張國(guó)義,劉 華,高翔霄,向才炳,柴 強(qiáng)

(1.中國(guó)航天電子技術(shù)研究院 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程中心，北京 10094; 2.北京遙測(cè)技術(shù)研究所，北京 100094; 3.北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076; 4.32021部隊(duì)，北京 100094)

0 引言

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)/應(yīng)用系統(tǒng)的導(dǎo)航戰(zhàn)從作戰(zhàn)對(duì)抗對(duì)象體系來(lái)看，可分為使導(dǎo)航系統(tǒng)自身能力退化/失效和使導(dǎo)航應(yīng)用能力效能退化/失效。前者是使衛(wèi)星和地面支持系統(tǒng)(運(yùn)控、測(cè)控)失去星地測(cè)量、星間測(cè)量和數(shù)據(jù)通信能力，這樣導(dǎo)航衛(wèi)星和地面支持系統(tǒng)失去導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)注入更新和正確測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)源[1]；后者是以噪聲信號(hào)、轉(zhuǎn)發(fā)欺騙信號(hào)、生成式相干干擾信號(hào)進(jìn)行區(qū)域遮蔽/壓制、欺騙，使得區(qū)域內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)失鎖、錯(cuò)鎖導(dǎo)航信號(hào)，從而不能授時(shí)、定位、測(cè)速或授時(shí)、定位、測(cè)速錯(cuò)誤。從作戰(zhàn)對(duì)抗技術(shù)手段上來(lái)看是使衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所有含接收機(jī)和信機(jī)被壓制/干擾、欺騙，包括壓制干擾和欺騙干擾兩類。

圖1 試驗(yàn)推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)

導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗與評(píng)估系統(tǒng)是一個(gè)支持交互式裝備體系作戰(zhàn)試驗(yàn)仿真的試驗(yàn)系統(tǒng)，為試驗(yàn)與評(píng)估聯(lián)合作戰(zhàn)狀態(tài)下導(dǎo)航體系裝備運(yùn)用作戰(zhàn)效能，必須能夠詳細(xì)地模擬要素參與的地面、空中系統(tǒng)作戰(zhàn)，并能將電子戰(zhàn)，信息戰(zhàn)等戰(zhàn)法有效地集成到模型?；诮y(tǒng)一的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換協(xié)議和協(xié)調(diào)一致的體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把試驗(yàn)推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)和物理仿真分系統(tǒng)連接起來(lái)，用以模擬導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗?fàn)顟B(tài)下裝備及戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用，模擬各種信息源生成體系對(duì)抗試驗(yàn)所需的各種數(shù)據(jù)和信息，評(píng)估體系將其作為對(duì)抗試驗(yàn)的輸入信源，用以驗(yàn)證系統(tǒng)在對(duì)抗條件下效能。

試驗(yàn)推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)具備軟件仿真系統(tǒng)靈活性及易于擴(kuò)充規(guī)模的要求，物理仿真分系統(tǒng)具備裝備實(shí)體的物理特性，“軟硬結(jié)合”模式通過(guò)硬件設(shè)備可與軟件模型無(wú)差別的等效集成，共同構(gòu)建試驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)行全規(guī)模全要素驗(yàn)證；靈活性與真實(shí)性有效統(tǒng)一。試驗(yàn)系統(tǒng)基于代表系統(tǒng)近真實(shí)狀態(tài)的系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證理念，構(gòu)建涵蓋信息流、控制流、時(shí)間流的多層次對(duì)抗研究平臺(tái)，同時(shí)具有靈活可控的體系架構(gòu)，軟硬件可靈活操控及配置，具備擴(kuò)展升級(jí)能力。

1 試驗(yàn)推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)

