張勝光,周偉江

(解放軍92493部隊(duì),遼寧 葫蘆島 125000)

0 引 言

隨著信息化裝備在防空作戰(zhàn)中的大量使用,交戰(zhàn)雙方將在電磁空間進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)上的無(wú)形較量,從而形成電磁輻射源多樣、干擾與反干擾共存的電子對(duì)抗環(huán)境。環(huán)境構(gòu)建是進(jìn)行復(fù)雜電子對(duì)抗環(huán)境下武器試驗(yàn)、軍事訓(xùn)練及其他戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境效應(yīng)研究的基礎(chǔ)[1]。防空電子對(duì)抗裝備用于對(duì)敵方機(jī)載雷達(dá)實(shí)施電磁壓制,利用科學(xué)、合理的電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建技術(shù)為其模擬逼真的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境,不但可以檢驗(yàn)裝備對(duì)威脅環(huán)境的適應(yīng)能力,同時(shí)也可以檢驗(yàn)部隊(duì)在復(fù)雜電子對(duì)抗環(huán)境下的指揮控制、戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)、火力打擊、整體防護(hù)能力[2]。因此,探索不同作戰(zhàn)場(chǎng)景下電子對(duì)抗環(huán)境的電磁信號(hào)構(gòu)成和特點(diǎn),研究試驗(yàn)訓(xùn)練區(qū)域?qū)弓h(huán)境構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)和實(shí)施方案,突破電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù),對(duì)于科學(xué)合理地模擬貼近實(shí)戰(zhàn)的電子對(duì)抗環(huán)境具有重要的工程實(shí)踐意義。

1 需求背景

電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建技術(shù)的核心就是要力求浮現(xiàn)一個(gè)貼近實(shí)戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境,主要包括實(shí)物構(gòu)建和模擬構(gòu)建2種方法,二者也可互相結(jié)合[3]。目前針對(duì)防空電子對(duì)抗裝備的場(chǎng)景構(gòu)建存在一定困難,例如:對(duì)主要假想敵F-16、幻影2000等威脅對(duì)象的機(jī)載雷達(dá)信號(hào)缺乏模擬手段,對(duì)裝備的訓(xùn)練效果無(wú)法進(jìn)行有效評(píng)估。

因此,考慮利用無(wú)人機(jī)搭載機(jī)載任務(wù)載荷(包括雷達(dá)信號(hào)模擬器和干擾檢測(cè)設(shè)備)的方法,模擬假想敵威脅雷達(dá)信號(hào),同時(shí)對(duì)電子對(duì)抗裝備輻射信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并輔以地面干擾監(jiān)測(cè)、地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估等手段對(duì)被試對(duì)象的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。運(yùn)用電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建技術(shù),解決防空電子對(duì)抗裝備試驗(yàn)訓(xùn)練面臨的主要問(wèn)題。

下面將從外軍復(fù)雜電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建方式進(jìn)行牽引,總結(jié)現(xiàn)有的逼真對(duì)抗環(huán)境的復(fù)現(xiàn)手段,然后設(shè)計(jì)一個(gè)逼真的防空電子對(duì)抗試驗(yàn)訓(xùn)練系統(tǒng)。

2 外軍復(fù)雜環(huán)境構(gòu)建方式現(xiàn)狀

隨著新軍事變革進(jìn)程的不斷加快,新的軍事思想和作戰(zhàn)概念不斷涌現(xiàn),以美軍“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”為代表的陸、海、空、天、電一體化聯(lián)合作戰(zhàn)概念的形成與推進(jìn),對(duì)世界軍事發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。縱觀外軍試驗(yàn)訓(xùn)練電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建方法,經(jīng)歷了利用真實(shí)的武器裝備配合、各類(lèi)信號(hào)模擬器模擬、運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)開(kāi)展數(shù)字仿真的不同階段。

