訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的威脅度評估

梁桃紅 劉正鋒 欒偉 殷帥 沈陽

摘要：本文從訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的重要性入手，詳細(xì)闡述了現(xiàn)有常用的訓(xùn)練電磁環(huán)境復(fù)雜度評估和逼真度評估方法，并分析了兩種評估方法的局限性，提出了訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的威脅度評估方法。

關(guān)鍵詞：訓(xùn)練電磁環(huán)境；威脅度；評估

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0226-03

戰(zhàn)場電磁環(huán)境可以定義為：在一定的戰(zhàn)場空間中對作戰(zhàn)有影響的電磁活動、現(xiàn)象及其相關(guān)條件的總和[1]。受限于對復(fù)雜電磁環(huán)境的認(rèn)知水平和當(dāng)前還相對較弱的環(huán)境構(gòu)設(shè)能力，訓(xùn)練電磁環(huán)境與戰(zhàn)場電磁環(huán)境的一致性問題仍是當(dāng)前亟待解決的一個重要難題。因此，如何準(zhǔn)確地評估訓(xùn)練電磁環(huán)境的構(gòu)設(shè)效果，已成為復(fù)雜電磁環(huán)境研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。一方面，它可以回答所構(gòu)設(shè)的訓(xùn)練電磁環(huán)境的水平問題，另一方面可以通過評估向訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)反饋信息，以提高訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的效率，構(gòu)設(shè)更加貼近實(shí)戰(zhàn)的訓(xùn)練電磁環(huán)境。

近年來，我軍對于訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)與評估的研究深入展開，取得了豐富的理論與實(shí)踐成果?？偟膩碚f，當(dāng)前研究和使用最多的訓(xùn)練電磁環(huán)境的評估標(biāo)準(zhǔn)主要有復(fù)雜度評估標(biāo)準(zhǔn)和逼真度評估標(biāo)準(zhǔn)。

訓(xùn)練電磁環(huán)境復(fù)雜度評估，是通過對訓(xùn)練電磁環(huán)境的客觀的、共同的、宏觀的狀態(tài)特征進(jìn)行定量描述的方法，來對整個訓(xùn)練電磁環(huán)境進(jìn)行初步的評估。通常，在不考慮信號樣式時(shí)，對空間任一點(diǎn)的電磁環(huán)境的描述可從“四域”即時(shí)域、頻域、空域和能域上進(jìn)行，用時(shí)變功率譜密度S（r，t，f）表示。它表示的是任一給定空間位置，在任一時(shí)刻、任一頻率點(diǎn)，單位面積上在單位時(shí)間、單位頻率帶寬流過的電磁環(huán)境能量。當(dāng)空間位置RO給定時(shí)，功率譜密度只是時(shí)間與頻率的函數(shù)，其大小與時(shí)間和頻率的關(guān)系如圖1所示。其中，t為時(shí)間，f為頻率，S為功率譜密度，SO為電磁環(huán)境門限，TO為時(shí)間占用度，F(xiàn)O為頻譜占用度。

依據(jù)相關(guān)的國家軍用標(biāo)準(zhǔn)（文獻(xiàn)[2]），對訓(xùn)練電磁環(huán)境的復(fù)雜度評估采用電磁環(huán)境門限（SO）、頻譜占用度（FO）、時(shí)間占有度（TO）和空間覆蓋率（AO）等4個指標(biāo)作為具體的指標(biāo)，其具體計(jì)算方法參見文獻(xiàn)[3]。