導(dǎo)航體系對(duì)抗推演在系統(tǒng)運(yùn)用中主要可以體現(xiàn)三個(gè)層次：①在第一層次，能模擬諸軍兵種間的聯(lián)合作戰(zhàn)問(wèn)題，并表現(xiàn)不同作戰(zhàn)樣式的綜合情況。重點(diǎn)描述和解決體系對(duì)抗如：導(dǎo)航電子戰(zhàn)與聯(lián)合導(dǎo)航體系保障、綜合信息戰(zhàn)、無(wú)人應(yīng)用系統(tǒng)作戰(zhàn)等。②在第二層次，能模擬運(yùn)用導(dǎo)航應(yīng)用裝備的作戰(zhàn)行動(dòng)，描述導(dǎo)航相關(guān)裝備、兵力的對(duì)抗與作戰(zhàn)效果計(jì)算。③在第三層，能模擬具體場(chǎng)景的作戰(zhàn)行動(dòng)，通過(guò)相應(yīng)要素的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用，用數(shù)字手段模擬仿真實(shí)兵、實(shí)裝達(dá)到模擬實(shí)兵推演的控制、導(dǎo)調(diào)與評(píng)估的目的。

1.1 試驗(yàn)推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)總體組成

體系對(duì)抗試驗(yàn)推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)的組成包括系統(tǒng)主體與對(duì)外接口，如圖1所示。體系對(duì)抗試驗(yàn)推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)主體包括試驗(yàn)任務(wù)子系統(tǒng)、推演仿真運(yùn)行調(diào)度引擎、數(shù)學(xué)仿真子系統(tǒng)、試驗(yàn)體系節(jié)點(diǎn)模型和評(píng)估分析子系統(tǒng)五部分，其他包括監(jiān)控顯示子系統(tǒng)、仿真控制子系統(tǒng)，場(chǎng)景配置插件、信息服務(wù)與數(shù)據(jù)管理軟件等，并支持物理仿真分系統(tǒng)協(xié)同仿真控制，體系對(duì)抗推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)對(duì)外接口主要實(shí)現(xiàn)與物理仿真子系統(tǒng)的聯(lián)合/協(xié)同的試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

1.2 試驗(yàn)任務(wù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)是整個(gè)仿真系統(tǒng)的中樞，主要功能是根據(jù)試驗(yàn)規(guī)劃任務(wù)腳本、系統(tǒng)仿真模式及流程開發(fā)腳本、對(duì)抗運(yùn)行場(chǎng)景開發(fā)腳本映射為仿真運(yùn)行調(diào)度引擎的啟停、各類模型參數(shù)或?qū)傩灾?，并進(jìn)行初始運(yùn)行的加載。試驗(yàn)想定與配置涉及大量的任務(wù)、模式、參數(shù)的切分，包括：1)對(duì)抗試驗(yàn)任務(wù)規(guī)劃；2)系統(tǒng)仿真的工作模式及流程；3)導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)的對(duì)抗場(chǎng)景配置。

1.3 試驗(yàn)體系節(jié)點(diǎn)模型

體系對(duì)抗試驗(yàn)推演評(píng)估分系統(tǒng)需要建模與實(shí)際系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)模型，用于完成系統(tǒng)試驗(yàn)。實(shí)際系統(tǒng)映射到仿真系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)屬性(包含業(yè)務(wù)動(dòng)作、輸入輸出接口、控制接口、涉及的接口及關(guān)鍵技術(shù)、特性參數(shù)等方面)的要求。

導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗任務(wù)對(duì)應(yīng)實(shí)際物理系統(tǒng)所需參與的節(jié)點(diǎn)類型及節(jié)點(diǎn)屬性存在約束關(guān)系。從仿真導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗任務(wù)需求出發(fā)得到為滿足系統(tǒng)軟件閉環(huán)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)模型，從而與系統(tǒng)物理組成構(gòu)成映射關(guān)系。