2.1 利用真實(shí)的電子裝備構(gòu)建對(duì)抗環(huán)境

電子信息裝備尤其是電子對(duì)抗裝備的作戰(zhàn)針對(duì)性比較具體,真實(shí)的武器始終是對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建的首選,但獲得敵方電子裝備實(shí)體很難,通常是通過(guò)在戰(zhàn)爭(zhēng)中繳獲或者從第三國(guó)購(gòu)買(mǎi)。1989年,德國(guó)統(tǒng)一使得北約波利岡電子靶場(chǎng)獲得了大量的蘇制SA-6、SA-8地對(duì)空導(dǎo)彈系統(tǒng)、ZSU-23/4四聯(lián)火炮、SPN30和SPN40地形匹配雷達(dá)干擾機(jī)等系統(tǒng),使其成為北約靶場(chǎng)中承擔(dān)針對(duì)蘇式防空訓(xùn)練任務(wù)的重要基地和力量。在1999年參加科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)前,美國(guó)、意大利和法國(guó)等國(guó)家的電子干擾飛機(jī)都進(jìn)行了相應(yīng)訓(xùn)練,目的是提高對(duì)抗環(huán)境下的作戰(zhàn)和生存能力。

2.2 利用各類(lèi)信號(hào)模擬器構(gòu)建對(duì)抗環(huán)境

主要利用微波輻射源、雷達(dá)模擬器、電子干擾機(jī)或模擬導(dǎo)引頭構(gòu)建電子對(duì)抗環(huán)境,綜合采用地面或者空中載體搭載的方式,模擬來(lái)襲武器典型電磁特性,達(dá)到己方武器對(duì)抗訓(xùn)練的目的。例如,美國(guó)中部的大西洋電子戰(zhàn)靶場(chǎng)配備的威脅信號(hào)模擬器可以模擬SA-2、SA-3,SA-6、SA-8、SA-11地空導(dǎo)彈系統(tǒng)、ZSU-23/4、通信干擾機(jī)和I/J波段干擾機(jī)等信號(hào)。該靶場(chǎng)目前有30多個(gè)站點(diǎn),每個(gè)站點(diǎn)都部署一到多部雷達(dá)信號(hào)模擬器,有的模擬器是機(jī)動(dòng)的,可按需部署在場(chǎng)區(qū)的任何位置[4]。美愛(ài)德華空軍基地的飛機(jī)試驗(yàn)中心,也是美國(guó)空軍進(jìn)行電子戰(zhàn)系統(tǒng)研制試驗(yàn)的重要場(chǎng)所,其電磁威脅生成設(shè)備能同時(shí)產(chǎn)生256個(gè)雷達(dá)信號(hào),進(jìn)行的典型試驗(yàn)包括F-16航電系統(tǒng)及F-35雷達(dá)、通信/導(dǎo)航/識(shí)別及其他傳感器飛行試驗(yàn)。

2.3 利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)創(chuàng)造逼真的對(duì)抗環(huán)境

采用虛擬靶場(chǎng)或沙盤(pán)推演技術(shù),可以為各種武器系統(tǒng)技術(shù)、攻擊防御手段以及體系化作戰(zhàn)策略和方案提供定量和定性的評(píng)估,實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)和信息化武器裝備的技戰(zhàn)術(shù)性能測(cè)試和作戰(zhàn)效能評(píng)估。通過(guò)數(shù)據(jù)積累和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),可在電子對(duì)抗環(huán)境實(shí)際構(gòu)建前模擬戰(zhàn)場(chǎng)變化過(guò)程,或在戰(zhàn)場(chǎng)訓(xùn)練結(jié)束后對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)變化過(guò)程進(jìn)行重塑和復(fù)盤(pán)。美國(guó)的試驗(yàn)訓(xùn)練中心配備有各種性能先進(jìn)、功能齊全、系統(tǒng)配套的模擬系統(tǒng)。如美軍電子靶場(chǎng)為了更有效地進(jìn)行C4I系統(tǒng)的試驗(yàn)、鑒定和訓(xùn)練,開(kāi)發(fā)了一套大型軟件試驗(yàn)平臺(tái)“星船系統(tǒng)”,該系統(tǒng)可用于電磁靶場(chǎng)或電磁靶場(chǎng)之外的試驗(yàn)和訓(xùn)練,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)試驗(yàn)儀器的監(jiān)視和控制。

2.4 利用分布式交互仿真技術(shù)固件聯(lián)合作戰(zhàn)條件下的對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建