1 訓(xùn)練電磁環(huán)境逼真度評估

當(dāng)前，基于逼真度標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練電磁環(huán)境評估的一般方法主要基于裝備靜態(tài)性能指標(biāo)參數(shù)對比分析方法。這種方法存在著局限性。首先，僅從裝備性能指標(biāo)參數(shù)的角度進(jìn)行度量，只能反映出當(dāng)前用于構(gòu)設(shè)訓(xùn)練電磁環(huán)境的模擬裝備的能力水平，而并不能準(zhǔn)確反映作戰(zhàn)運(yùn)用、頻譜控制、電磁對抗等引起的現(xiàn)代戰(zhàn)場電磁環(huán)境的動態(tài)性和不確定性；其次，該方法并不能準(zhǔn)確反映出性能指標(biāo)參數(shù)中各指標(biāo)對訓(xùn)練電磁環(huán)境逼真度的影響程度；第三，該方法無法反映裝備數(shù)量對訓(xùn)練電磁環(huán)境逼真度的影響。為解決這個問題，文獻(xiàn)[5]基于相似系統(tǒng)理論，視訓(xùn)練電磁環(huán)境為實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)場電磁環(huán)境的仿真系統(tǒng)，通過評估仿真系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)和行為水平上能夠復(fù)現(xiàn)原型系統(tǒng)的程度，即評估仿真系統(tǒng)置信度，來解決訓(xùn)練電磁環(huán)境的逼真度評估問題。其主要步驟是：

第一步，建立相似元，確定相似元權(quán)重。根據(jù)各類輻射源所產(chǎn)生電磁信號類型，將實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)場電磁環(huán)境和訓(xùn)練電磁環(huán)境抽象為由雷達(dá)信號、通信信號、光電信號、雷達(dá)干擾信號、通信干擾信號、光電干擾信號等眾多要素元組成的兩個系統(tǒng)，其中特性相同的組成要素構(gòu)成相似元。

第二步，計(jì)算相似元值。分析各個相似元的特征參數(shù)組成并確定特征權(quán)重，如相似元“雷達(dá)信號”的特征參數(shù)包括信號數(shù)量、信號強(qiáng)度、信號頻率、信號類型、極化方式等，其權(quán)重系數(shù)分別為d1，d2，d3，d4，d5，且有d1+d2+d3+d4+d5=1。針對某個相似元的各個特征參數(shù)，計(jì)算訓(xùn)練電磁環(huán)境對實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)場電磁環(huán)境的比例系數(shù)，并按公式（1）計(jì)算該相似元值。

其中，qi指第i個相似元的值；dj指該相似元第j個特征參數(shù)的權(quán)重；cj指訓(xùn)練電磁環(huán)境對實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)場電磁環(huán)境在該特征參數(shù)上的比例系數(shù)。

第三步，相似度計(jì)算。可根據(jù)系統(tǒng)相似度計(jì)算公式（2）得出訓(xùn)練電磁環(huán)境與戰(zhàn)場電磁環(huán)境之間的相似度。

其中，q指相似度值；βi指該第i個相似元的權(quán)重；qi指第i個相似元值。

第四步，動態(tài)過程分析。針對戰(zhàn)場電磁環(huán)境不斷變化的特征，在構(gòu)設(shè)訓(xùn)練電磁環(huán)境時(shí)，也應(yīng)當(dāng)選取作戰(zhàn)階段中幾個關(guān)鍵時(shí)刻的戰(zhàn)場電磁環(huán)境作為參考。

2 訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評估

關(guān)于訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評估本文有以下三點(diǎn)總體考慮。

（1）應(yīng)將“受體”對象和訓(xùn)練電磁環(huán)境作為威脅度評估對象。其中，“受體”對象指戰(zhàn)場環(huán)境下己方電子信息系統(tǒng)或設(shè)備，主要可分成通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、光電系統(tǒng)以及水聲系統(tǒng)等。訓(xùn)練電磁環(huán)境指訓(xùn)練中綜合運(yùn)用實(shí)體裝備、模擬器材和虛擬仿真等手段，在“受體”裝備位置所生成的模擬戰(zhàn)場電磁環(huán)境的電磁信號環(huán)境。（2）構(gòu)設(shè)的訓(xùn)練電磁環(huán)境是否有威脅，取決于“受體”對象的裝備效能是否受到訓(xùn)練電磁環(huán)境的影響，而評判訓(xùn)練電磁環(huán)境的威脅度，需立足訓(xùn)練任務(wù)，綜合考慮構(gòu)設(shè)訓(xùn)練電磁環(huán)境對構(gòu)成作戰(zhàn)能力的所有“受體”裝備效能的影響，即以作戰(zhàn)能力被壓制程度作為評價(jià)威脅度的依據(jù)。（3）訓(xùn)練電磁環(huán)境的構(gòu)設(shè)是一個動態(tài)的變化過程，其組成要素和輻射特征隨時(shí)間、地點(diǎn)、訓(xùn)練需求而變，相應(yīng)的訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評估也應(yīng)是一個動態(tài)的變化過程，不能簡單用某一種或幾種典型情況下的威脅度來替代整個過程的威脅度，而應(yīng)統(tǒng)籌綜合分析。