按照系統(tǒng)支持信息、業(yè)務(wù)、系統(tǒng)性能的作戰(zhàn)試驗(yàn)需求，對(duì)仿真節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中一級(jí)節(jié)點(diǎn)包括地面支持系統(tǒng)、衛(wèi)星、星間網(wǎng)絡(luò)、用戶和環(huán)境、對(duì)抗干擾源；同時(shí)地面支持系統(tǒng)包括綜合管控子系統(tǒng)、地面支持子系統(tǒng)和三個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)。

1.4 數(shù)學(xué)仿真子系統(tǒng)

為保證對(duì)抗試驗(yàn)、推演、評(píng)估的可靠和可信，必須確保星地/星間鏈路模擬的關(guān)鍵體制、軟件和算法的可行性和有效性，提供數(shù)據(jù)支持網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)的帶寬鏈路和導(dǎo)航定位算法等仿真數(shù)據(jù)，數(shù)學(xué)仿真模型需要仿真生成與通信和觀測(cè)數(shù)據(jù)有關(guān)的各類數(shù)據(jù)，包括空間段軌道與衛(wèi)星鏈路帶寬、環(huán)境段影響數(shù)據(jù)、星間觀測(cè)數(shù)據(jù)、地面觀測(cè)數(shù)據(jù)等。

1)空間段軌道數(shù)據(jù)仿真；

2)對(duì)抗及運(yùn)行接入控制環(huán)境影響數(shù)據(jù)仿真；

3)星間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)仿真；

4)星地網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)仿真。

1.5 對(duì)抗試驗(yàn)推演仿真運(yùn)行引擎

1.5.1 試驗(yàn)推演仿真運(yùn)行引擎結(jié)構(gòu)

對(duì)抗試驗(yàn)推演仿真運(yùn)行引擎是試驗(yàn)系統(tǒng)的推演及調(diào)度核心，它根據(jù)對(duì)抗試驗(yàn)規(guī)劃配置信息，控制仿真時(shí)間推進(jìn)和空間約束進(jìn)行分布式仿真運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按照空間關(guān)系、相關(guān)時(shí)序運(yùn)行，模擬導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)抗運(yùn)行的全過(guò)程。試驗(yàn)推演仿真運(yùn)行引擎結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)推演仿真運(yùn)行引擎

1.5.2 推演引擎

圖3 推演引擎組成圖

推演引擎組成如圖3所示，通過(guò)任務(wù)規(guī)劃導(dǎo)入模塊將任務(wù)規(guī)劃數(shù)據(jù)分解入庫(kù)并提交推演引擎。推演引擎按照時(shí)間引擎推動(dòng)進(jìn)行不停地解算；推演引擎中包含反應(yīng)規(guī)則、行為、各實(shí)體、事件幾個(gè)部分，推演引擎循環(huán)計(jì)算的方法是“行為-反應(yīng)-行為變化”。推演引擎運(yùn)算的結(jié)果通過(guò)顯示接口向外輸出。推演引擎運(yùn)算產(chǎn)生的事件列表可以通過(guò)顯示接口向外輸出。在推演過(guò)程中，可通過(guò)人工干預(yù)模塊改變實(shí)體的行為(例如：改變導(dǎo)航應(yīng)用裝備實(shí)體的機(jī)動(dòng)路線、裝備的使用狀態(tài)，干擾對(duì)抗裝備的接入控制方式和規(guī)模)；可以通過(guò)推演進(jìn)程控制模塊控制推演過(guò)程，控制推演開始、推演暫停、重新推演；通過(guò)空間引擎和時(shí)間引擎控制推演區(qū)域和頻度。推演產(chǎn)生的事件是待評(píng)估主要輸出之一。

1.6 評(píng)估子析系統(tǒng)

評(píng)估分析子系統(tǒng)主要是對(duì)相關(guān)驗(yàn)證試驗(yàn)需要進(jìn)行指標(biāo)評(píng)估的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析與評(píng)估，其評(píng)估算法可以采用插件方式進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)支持在線評(píng)估和事后評(píng)估。

