雷達(dá)裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境構(gòu)建

劉江波，許海琦

(1. 91404部隊(duì)，河北 秦皇島 066000;2. 中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引 言

雷達(dá)裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)是指在雷達(dá)裝備全壽命周期內(nèi)為檢驗(yàn)和評(píng)估雷達(dá)裝備作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性，由獨(dú)立作戰(zhàn)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)依據(jù)雷達(dá)裝備訓(xùn)練與作戰(zhàn)任務(wù)剖面要求，構(gòu)建近似實(shí)戰(zhàn)、高度逼真的試驗(yàn)環(huán)境，運(yùn)用多種試驗(yàn)方法和手段，對(duì)雷達(dá)裝備進(jìn)行試驗(yàn)與鑒定的綜合過(guò)程。[1]雷達(dá)裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)重點(diǎn)就是在接近真實(shí)的作戰(zhàn)環(huán)境中檢驗(yàn)雷達(dá)裝備的作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性、戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境如何構(gòu)建，對(duì)推進(jìn)作戰(zhàn)試驗(yàn)開(kāi)展具有重要意義。

1 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境構(gòu)成及特點(diǎn)

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境是指一定的戰(zhàn)場(chǎng)空間內(nèi)對(duì)作戰(zhàn)有影響的電磁活動(dòng)和現(xiàn)象的總和。[2]戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境主要由人為電磁輻射、自然電磁輻射和輻射傳播因素組成，如圖1所示。3種組成要素直接決定著戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的形態(tài)，其中人為電磁輻射是戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的主題。

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境有以下主要特點(diǎn)：

(1) 空間狀態(tài)復(fù)雜

隨著信息技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，戰(zhàn)場(chǎng)上的民用和軍用電子裝備的種類(lèi)和型號(hào)也日益繁雜。在作戰(zhàn)空間的某一位置，來(lái)自不同作戰(zhàn)平臺(tái)的電磁輻射交織在一起，形成交叉重疊的電磁態(tài)勢(shì)。

(2) 時(shí)間分布連續(xù)

時(shí)間分布是戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境隨時(shí)間變化的表現(xiàn)形式，是時(shí)域的描述結(jié)果。無(wú)論平時(shí)還是戰(zhàn)時(shí)，電磁輻射活動(dòng)是連續(xù)的，某一時(shí)刻各種武器裝備也會(huì)受到各種類(lèi)型電磁波的輻射。此外，在戰(zhàn)場(chǎng)中，由于電子對(duì)抗的存在，使電磁輻射在時(shí)域上表現(xiàn)的更加密集，因此時(shí)間分布這一特性是戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的重要特征。

圖1 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境構(gòu)成

(3) 頻譜范圍交錯(cuò)

頻譜是電磁信號(hào)在頻域的表現(xiàn)形態(tài)。隨著電磁頻譜領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容不斷深入，一方面電磁頻譜越來(lái)越寬，另一方面由于電離層反射、吸收等因素影響在實(shí)際操作中可供利用的頻譜十分有限。因此，戰(zhàn)時(shí)頻率重疊現(xiàn)象十分嚴(yán)重，電子裝備之間自擾互擾現(xiàn)象明顯。

(4) 能量密度不均

能量密度是戰(zhàn)場(chǎng)電磁輻射強(qiáng)度的另一種表述，其典型特征是密度跌宕起伏。電磁波在空間傳播過(guò)程中受到各種傳播因素的影響，以及作戰(zhàn)雙方電磁攻擊目標(biāo)位置的不同，使得戰(zhàn)場(chǎng)空間電磁能量很不均勻，在有些地方能量集中，而在有些地方能量分散。

2 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境構(gòu)建要求

雷達(dá)裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)評(píng)估結(jié)果與所構(gòu)建的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境逼真程度關(guān)系緊密。裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境必須依據(jù)裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)的特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行構(gòu)建。[3]但是，構(gòu)建逼真的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境將面臨著許多新的困難和要求。在目前情況下，可針對(duì)被試?yán)走_(dá)裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能和使用能力情況以及作戰(zhàn)對(duì)手情況，分層次地進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境模擬建設(shè)。