聯(lián)合作戰(zhàn)條件下,為了構(gòu)建更大規(guī)模的聯(lián)合作戰(zhàn)條件,還可以采用分布式仿真技術(shù)。美國(guó)在“千年挑戰(zhàn)2002”演習(xí)中,利用分布式仿真技術(shù)將分散在美國(guó)的26個(gè)指揮中心和訓(xùn)練基地的各兵種指揮人員置于同一背景、同一戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、同一作戰(zhàn)想定下,成功地進(jìn)行了一次實(shí)時(shí)同步的聯(lián)合作戰(zhàn)演習(xí)。美軍聯(lián)合指揮和控制作戰(zhàn)中心提出研制的聯(lián)合“四項(xiàng)”電子戰(zhàn)模擬系統(tǒng)是一套指揮演習(xí)工具,主要是模擬空中戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)和防空作戰(zhàn)的電磁環(huán)境。

2.5 利用模擬假想敵的部隊(duì)探索逼真戰(zhàn)法

國(guó)外電子對(duì)抗環(huán)境藍(lán)軍建設(shè)較早,先后形成了例如美國(guó)117旅、第11裝甲騎兵團(tuán)、韓國(guó)影子部隊(duì)、日本離島特戰(zhàn)隊(duì)等對(duì)抗型藍(lán)軍。從發(fā)展情況來(lái)看,國(guó)外藍(lán)軍發(fā)展具有編組模式“專(zhuān)業(yè)化”、環(huán)境構(gòu)設(shè)“戰(zhàn)場(chǎng)化”和模擬訓(xùn)練“實(shí)戰(zhàn)化”的特點(diǎn)。通常抽調(diào)專(zhuān)業(yè)建制部隊(duì)專(zhuān)門(mén)充當(dāng)假想敵,配發(fā)專(zhuān)業(yè)藍(lán)軍對(duì)抗裝備,并使用大批戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模擬設(shè)備構(gòu)建與實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)類(lèi)似的場(chǎng)景,采用推演仿真的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作貼近于實(shí)戰(zhàn)。為了更加有效地訓(xùn)練電子戰(zhàn)部隊(duì),早在1983年,北約成立了一只規(guī)模很小但卻在電子戰(zhàn)訓(xùn)練方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的“假想敵部隊(duì)”——北約多軍種電子支援大隊(duì)[5]。和平時(shí)期,該部隊(duì)為北約的訓(xùn)練和演習(xí)提供逼真的電磁威脅環(huán)境;在危機(jī)爆發(fā)時(shí),他們負(fù)責(zé)對(duì)派往危機(jī)或沖突地區(qū)的北約部隊(duì)進(jìn)行電子戰(zhàn)強(qiáng)化訓(xùn)練。2000～2004年中,該假想敵部隊(duì)每年參加北約演習(xí)、多國(guó)邀請(qǐng)演習(xí)和北約國(guó)家訓(xùn)練80次,極大地豐富了電子作戰(zhàn)部隊(duì)的訓(xùn)練手段。

外軍復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法經(jīng)歷了從實(shí)裝到半實(shí)物再到內(nèi)外場(chǎng)虛實(shí)結(jié)合的發(fā)展過(guò)程,運(yùn)用復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建技術(shù)一方面能省去購(gòu)置真實(shí)電子裝備所需要的資金,另一方面還能逼真地還原戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

3 防空作戰(zhàn)的電子對(duì)抗環(huán)境模擬

3.1 構(gòu)建內(nèi)容

電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建技術(shù)訓(xùn)練支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)有如下功能(以戰(zhàn)機(jī)對(duì)岸基或艦載雷達(dá)為例):

(1) 戰(zhàn)機(jī)戰(zhàn)術(shù)背景模擬:通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)威脅戰(zhàn)機(jī)攻擊過(guò)程中升空階段、巡航階段、俯沖階段、返航階段等戰(zhàn)機(jī)層面飛行戰(zhàn)術(shù)背景進(jìn)行模擬,能夠?qū)ν{戰(zhàn)機(jī)攻擊過(guò)程中搜索雷達(dá)開(kāi)機(jī)、跟蹤雷達(dá)開(kāi)機(jī)、火控雷達(dá)開(kāi)機(jī)等電磁層面戰(zhàn)術(shù)背景進(jìn)行模擬。