2 物理仿真分系統(tǒng)總體組成

2.1 物理仿真分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗物理仿真分系統(tǒng)要基于系統(tǒng)級(jí)等規(guī)模(或比例)、全要素、近真實(shí)、任意場(chǎng)景可設(shè)的平臺(tái)，要建立對(duì)抗物理仿真分系統(tǒng)，需要研究并具備的能力包括體系對(duì)抗信號(hào)環(huán)境的生成能力、體系對(duì)抗環(huán)境的信號(hào)監(jiān)測(cè)能力、針對(duì)體系對(duì)抗因素的抗干擾能力。

物理仿真分系統(tǒng)的系統(tǒng)模塊組成：至少8臺(tái)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)模擬器(A、B、C、D、E、F、G、H)、至少7臺(tái)北斗/GPS雙模接收機(jī)、一臺(tái)服務(wù)器)、數(shù)學(xué)仿真軟件、空間段體系對(duì)抗仿真系統(tǒng)(星間鏈路仿真)以及一個(gè)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器組成；另外添加的4類欺騙干擾模塊、4類阻塞干擾模塊、4類射頻切換與疊加模塊組成。

圖4 導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗物理仿真分系統(tǒng)框圖

對(duì)抗物理仿真分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，綜合控制計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接各類干擾源(阻塞干擾器、欺騙干擾器)、環(huán)境段、全球仿真軟件模塊，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接空間段仿真計(jì)算機(jī)，進(jìn)行仿真參數(shù)的配置和控制生成。其中，S模擬測(cè)控站、運(yùn)控模擬測(cè)通、星間鏈路運(yùn)管Ka站和衛(wèi)星模擬器分別能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工程系統(tǒng)信號(hào)的仿真生成；阻塞干擾器用于產(chǎn)生測(cè)控、運(yùn)控上注、星間鏈路、衛(wèi)星 B1/B2/B3頻段的阻塞干擾，欺騙干擾器生成測(cè)控、運(yùn)控上注、星間鏈路、衛(wèi)星B1/B2/B3的欺騙信號(hào)。

評(píng)估預(yù)處理子系統(tǒng)，能夠?qū)Ω黝愋盘?hào)故障狀態(tài)，包括空間衛(wèi)星鐘差/軌道差誤差、偽距信號(hào)誤差、對(duì)抗交互過(guò)程積累結(jié)果等待評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；交由推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)評(píng)估各分系統(tǒng)多類、多路功率可調(diào)、制式可調(diào)的干擾信號(hào)的對(duì)導(dǎo)航體系干擾效果，完成對(duì)裝備體系干擾對(duì)抗性能測(cè)試評(píng)估。

2.2 衛(wèi)星測(cè)控對(duì)抗

測(cè)控對(duì)抗主要考慮：鏈路壓制、重放式干擾、偽指令干擾，和協(xié)議干擾[2]。測(cè)控對(duì)抗試驗(yàn)導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗系統(tǒng)局部連接如圖5所示。

圖5 測(cè)控對(duì)抗試驗(yàn)系統(tǒng)連接示意圖

測(cè)控對(duì)抗試驗(yàn)中，物理仿真分系統(tǒng)把干擾信號(hào)合路于從模擬在軌條件S信道模擬器出來(lái)的測(cè)控上注信號(hào)上，進(jìn)入遙控接收機(jī)，使單星或多星遙控接收機(jī)被阻塞，失去S遙控上注(或S信道備份運(yùn)控指令L上注)能力，從而失去對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)的控制能力。評(píng)估服務(wù)器接收從S模擬測(cè)控站和導(dǎo)航衛(wèi)星模擬器的輸出數(shù)據(jù)，評(píng)測(cè)對(duì)抗結(jié)果。