(1) 針對(duì)性

不同裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)的要求各不相同，不同體制類(lèi)型的裝備所面臨的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境存在著本質(zhì)區(qū)別。同時(shí)，單一設(shè)備和以多種設(shè)備組成的武器系統(tǒng)所面臨的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境也存在著明顯差別。因此，應(yīng)針對(duì)不同裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)的要求構(gòu)建不同類(lèi)型、級(jí)別的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境。

(2) 逼真性

裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)中戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的構(gòu)建必須符合實(shí)戰(zhàn)要求，干擾技術(shù)必須盡量符合作戰(zhàn)對(duì)手的實(shí)際情況?！耙约褐ゼ褐堋笔侨f(wàn)不得已的做法，需要研究潛在作戰(zhàn)對(duì)手裝備的技術(shù)參數(shù)和使用時(shí)機(jī)。

(3) 可測(cè)性

裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)考核有其自身特點(diǎn)，就是對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)具有可測(cè)性，以便對(duì)裝備存在的問(wèn)題和影響因素進(jìn)行更好地分析和檢驗(yàn)。因此，構(gòu)建滿足裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)要求的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境，不僅僅是電磁信號(hào)源的構(gòu)建，還要構(gòu)建各種監(jiān)測(cè)、測(cè)量和分析設(shè)備，全面、及時(shí)、準(zhǔn)確記錄試驗(yàn)的全過(guò)程，通過(guò)客觀的監(jiān)測(cè)和評(píng)估機(jī)制，判斷環(huán)境構(gòu)建是否真實(shí)，以及戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境下裝備系統(tǒng)各相關(guān)信號(hào)參數(shù)的變化情況，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做出科學(xué)合理的評(píng)估。

(4) 可控性

裝備在戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境下的試驗(yàn)?zāi)康氖强己搜b備在實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境中的作戰(zhàn)能力，為部隊(duì)訓(xùn)練和作戰(zhàn)使用提供依據(jù)。因此，戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的復(fù)雜度和裝備作戰(zhàn)能力的表征必須進(jìn)行量化，并能根據(jù)試驗(yàn)需要控制環(huán)境復(fù)雜程度，據(jù)此對(duì)裝備在不同復(fù)雜程度環(huán)境中的能力進(jìn)行描述，更好地指導(dǎo)部隊(duì)使用。

(5) 與干擾戰(zhàn)術(shù)的關(guān)系

對(duì)作戰(zhàn)試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，其試驗(yàn)的主要目的是考核裝備在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的實(shí)際作戰(zhàn)能力，而考核最重要的特點(diǎn)就是避免人的因素的影響。在涉及到干擾環(huán)境下的作戰(zhàn)能力考核時(shí)，不同的干擾戰(zhàn)術(shù)產(chǎn)生的本質(zhì)差別僅僅是到達(dá)裝備天線口面的干擾信號(hào)強(qiáng)度不同。因此，指標(biāo)考核時(shí)與所使用的抗干擾戰(zhàn)術(shù)無(wú)關(guān)。

3 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境構(gòu)建原則

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境構(gòu)建必須研究未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)電磁輻射源的分布規(guī)律、技術(shù)性能和戰(zhàn)術(shù)使用方式，以試驗(yàn)鑒定和評(píng)估為主要目標(biāo)，提高戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境綜合控制、區(qū)域監(jiān)測(cè)、威脅目標(biāo)模擬、背景信號(hào)生成、標(biāo)校與計(jì)量?jī)x器、仿真推演、測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)等一系列裝備建設(shè)使用的效益，充分體現(xiàn)“系統(tǒng)集成、繼承創(chuàng)新，貼近實(shí)戰(zhàn)、體現(xiàn)流程，注重仿真、等效替換，驗(yàn)證確認(rèn)、調(diào)控靈便”的構(gòu)建原則。[4]

(1) 系統(tǒng)集成、繼承創(chuàng)新

現(xiàn)代信息作戰(zhàn)規(guī)模日益擴(kuò)大，新體制裝備作戰(zhàn)能力日益增強(qiáng)，使得構(gòu)建威脅環(huán)境的困難日益增大。從進(jìn)攻和防御體系上看，體現(xiàn)了多類(lèi)層次；從機(jī)動(dòng)平臺(tái)上看，覆蓋了岸、海、空、潛；從戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用上看，體現(xiàn)了多類(lèi)信息對(duì)抗樣式。