(2) 外軍典型機(jī)載雷達(dá)信號(hào)模擬:通過(guò)信號(hào)模擬器對(duì)AN/APG-66脈沖多普勒雷達(dá)、AN/APG-68脈沖多普勒雷達(dá)等典型外軍雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行模擬。

(3) 干擾信號(hào)檢測(cè):檢測(cè)雷達(dá)對(duì)抗裝備發(fā)出的干擾信號(hào)頻率、干擾信號(hào)功率等干擾參數(shù)。

(4) 戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示:能夠在地面綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示界面上顯示戰(zhàn)場(chǎng)上干擾站、指控站、威脅敵機(jī)等相關(guān)設(shè)備的地理位置分布、動(dòng)態(tài)攻擊過(guò)程、波束掃描效果等戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息。

3.2 構(gòu)建原則

防空電子對(duì)抗裝備環(huán)境構(gòu)建時(shí)進(jìn)行雷達(dá)對(duì)抗訓(xùn)練的基本原則是:

(1) 以無(wú)人機(jī)為空中平臺(tái)掛載機(jī)載任務(wù)載荷產(chǎn)生威脅雷達(dá)信號(hào),解決電子防空雷達(dá)對(duì)抗裝備無(wú)空中威脅輻射源問(wèn)題。

(2) 被試的電子對(duì)抗裝備偵察到威脅雷達(dá)信號(hào)后引導(dǎo)雷達(dá)干擾裝備發(fā)射雷達(dá)干擾信號(hào),由空中干擾檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)干擾信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)無(wú)線電臺(tái)將檢測(cè)結(jié)果傳送到地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練和干擾效果評(píng)測(cè),解決雷達(dá)干擾訓(xùn)練中無(wú)法評(píng)測(cè)的問(wèn)題。

(3) 利用同步授時(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)地面分布式干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng),采集各干擾站發(fā)射雷達(dá)干擾信號(hào)的時(shí)間等信息,通過(guò)有線或無(wú)線方式傳送給地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng),解決干擾站對(duì)空中威脅響應(yīng)速度及干擾訓(xùn)練評(píng)測(cè)問(wèn)題。

(4) 通過(guò)地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行整個(gè)雷達(dá)對(duì)抗訓(xùn)練戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示,解決雷達(dá)對(duì)抗訓(xùn)練場(chǎng)景態(tài)勢(shì)不直觀問(wèn)題。

電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建技術(shù)訓(xùn)練支持系統(tǒng)想定訓(xùn)練場(chǎng)景如圖1所示。

圖1 要地防空電子對(duì)抗想定訓(xùn)練場(chǎng)景

3.3 電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)設(shè)方法

電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)設(shè)要素如圖2所示。

圖2 電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)設(shè)要素圖

無(wú)人機(jī)平臺(tái)的主要功能是根據(jù)想定場(chǎng)景下敵機(jī)的飛行路線等效完成軌跡模擬,同時(shí)為任務(wù)載荷提供搭載平臺(tái)。

任務(wù)載荷中的雷達(dá)信號(hào)模擬器可發(fā)射與敵方機(jī)載雷達(dá)高度逼真的雷達(dá)模擬信號(hào),利用數(shù)字信號(hào)生成技術(shù)可產(chǎn)生頻率范圍與想定對(duì)象一致、信號(hào)樣式及參數(shù)與想定對(duì)象類(lèi)型、波形變換規(guī)律與雷達(dá)模式匹配的輻射信號(hào),并與無(wú)人機(jī)平臺(tái)配合等效模擬敵方戰(zhàn)斗機(jī)的行為過(guò)程,如敵方雷達(dá)開(kāi)機(jī)執(zhí)行目標(biāo)搜索任務(wù),截獲目標(biāo)后轉(zhuǎn)入跟蹤階段建立目標(biāo)航跡,最后轉(zhuǎn)入制導(dǎo)模式引導(dǎo)武器完成火力打擊。