2.3 導(dǎo)航載荷/運(yùn)控對(duì)抗

檢驗(yàn)衛(wèi)星在L上行干擾條件下組網(wǎng)提供服務(wù)的能力[3-4]。包括：上行注入接收載荷、星載信息處理載荷、衛(wèi)星鐘與時(shí)頻載荷等在復(fù)雜干擾環(huán)境下的北斗體系作戰(zhàn)效能評(píng)估，連接關(guān)系如圖6所示。

圖6 衛(wèi)星導(dǎo)航載荷對(duì)抗試驗(yàn)系統(tǒng)連接示意圖

在測(cè)評(píng)設(shè)備的控制下，運(yùn)控上注信號(hào)生成設(shè)備產(chǎn)生上行正常注入信號(hào)，有線方式通過(guò)環(huán)境段發(fā)送給被測(cè)衛(wèi)星模擬器上注載荷，建立起上行收發(fā)鏈路。L頻段上行注入信號(hào)干擾源設(shè)備根據(jù)測(cè)試評(píng)估要求產(chǎn)生不同干擾形式、不同電平和不同注入數(shù)據(jù)的信號(hào)，對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星模擬器上的擴(kuò)頻上注測(cè)距接收機(jī)的信號(hào)、信息處理能力進(jìn)行測(cè)試；同時(shí)，系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備和導(dǎo)航信號(hào)接收機(jī)接收衛(wèi)星模擬器的下行導(dǎo)航信號(hào)，建立起下行收發(fā)鏈路。信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)衛(wèi)星模擬器下行導(dǎo)航信號(hào)從信號(hào)質(zhì)量層面進(jìn)行分析，導(dǎo)航接收機(jī)對(duì)導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行精密偽距測(cè)量和下行電文的解析，評(píng)估服務(wù)器完成系統(tǒng)對(duì)抗結(jié)果的評(píng)估。

2.4 星間干擾對(duì)抗

導(dǎo)航星座的星間鏈路受到干擾時(shí)，會(huì)影響到整個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)的服務(wù)性能[5-6]。星間鏈路可能面臨的干擾包括壓制式干擾和欺騙式干擾等，在導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗系統(tǒng)模擬星間鏈路對(duì)抗試驗(yàn)的連接如圖7所示。

圖7 星間鏈路對(duì)抗試驗(yàn)系統(tǒng)連接示意圖

物理仿真分系統(tǒng)通過(guò)有線方式將Ka干擾源信號(hào)和經(jīng)過(guò)環(huán)境段輸出Ka站正常信號(hào)按預(yù)期的功率比合路后接入導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路接收機(jī)載荷，檢測(cè)星間鏈路接收機(jī)載荷，然后處理在Ka站和導(dǎo)航監(jiān)測(cè)接收機(jī)段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)估服務(wù)器對(duì)目標(biāo)衛(wèi)星及星座的壓制、反制等試驗(yàn)干擾或抗干擾結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并從導(dǎo)航接收機(jī)的角度評(píng)估對(duì)導(dǎo)航體系效能的評(píng)估。

2.5 導(dǎo)航信號(hào)戰(zhàn)區(qū)遮蔽/壓制、欺騙

考慮到已經(jīng)規(guī)劃有伴星欺騙、低軌小衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)欺騙、機(jī)載壓制干擾、地面大功率區(qū)域干擾等手段[7]。系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航信號(hào)區(qū)域遮蔽試驗(yàn)連接如圖8所示。

圖8 導(dǎo)航信號(hào)區(qū)域遮蔽試驗(yàn)系統(tǒng)連接示意圖

物理仿真分系統(tǒng)將L導(dǎo)航干擾源的干擾信號(hào)合路于經(jīng)過(guò)環(huán)境段的衛(wèi)星下行導(dǎo)航信號(hào)上，評(píng)估服務(wù)器針對(duì)干擾的類型和強(qiáng)度結(jié)合導(dǎo)航/監(jiān)測(cè)接收機(jī)的輸出評(píng)估導(dǎo)航干擾源的遮蔽/壓制效能，或者評(píng)估接收機(jī)的抗壓制效能。試驗(yàn)可以在單干擾源與多干擾源等情況下進(jìn)行。