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境構(gòu)建必須按照系統(tǒng)集成的方法進(jìn)行，面向作戰(zhàn)試驗(yàn)主旨，適當(dāng)剪裁技術(shù)細(xì)節(jié)，因地制宜地選用實(shí)裝等現(xiàn)有的裝備保障條件。升級(jí)改進(jìn)現(xiàn)有的電子信息裝備技術(shù)性能，在此基礎(chǔ)之上再有針對(duì)性地研制專(zhuān)用試驗(yàn)裝備。

(2) 貼近實(shí)戰(zhàn)、體現(xiàn)流程

電磁頻譜的爭(zhēng)奪和利用貫穿著電子進(jìn)攻、電子支援和電子防御相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)運(yùn)用，沒(méi)有干擾不了的電子裝備，也沒(méi)有抗不掉的干擾方法。按照被試?yán)走_(dá)裝備所面臨的作戰(zhàn)對(duì)象、所擔(dān)負(fù)的使命任務(wù)，設(shè)計(jì)近似實(shí)戰(zhàn)的試驗(yàn)鑒定方法，并提出環(huán)境構(gòu)設(shè)的技術(shù)途徑，應(yīng)當(dāng)使被試對(duì)象、參試裝備之間電子攻防舉措中的電磁效應(yīng)充分涌現(xiàn)。

為了充分檢驗(yàn)被試?yán)走_(dá)裝備在戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境下的實(shí)際作戰(zhàn)能力，還應(yīng)當(dāng)建立一系列彼此相互關(guān)聯(lián)、具有層次結(jié)構(gòu)的電子行動(dòng)和過(guò)程之間的關(guān)系，按照實(shí)際的作戰(zhàn)流程進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的構(gòu)設(shè)。

(3) 注重仿真、等效替換

無(wú)論是外場(chǎng)試驗(yàn)還是內(nèi)場(chǎng)試驗(yàn)，電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)都可以采取實(shí)際空間輻射法和直接饋線注入法。數(shù)字仿真、半實(shí)物仿真試驗(yàn)是試驗(yàn)考核的重要組成部分。數(shù)字仿真可以為電磁環(huán)境的構(gòu)設(shè)提供預(yù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，并可以利用外場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)電磁環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行推論。半實(shí)物仿真可在大試驗(yàn)樣本基礎(chǔ)上對(duì)電磁環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)力求達(dá)到“知己知彼”，模擬的藍(lán)軍電子信息裝備在技術(shù)性能和戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用方式上力求逼真。可以采用合作目標(biāo)的已知參數(shù)替換模擬藍(lán)軍的偵察能力。可以用多部模擬裝備分段堆砌模擬藍(lán)軍的工作頻段，也可以采用較小距離的低功率模擬輻射源替換遠(yuǎn)距離高功率藍(lán)軍輻射源。

(4) 驗(yàn)證確認(rèn)、調(diào)控靈便

在進(jìn)行作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定過(guò)程中，所有參試設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)必須嚴(yán)格受控，岸、海、空、潛等平臺(tái)上所有電磁輻射源是否按照既定的工作參數(shù)和工作方式可靠運(yùn)行，必須通過(guò)事先標(biāo)校計(jì)量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢測(cè)、事后態(tài)勢(shì)重放等方法予以驗(yàn)證確認(rèn)。

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境效應(yīng)的應(yīng)力設(shè)計(jì)要符合作戰(zhàn)任務(wù)需求，在信號(hào)能量對(duì)抗上其實(shí)是此長(zhǎng)彼消的過(guò)程。為了提高試驗(yàn)效率，應(yīng)建立試驗(yàn)環(huán)境可視化等技術(shù)手段，使試驗(yàn)場(chǎng)景可以靈活調(diào)控，并有利于試驗(yàn)的組織指揮。