同步授時(shí)系統(tǒng)的主要功能是為各系統(tǒng)模塊提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn),使各系統(tǒng)按預(yù)設(shè)方案協(xié)同工作。

分布式干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能是對(duì)各干擾站發(fā)射干擾信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并通過(guò)有線或無(wú)線方式傳送給地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)。

地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)的主要功能包括:(1)進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示,根據(jù)指揮站參數(shù)、干擾站參數(shù)、無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置參數(shù),進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)解算,將各作戰(zhàn)要素的地理位置信息實(shí)時(shí)顯示在戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖上,將指控站、干擾站、威脅雷達(dá)的波束掃描效果實(shí)時(shí)顯示在戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖上;(2)進(jìn)行訓(xùn)練評(píng)測(cè)結(jié)果的評(píng)估和顯示,根據(jù)實(shí)戰(zhàn)化對(duì)抗訓(xùn)練需要,可對(duì)電子防空武器操作水平進(jìn)行考核,對(duì)電子防空武器系統(tǒng)邊界條件性能進(jìn)行檢測(cè),對(duì)實(shí)際干擾效果進(jìn)行評(píng)估,為電子防空武器訓(xùn)練大綱指標(biāo)制定提供參考依據(jù)。

各要素之間的互聯(lián)關(guān)系如圖3所示。

圖3 構(gòu)建要素間的互聯(lián)示意圖

3.4 工作流程

電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建技術(shù)訓(xùn)練支持系統(tǒng)工作流程如圖4所示。

地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)是電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建技術(shù)訓(xùn)練支持系統(tǒng)運(yùn)行的控制核心。通過(guò)其操作軟件對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行路線、飛行速度、飛行高度進(jìn)行設(shè)置,對(duì)空中機(jī)載威脅雷達(dá)信號(hào)參數(shù)和訓(xùn)練模式進(jìn)行設(shè)置,無(wú)人機(jī)攜帶載荷發(fā)射升空,由遠(yuǎn)及近模擬敵方戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行攻擊飛行。

在地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)控制下,空中威脅雷達(dá)信號(hào)輻射源模擬設(shè)備開(kāi)機(jī)發(fā)射威脅雷達(dá)信號(hào);雷達(dá)偵察裝備偵察到威脅雷達(dá)信號(hào)后引導(dǎo)雷達(dá)干擾裝備產(chǎn)生雷達(dá)干擾信號(hào);空中干擾檢測(cè)設(shè)備對(duì)接收到的雷達(dá)干擾信號(hào)進(jìn)行參數(shù)測(cè)量,并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)發(fā)送給地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)。分布式干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收各干擾站發(fā)出的干擾信號(hào)進(jìn)行時(shí)間參數(shù)記錄,并傳送給地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)。

地面綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)態(tài)勢(shì)顯示界面根據(jù)偵察站、干擾站、無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置信息、干擾檢測(cè)參數(shù)、分布式干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳送的參數(shù),經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)解算處理,動(dòng)態(tài)顯示戰(zhàn)斗機(jī)由遠(yuǎn)及近的攻擊過(guò)程以及偵察站、干擾站和空中威脅雷達(dá)輻射源的波束掃描。訓(xùn)練結(jié)束后,訓(xùn)練評(píng)測(cè)結(jié)果顯示界面顯示本次訓(xùn)練的評(píng)測(cè)結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)試驗(yàn)訓(xùn)練中電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建的不足,對(duì)電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建需求進(jìn)行了初步分析,梳理了5種外軍復(fù)雜環(huán)境構(gòu)建常見(jiàn)方式,從主要功能、基本原則、系統(tǒng)組成、工作流程4個(gè)方面提出了電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建試驗(yàn)訓(xùn)練方法設(shè)計(jì)。隨著雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)的不斷更新發(fā)展,后續(xù)要結(jié)合新形勢(shì)下的武器裝備試驗(yàn)訓(xùn)練需求,不斷豐富、完善總體方案,通過(guò)實(shí)踐來(lái)迭代完善電子對(duì)抗環(huán)境構(gòu)建方案,切實(shí)達(dá)到提升裝備性能評(píng)估和實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練水平的目的。