3 評(píng)估體系

3.1 影響導(dǎo)航體系抗干擾性能評(píng)估的關(guān)聯(lián)因素

導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗中導(dǎo)航體系整網(wǎng)性能退化/劣化是隨著星座衛(wèi)星被干擾的數(shù)量和位置的變化而變化，導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗性能評(píng)估場(chǎng)景涉及干擾站類型、干擾類型、數(shù)量、干擾站功率、干擾站位置、被干擾的衛(wèi)星、干擾開始/持續(xù)時(shí)長(zhǎng)等要素。導(dǎo)航體系對(duì)抗的星座抗干擾性能與單星抗干擾性能、星座整網(wǎng)星地-星間建鏈及處理的抗干擾性能等多種因素有關(guān)。

為對(duì)導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗效能進(jìn)行準(zhǔn)確、全面評(píng)價(jià)，首先需要定義導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗性能評(píng)估標(biāo)體系和評(píng)估方法[8-11]。導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗性能評(píng)估涉及多種干擾場(chǎng)景、多條星-地和星間鏈路(對(duì)應(yīng)多顆衛(wèi)星)、較長(zhǎng)時(shí)間( 星-地、星間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆S時(shí)間變化)[12-13]；導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗性能的準(zhǔn)確評(píng)估需要遍歷干擾場(chǎng)景、鏈路、運(yùn)行時(shí)間3個(gè)維度[14-16]。為了導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗性能評(píng)估完備性要求，必須采用合適的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)上述3個(gè)維度的完備建模和遍歷性覆蓋[17-18]?？梢圆捎糜蓮膯捂溌返秸W(wǎng)的次序和分系統(tǒng)單獨(dú)對(duì)抗到全系統(tǒng)對(duì)抗，依次實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)間、鏈路、干擾場(chǎng)景3個(gè)維度的遍歷。

3.2 導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)性能評(píng)價(jià)方法

3.2.1 導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)完整性評(píng)估

導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)完整性評(píng)估在不同場(chǎng)景下是否能夠支持所有業(yè)務(wù)類型信息完整性運(yùn)行，例如在正常業(yè)務(wù)場(chǎng)景下至少涵蓋：導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)規(guī)劃上注業(yè)務(wù)、導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)回傳業(yè)務(wù)。

3.2.2 導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)完成度評(píng)估

導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)完成度主要是通過(guò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的完整性來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估，例如：

1)導(dǎo)航星座數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可利用回傳業(yè)務(wù)成功率來(lái)評(píng)估：

(1)

其中:Snum為測(cè)/運(yùn)控及終端等地面接收節(jié)點(diǎn)數(shù)量，T為系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，sd為運(yùn)行時(shí)間T內(nèi)接收節(jié)點(diǎn)實(shí)際收到的回傳信息量，SD為運(yùn)行時(shí)間T內(nèi)接收節(jié)點(diǎn)理論應(yīng)該收到的回傳信息量。

2)導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)規(guī)劃上注業(yè)務(wù)，可利用運(yùn)控上注業(yè)務(wù)成功率來(lái)評(píng)估：

(2)

其中:Lnum為從星上注業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，T為系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，ld為運(yùn)行時(shí)間T內(nèi)從星節(jié)點(diǎn)實(shí)際收到的運(yùn)控上注信息量，LD為運(yùn)行時(shí)間T內(nèi)從星節(jié)點(diǎn)理論應(yīng)該收到的運(yùn)控上注信息量。