4 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境構(gòu)建手段

構(gòu)建戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境要力求構(gòu)建接近實(shí)戰(zhàn)的環(huán)境，尤其是貼近實(shí)戰(zhàn)的復(fù)雜電磁環(huán)境。[5]構(gòu)建手段除了利用真實(shí)的裝備外，還要大量依靠各類(lèi)信號(hào)模擬器、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、分布式交互仿真技術(shù)等。

(1) 利用實(shí)裝產(chǎn)生復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境

利用作戰(zhàn)對(duì)手真實(shí)裝備始終是構(gòu)建逼真戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的首選。用作戰(zhàn)對(duì)手裝備生成與戰(zhàn)場(chǎng)一致的信號(hào)。這種構(gòu)建方法具有較高的逼真性，它是進(jìn)行裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)最有效、最可信的方法。但是，由于電子裝備直接關(guān)系到戰(zhàn)場(chǎng)上的制信息權(quán)，潛在作戰(zhàn)對(duì)手的電子設(shè)備一般很難獲得，更不用說(shuō)用來(lái)構(gòu)建完整、逼真的復(fù)雜電磁環(huán)境了。比較可行的辦法是采用我方現(xiàn)役裝備構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境，但必須研究潛在作戰(zhàn)對(duì)手的裝備技術(shù)體制、戰(zhàn)術(shù)技術(shù)參數(shù)、干擾方式、戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用，才能構(gòu)建真正逼真的復(fù)雜電磁環(huán)境。

(2) 利用內(nèi)場(chǎng)仿真創(chuàng)造逼真的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境

為了使靶場(chǎng)試驗(yàn)環(huán)境更加接近戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境條件，采用計(jì)算機(jī)模擬與仿真技術(shù)來(lái)模擬未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境是比較常見(jiàn)的一種環(huán)境構(gòu)建方法。它具有較好的針對(duì)性、真實(shí)性、靈活性、可測(cè)性、可控性、經(jīng)濟(jì)性、重復(fù)性。

(3) 利用試驗(yàn)專(zhuān)用裝備模擬生成復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境

裝備試驗(yàn)中更多的是采用專(zhuān)用的模擬器替代真實(shí)裝備，包括固定式、機(jī)動(dòng)式、便攜式信號(hào)模擬器。信號(hào)模擬器可以模擬各種體制的信號(hào)，且各種參數(shù)可調(diào)、可選，功率可變。它一般包括輻射式仿真模擬和注入式仿真模擬。半實(shí)物電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)能動(dòng)態(tài)模擬多批次、多體制、寬頻段、高精度、密集電磁環(huán)境，從而為裝備的作戰(zhàn)試驗(yàn)提供了基本符合要求的試驗(yàn)條件，既可用于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，彌補(bǔ)實(shí)際武器裝備的不足，又可用于仿真暗室形成逼真的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境。

(4) 利用內(nèi)外場(chǎng)結(jié)合構(gòu)建復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境

應(yīng)用計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式交互式仿真技術(shù)，依托靶場(chǎng)試驗(yàn)信息網(wǎng)絡(luò)，將靶場(chǎng)現(xiàn)有各種試驗(yàn)資源和裝備數(shù)字仿真系統(tǒng)、半實(shí)物仿真系統(tǒng)、目標(biāo)模擬系統(tǒng)、環(huán)境模擬系統(tǒng)等互聯(lián)、互通、互操作，建立逼真的、復(fù)雜的、合成的裝備試驗(yàn)環(huán)境，為裝備性能和效能的評(píng)估提供一個(gè)貼近實(shí)戰(zhàn)、低消耗、高逼真度和高置信度的綜合試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的內(nèi)外場(chǎng)一體化綜合試驗(yàn)鑒定。

5 結(jié)束語(yǔ)

深化作戰(zhàn)試驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)研究，對(duì)于推進(jìn)雷達(dá)裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)的研究具有重要價(jià)值，對(duì)于指導(dǎo)作戰(zhàn)試驗(yàn)的實(shí)踐工作具有重要意義。本文論述了戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的構(gòu)成及特點(diǎn)，從作戰(zhàn)試驗(yàn)實(shí)際出發(fā)，分析了戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的構(gòu)建要求，給出了構(gòu)建原則，提出了構(gòu)建手段，可為構(gòu)建作戰(zhàn)試驗(yàn)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境提供參考。