基于上述總體考慮，訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評估可參照以下步驟實(shí)施。

第一步：分析作戰(zhàn)能力構(gòu)成要素，確定要素權(quán)重。

具體分析達(dá)成作戰(zhàn)行動所需能力的影響要素，需對參戰(zhàn)的電子信息系統(tǒng)進(jìn)行合理分類，并確定其影響權(quán)重?，F(xiàn)構(gòu)成某作戰(zhàn)能力的電子信息系統(tǒng)有{T1，T2…Tn}，其權(quán)重分別為[w1，w2…wn]，其中0≤wi≤1，=1。

第二步：進(jìn)一步分析各類電子信息系統(tǒng)的裝備組成，確定權(quán)重。

不同裝備對作戰(zhàn)能力的影響權(quán)重也不相同，因此，對于構(gòu)成作戰(zhàn)能力的一類電子信息系統(tǒng)Ti，如其裝備組成有{Ei1，Ei2…Eim}，經(jīng)確定各裝備權(quán)重系數(shù)為[wi1，wi2…wim]，則有0≤wij≤1，=1。

第三步： 計(jì)算裝備效能在訓(xùn)練電磁環(huán)境下的壓制率。

計(jì)算裝備效能壓制率，應(yīng)首先確定訓(xùn)練電磁環(huán)境中對“受體”裝備效能產(chǎn)生影響的輻射源，并使用電子對抗效能評估模型計(jì)算干擾條件下的裝備效能，這里不再贅述。

第四步：威脅度計(jì)算。

對某裝備Eij，通過計(jì)算獲得其裝備效能壓制率為βij（ 0≤βij≤1），則可按公式（3）計(jì)算作戰(zhàn)能力在訓(xùn)練電磁環(huán)境下的壓制率。

第五步：動態(tài)過程分析。

訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評估中，對于“受體”裝備工作參數(shù)和訓(xùn)練電磁環(huán)境在時(shí)域上不斷變化的情況，可首先依據(jù)作戰(zhàn)進(jìn)程將所構(gòu)設(shè)的訓(xùn)練電磁環(huán)境劃分為幾個不同的階段，以階段中某個或幾個典型時(shí)刻所對應(yīng)的威脅度作為階段的威脅度，然后建立時(shí)域上的威脅度變化曲線，如圖2所示，根據(jù)需要對所構(gòu)建的訓(xùn)練電磁環(huán)境的威脅度進(jìn)行綜合分析。

3 結(jié)語

復(fù)雜電磁環(huán)境下基地訓(xùn)練是提升部隊(duì)信息化條件下作戰(zhàn)能力的重要舉措。本文在訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)復(fù)雜度和逼真度評估的基礎(chǔ)上，提出了基于威脅度標(biāo)準(zhǔn)的評估方法，適應(yīng)不同訓(xùn)練對象、訓(xùn)練模式、訓(xùn)練課題，對立足現(xiàn)有裝備構(gòu)設(shè)滿足訓(xùn)練任務(wù)需求的、結(jié)構(gòu)完整、功能齊全的訓(xùn)練電磁環(huán)境有很大助益。但訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)是一個系統(tǒng)而復(fù)雜的問題，從理論到實(shí)際構(gòu)設(shè)涉及眾多密切相連、相互制約的過程，今后還需結(jié)合實(shí)踐加以不斷修正和完善。

參考文獻(xiàn)

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