3.2.3 導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)QoS滿足性評(píng)估

導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)QoS滿足性評(píng)估主要是評(píng)估業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸平均時(shí)延和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸丟包率是否滿足業(yè)務(wù)服務(wù)需求。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延：自業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生至數(shù)據(jù)成功被目的用戶接收所耗時(shí)間，為保證評(píng)估的合理性，取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸平均時(shí)延作為評(píng)估指標(biāo)。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸丟包率：目的用戶接收到源用戶產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量與源用戶產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)總量之間的比值，即為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸丟包率。

3.2.4 故障模式下導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)穩(wěn)健性

故障模式下導(dǎo)航星座業(yè)務(wù)穩(wěn)健性評(píng)估主要是評(píng)估故障模式下各類業(yè)務(wù)是否能夠正常進(jìn)行，主要評(píng)估指標(biāo)有故障容忍時(shí)間、性能下降率。

故障容忍時(shí)間定義為從故障開始時(shí)刻到導(dǎo)航業(yè)務(wù)服務(wù)性能不能滿足最低要求時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。

ΔT(i,j)=Tfinal(i,j)-T0(j)

(3)

其中:ΔT(i,j)為業(yè)務(wù)類型i對(duì)故障j的容忍時(shí)間，Tfinal(i,j)為業(yè)務(wù)i在故障j下服務(wù)性能下降到最低要求的時(shí)刻，T0(j)為故障開始發(fā)生時(shí)刻。

性能下降率定義為發(fā)生故障后業(yè)務(wù)服務(wù)性能趨于穩(wěn)定時(shí)的性能相對(duì)于無(wú)故障發(fā)生時(shí)業(yè)務(wù)服務(wù)性能的差異變化。

(4)

其中:Δη(i,j)為業(yè)務(wù)類型i在故障模式j(luò)下的性能下降率，γfinal(i,j)為業(yè)務(wù)i在故障j下趨于穩(wěn)定時(shí)服務(wù)性能，γnormal(i)為業(yè)務(wù)i無(wú)故障時(shí)的性能。

3.3 評(píng)估指標(biāo)體系

從不同的視角出發(fā)，導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗性能描述也不同。本文從測(cè)控、運(yùn)控/衛(wèi)星載荷、星間鏈路、衛(wèi)星導(dǎo)航區(qū)域遮蔽等方向考慮對(duì)抗手段、策略對(duì)單星、星座的影響，再分別從導(dǎo)航信息、空間信號(hào)精度/質(zhì)量、星座狀態(tài)和系統(tǒng)服務(wù)性能進(jìn)行評(píng)估[19-23]。導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗星座性能評(píng)估映射關(guān)系如圖9所示。

圖9 導(dǎo)航戰(zhàn)體系對(duì)抗星座性能評(píng)估映射關(guān)系

四類評(píng)估按項(xiàng)細(xì)分的框架如圖10所示。

圖10 衛(wèi)星導(dǎo)航體系對(duì)抗性能體系的詳細(xì)評(píng)估項(xiàng)

不同分系統(tǒng)的對(duì)抗對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星體系效能的影響是由分系統(tǒng)本身特性決定的，導(dǎo)航衛(wèi)星體系在信號(hào)和信息層面的退化和劣化是系統(tǒng)效能退化直接原因。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)基于數(shù)字仿真與物理仿真結(jié)合的導(dǎo)航戰(zhàn)體系化平臺(tái)進(jìn)行了論述，研究了基于數(shù)字仿真的試驗(yàn)推演評(píng)估仿真分系統(tǒng)和與實(shí)現(xiàn)物理仿真的硬件平臺(tái)，分析了與體系對(duì)抗試驗(yàn)和性能評(píng)估相關(guān)的要素，研究了體系對(duì)抗性能評(píng)估指標(biāo)體系，可以用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)整網(wǎng)抗干擾性能的定量評(píng)估，對(duì)于不同導(dǎo)航體系對(duì)抗性能對(duì)比具有參考意義。在對(duì)體系對(duì)抗性能進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要針對(duì)不同任務(wù)需求，結(jié)合具體應(yīng)用背景分別進(jìn)行論證。