復雜電磁環境適應性試驗能力平臺建設設想

戴 錚，彭巧樂，陳 義

(上海機電工程研究所，上海 201109)

復雜電磁環境適應性試驗能力平臺建設設想

戴 錚，彭巧樂，陳 義

(上海機電工程研究所，上海 201109)

以武器裝備適應復雜電磁環境為需求牽引，提出了復雜電磁環境適應性試驗能力平臺的建設設想，通過發展三大試驗能力和三大試驗系統，解決復雜電磁環境適應性試驗條件的建設問題。

復雜電磁環境；試驗；能力建設

0 引言

隨著電子對抗技術的發展，戰爭雙方利用天基、空基、海基和陸基平臺實施協同化、體系化作戰，依托電子戰裝備實現對目標的軟硬殺傷。戰場上雙方施放的各種電磁干擾信號，加上其它自然或人為電磁信號，使得未來戰場將呈現“復雜電磁環境”這一基本態勢。復雜、密集的電磁信號，特別是針對導彈武器系統的電磁干擾信號環境，必然會影響到導彈武器系統的作戰性能和打擊效果，甚至可以使之完全喪失作戰能力。

復雜電磁環境作為信息化戰場的標志性特征，將持續在未來作戰的各個階段，這將使未來防空作戰的難度與復雜性隨之陡增。根據“設計裝備就是設計戰爭”這一理念，從武器裝備的設計階段就要測試檢驗抗干擾性能，在交付用戶之前進行充分的試驗驗證、客觀的評價描述。因此，加強復雜電磁環境下武器裝備試驗技術研究、加快試驗條件建設，成為提高復雜電磁環境下作戰能力的基礎和需要優先解決的問題。

1 國外復雜電磁環境適應性試驗技術發展現狀

1.1 復雜電磁環境適應性試驗標準不斷完善

針對戰場電磁環境對武器裝備性能的影響,國外開展了長期研究，制定了一系列的軍用標準。

美軍在電磁環境領域的研究一直處于世界領先地位。近十幾年來，美國國防部和各軍種部在電磁環境及其效應方面，相繼推出了一系列關于電磁環境及其效應的軍用標準，出版了一系列政策指令、工程指南等文件，編制了指導裝備研發、采辦、使用的電磁環境效應手冊。

隨著新軍事變革的推進和電子信息裝備的大量使用，近十幾年來，美國國防部對電磁環境問題越來越重視，早在1991年，美國國防部就明確了電磁環境效應在每個武器系統管理中的地位。在這一背景下，美國各軍種進一步加緊對電磁環境及其效應的研究和管理，專門制定了“聯合電磁環境影響計劃”，設立了聯合頻譜中心，在國防預算中設立專項經費，系統而穩定地安排相關課題研究、實驗和基礎數據積累，并每年召開一次電磁環境項目審查和研討會議。美國海軍研究署長期將這一問題作為一個主要的專業學科，進行研究方向的設定和項目安排。

1.2 全面建設復雜電磁環境適應性試驗條件

國際上各主要軍事強國對導彈武器裝備的復雜電磁環境適應性驗證以外場試驗為主，綜合運用數字仿真試驗、內場半實物仿真試驗和外場試驗三種基本手段，發展電子戰能力。典型的實例有：美國空軍研究試驗室彈藥部的動能殺傷器硬件在回路仿真系統(KHILS)和虛擬彈藥模擬系統(VMS)、美國林肯試驗室的導引頭試驗系統、法國紅外末制導型AASM模塊化空地武器的ATR處理鏈的驗證評估系統等。

目前，美軍采用六類電子對抗試驗鑒定方法，并對應建立了六類試驗與評估基本設施：

1)建模與仿真

數字模型和計算機仿真貫穿于從產品研制到裝備部隊的全過程，用于成本和作戰效能分析、商業研究、試驗計劃、試驗后分析及試驗鑒定。外場試驗的范圍和次數是有限的，仿真試驗的次數是無限的。

2)測量與測試

在靜態條件下對裝備的電子戰主要技術性能指標進行測試，可以提前發現問題，為動態試驗提供一定的參考。

3)注入式仿真試驗

采取射頻信號注入的方式對裝備的電子戰能力進行性能考核，一般適用于特定條件下的系統。

4)半實物仿真試驗

在整個系統建立之前，或者某些特殊性能不能被試驗的情況下，利用被試系統的組件和軟件的組合來鑒定這些組件的電子戰性能。利用半實物仿真試驗，可對電子戰系統、電子干擾、電子支援措施和電子抗干擾等子系統的效果進行重復測量和確認。

5)裝機系統試驗

主要用來鑒定安裝在主平臺并與主平臺集成在一起的被試系統，提供有關集成系統的性能、兼容性和相互操作的重要信息。裝機系統試驗設施提供在外場試驗環境下不可行或無法提供的高威脅密度環境和安全信號生成能力，以了解被試系統能否滿足技戰術指標和任務性能需求。

