馬公司為F-22戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的先進(jìn)動(dòng)態(tài)射頻仿真系統(tǒng)(ADRS)，已于2000年前后投入使用。

逼真戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的構(gòu)建離不開(kāi)外場(chǎng)驗(yàn)證試驗(yàn)。通過(guò)組織協(xié)調(diào)作戰(zhàn)兵力(部分可用模擬器替代)，同時(shí)利用背景環(huán)境(如海雜波等)，各型裝備進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)裝對(duì)抗，使對(duì)抗博弈不斷趨近實(shí)戰(zhàn)化。未來(lái)在構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境時(shí)，數(shù)字仿真、內(nèi)場(chǎng)測(cè)試和外場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證將緊密結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)字仿真設(shè)計(jì)，初步獲取戰(zhàn)場(chǎng)電磁對(duì)抗態(tài)勢(shì)；結(jié)合內(nèi)場(chǎng)測(cè)試進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證；最后通過(guò)外場(chǎng)驗(yàn)證試驗(yàn)完成戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境搭建。反過(guò)來(lái)可利用內(nèi)外場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)字仿真中搭建的模型進(jìn)行不斷修正完善迭代，開(kāi)展后續(xù)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境構(gòu)建。

在完成復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建后，需評(píng)估交戰(zhàn)雙方電子裝備的作戰(zhàn)效能。依據(jù)電子裝備作戰(zhàn)使用和技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用合適的效能評(píng)估方法對(duì)電子裝備的作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前常見(jiàn)的效能評(píng)估方法包括層次分析法、灰色評(píng)估法、ADC法、因子分析法、主成分分析法和TOPSIS法等。根據(jù)評(píng)估指標(biāo)的不同選取合適的評(píng)估方法。而且，因各種評(píng)估方法的側(cè)重點(diǎn)不同，可根據(jù)需要組合運(yùn)用多種評(píng)估方法，以獲得最優(yōu)效能評(píng)估結(jié)果。

依照構(gòu)建指標(biāo)體系-創(chuàng)建評(píng)估方案-執(zhí)行評(píng)估任務(wù)-獲取評(píng)估結(jié)果的工作流程開(kāi)展評(píng)估[7-8]，如圖5所示。

圖5 效能評(píng)估工作流程

在技術(shù)高速發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的環(huán)境下，為了保持高新技術(shù)武器裝備的研制能力，確保武器裝備性能處于世界領(lǐng)先水平，保持在軍事上的優(yōu)勢(shì)地位，以美國(guó)為主的國(guó)外面向雷達(dá)、電子戰(zhàn)的復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建和干擾/抗干擾效能評(píng)估技術(shù)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：

(1)構(gòu)建可重構(gòu)的雷達(dá)、電子對(duì)抗干擾/抗干擾效能評(píng)估試驗(yàn)條件；

(2)構(gòu)建基于“怎么打，怎么驗(yàn)”的雷達(dá)、電子對(duì)抗裝備干擾/抗干擾效能評(píng)估、考核體系。

構(gòu)想未來(lái)復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估應(yīng)該有以下特點(diǎn)：

(1)實(shí)戰(zhàn)化

深入研究復(fù)雜電磁環(huán)境是為了打贏未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)，構(gòu)建的復(fù)雜電磁環(huán)境若能貼近實(shí)戰(zhàn)，能夠逼真復(fù)現(xiàn)敵我交戰(zhàn)雙方的對(duì)抗博弈過(guò)程，則能更好地檢驗(yàn)電子武器裝備作戰(zhàn)時(shí)的復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性，提高其戰(zhàn)時(shí)效能。所以，為了構(gòu)建的復(fù)雜電磁環(huán)境更加貼近實(shí)戰(zhàn)，交戰(zhàn)的紅藍(lán)雙方兵力部署需趨近于戰(zhàn)時(shí)組織結(jié)構(gòu)，攻防戰(zhàn)術(shù)及對(duì)抗措施與實(shí)際相仿。以海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)想定為例，其紅藍(lán)雙方的組織結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示。武器裝備試驗(yàn)與作戰(zhàn)部隊(duì)訓(xùn)練走向融合，開(kāi)展一體化聯(lián)合試驗(yàn)訓(xùn)練，“像作戰(zhàn)那樣進(jìn)行試驗(yàn)”。

圖6 藍(lán)軍部隊(duì)組織結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 紅軍部隊(duì)組織結(jié)構(gòu)示意圖

(2)數(shù)字化

為了提高構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境及效能評(píng)估的效率，節(jié)省資源，“將外場(chǎng)試驗(yàn)搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”，采用計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真等技術(shù)完成作戰(zhàn)預(yù)演和態(tài)勢(shì)顯示，利用模型驅(qū)動(dòng)紅藍(lán)雙方開(kāi)展對(duì)抗博弈。例如面向雷達(dá)與電子戰(zhàn)對(duì)抗，可建立不斷修正完善的典型作戰(zhàn)對(duì)象的目標(biāo)模型和目標(biāo)RCS特性數(shù)據(jù)以及干擾和雜波模型，在各型模擬器上開(kāi)展對(duì)抗。

(3)體系化

未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)必將是陸?？仗斓捏w系化作戰(zhàn)。圍繞戰(zhàn)時(shí)電磁環(huán)境構(gòu)建，不能單一考慮單平臺(tái)、單編隊(duì)開(kāi)展，需打造多兵種協(xié)同聯(lián)合作戰(zhàn)模式，在更貼近未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境的條件下檢驗(yàn)武器裝備。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從復(fù)雜電磁環(huán)境的概念出發(fā)，分別描述了美軍和我軍對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的定義；圍繞復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估，分析了國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；最后以發(fā)展現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)發(fā)展特點(diǎn)進(jìn)行了展望。隨著對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境研究的不斷深入，復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建及效能評(píng)估必將更加科學(xué)與完善。