6)外場試驗

外場試驗是指任何戶外(包括空中及太空)進行的試驗。比室內試驗更真實，更接近于戰場條件。外場是電子戰裝備研制過程的最終“試驗場”。在外場環境中鑒定裝備的電子戰能力，具有極高的可信度。但外場試驗受靶場及測量設備和安全、保密等條件的限制，不可能試驗武器各方面的能力，且試驗過程復現困難、試驗周期長，花費昂貴。

1.3 總結試驗經驗，提出改進方向

美軍對武器系統的抗干擾性能評定制定了完善的試驗計劃和規程，其主要經驗有：

1) 抗干擾試驗工作應在研制計劃開始時就起步，并貫穿于導彈武器系統的整個壽命期，包括概念研究階段、方案驗證和確認研制階段、全尺寸研制階段的抗干擾試驗工作等。

2) 每個雷達、導彈或電子干擾系統在其研制或更新計劃期間都應當進行抗干擾性能試驗。不完善的試驗可能會掩蓋一些重大缺陷，一旦系統投入使用，還可能導致其作戰能力嚴重下降。

3) 必須仔細制定抗干擾試驗計劃，包括電磁干擾環境的產生、武器系統抗干擾指標等。在計算機模擬試驗后，做實驗室試驗和微波暗室試驗，再做外場試驗，最后做試飛試驗。隨著試驗階段的推進，干擾試驗的次數應逐次減少。

4) 應建設相應的試驗系統。設計階段在實驗室所做的模擬仿真試驗或塔架試驗，能提供長期的統計數據，并且為機載飛行試驗打下了基礎。

5) 依賴于己方的電子干擾作戰系統來試驗己方雷達系統的做法通常是不可取的。原來針對敵方導彈武器系統的干擾機，在干擾己方的武器系統時不會有效，研制方要有一定數量的、性能超過現有干擾能力的干擾試驗設備。

6) 試驗時在雷達場地應當有一個電子干擾接收站實時監測來自電子干擾飛機的干擾信號；應取得完整的試驗數據并精確記錄下來，借助分析人員和計算機對這些數據進行大量的分析工作。

7) 試驗包括無干擾和有干擾兩大類。試驗針對與地(艦)空導彈威脅系統相關聯的雷達，殺傷概率是一個要通過試驗確定的綜合指標；將有干擾和無干擾試驗的命中次數加以比較可以計算出實施干擾的效果，在計算時可以對采用不同電子干擾技術的多次試飛數據取平均。

當前，美軍復雜電磁環境適應性試驗場建設主要有以下發展趨勢：重點構造戰場電磁環境；發展機動化試驗設施(研制便攜式電磁模擬器、測量儀器及數據分析設備)；運用外場試驗、混合模擬和分析模型三種基本試驗手段；向綜合試驗場方向發展(完成電子戰裝備試驗與鑒定，電子戰訓練及技術、戰術研究等多種任務)。

2 建設需求分析

2.1 戰場實戰環境需求

信息化戰爭離不開復雜電磁環境，而占據電子戰技術優勢的一方制造復雜電磁環境的能力不斷增強，在每場戰爭中都出現新的復雜電磁環境。例如，美軍在越戰初期僅采用遠距離支援干擾，到越戰后期發展出反輻射攻擊硬殺傷技術；在以色列對敘利亞的貝卡谷地戰斗中，出現了無人機偵察并引誘雷達開機戰術；在海灣戰爭中，美軍對伊拉克實施全面的空中干擾，貫穿戰前、戰中與戰后；在科索沃戰爭中，美軍大量使用拖曳式誘餌干擾；在伊拉克戰爭中，美軍在全面實施干擾的基礎上新增了頻譜管控戰術，即故意在頻譜中開一個空窗，誘使敵方殘存裝備使用該空窗頻譜從而暴露自身，美軍再對其實施精確打擊。

隨著對高科技戰爭所展現的復雜電磁環境威脅的認識逐步深入，軍方對戰術導彈武器的復雜電磁環境適應性要求也逐步明確并量化。對戰術導彈武器的復雜電磁環境適應性要求是隨著戰場實戰復雜電磁環境的客觀改變以及對這種改變的主觀認識深化而逐步提升的，為驗證戰術導彈武器復雜電磁環境適應能力而構建的復雜電磁環境也需要根據戰場實戰環境要求逐步提升。

2.2 工程研制的需求

為滿足實戰需求，在型號研制及列裝服役過程中要全面考慮復雜電磁環境的影響，不斷進行“設計—試驗—改進—試驗”，以發現并消除復雜電磁環境適應性存在的漏洞。

武器裝備全部功能性能是否考慮全面、各種條件是否測試驗證充分，直接關系到武器裝備在戰場上性能的發揮情況。武器系統的抗干擾性能如何，必須在交付用戶之前就進行充分的試驗驗證、客觀的評價描述。

在工程研制過程中，武器系統復雜電磁環境適應性試驗能力平臺與型號的交互關系如圖1所示。圖1中第二行為武器系統抗干擾研制任務環節，第三行為試驗能力平臺參與抗干擾試驗任務環節，包括了電磁干擾環境構建、武器系統抗干擾試驗、武器系統抗干擾試驗評估等任務環節，第四行為參與型號研制流程的試驗能力平臺所屬試驗系統。

在工程研制階段，為驗證武器系統的抗干擾能力，必須要建立一套可用、實用、可信的電子對抗試驗系統，通過在復雜電磁環境條件下試驗及使用武器裝備，暴露并解決武器裝備復雜電磁環境適應性問題，確保武器裝備“能打仗、打勝仗”。

2.3 未來裝備發展需求

目前在研的武器裝備，其復雜電磁環境適應性指標往往是基于5～10年前對戰場復雜電磁環境的認知水準制定的。隨著電子對抗技術的發展，到了武器裝備定型階段和列裝使用階段，會產生新的干擾樣式與干擾戰術，如果爆發戰爭，還會出現新的電子戰戰例。而武器裝備的定型考核是以舊的復雜電磁環境適應指標為依據，不包含新的復雜電磁環境因素，因此，對新型復雜電磁環境實際上并沒有考核到位。為解決這一問題，今后武器系統將由抗干擾能力評估轉為抗干擾設計定型，其定型試驗的復雜電磁環境也將按照定型試驗時的電磁環境進行設置。對于新立項的裝備，必須按當前或預計的復雜電磁環境作為衡量標準。

因此，復雜電磁環境本身就具有不斷發展的特點，需要不斷更新所模擬的未來戰場電磁環境，才能滿足未來裝備的發展需求。

3 建設原則與思路

3.1 建設原則

1)總體牽頭、各所協同

以武器系統總體部為能力建設牽頭單位，完成武器系統電子對抗試驗能力建設任務。牽引分系統研究單位開展武器系統分系統電子對抗試驗能力建設，形成一個兼顧總體與分系統不同試驗需求的統一的武器系統電子對抗試驗系統，靈活適應不同的試驗需求，具備武器系統總體級和分系統級的電子對抗試驗能力。

2)確保型號、全面建設

結合型號研制任務對抗干擾性能的考核要求，按“外場實裝—內場半實物仿真—數字仿真”的順序，針對實裝、半實物、數學模型等三種試驗對象所處狀態，建立外場實裝對抗試驗系統、內場半實物仿真對抗試驗系統、數字仿真對抗試驗系統，以滿足型號在論證、方案、研制、定型階段的不同電子對抗試驗需求。

3)協作引進、對標一流

在武器系統電子對抗能力平臺建設過程中，要積極開展對外協作，利用國內已有建設成果和經驗，彌補技術差距，縮短建設周期。

4)融入體系、開放互聯

對能力平臺總體進行統籌策劃，在發展自身技術的同時，與其它試驗系統進行互聯互通，形成跨領域的綜合試驗能力，最終成為武器系統綜合試驗體系的有機組成部分。

3.2 建設思路

通過對試驗需求和現有條件的差距分析，整理出如下的試驗能力平臺發展思路：

“兩個牽引”。以武器系統滿足實戰化需求為牽引，構建模擬武器系統面臨的復雜電磁環境試驗驗證條件；以適應電子對抗技術不斷發展需求為牽引，構建“軟硬”能力匹配的試驗能力平臺。

“三種能力”。形成復雜電磁環境場景設計能力、復雜電磁環境環境構建能力、試驗驗證與結果評估能力三種能力。

“三種系統”。復雜電磁環境環境構建能力包含了建設外場試驗系統、內場半實物試驗系統、數字仿真試驗系統三大試驗驗證系統。

“七個環節”。試驗能力平臺所建設的三大能力和三大試驗系統，滿足武器系統總體、雷達、導引頭、彈地數據鏈、引信、衛星導航、通信系統等七大環節的復雜電磁環境適應性試驗需求。

4 能力平臺建設設想

4.1 能力平臺功能特點

1) 開放性

當出現新的復雜電磁威脅或原有的復雜電磁威脅程度提高時，試驗能力平臺通過新增試驗設備，可靈活地擴展試驗能力，滿足新的試驗需求。

2) 完備性

根據試驗戰情想定，試驗能力平臺覆蓋從復雜電磁環境試驗場景設計、復雜電磁環境構建、復雜電磁環境適應性試驗管控、試驗結果分析評估的整個試驗流程。

試驗能力平臺可對武器系統總體及分系統所有與復雜電磁環境適應性有關的設備開展試驗。

3) 通用性

試驗能力平臺可對多種體制、多種組成方式的被試設備進行試驗。

4) 互聯互通性

試驗能力平臺內含信息交互網絡，支撐試驗系統之間的非實時數據交互及實時數據驅動，具備多試驗系統聯網試驗能力。

4.2 能力平臺組成

復雜電磁環境適應性試驗能力平臺包含三種能力，即復雜電磁環境場景設計能力、復雜電磁環境構建能力和試驗驗證與結果評估能力。

由于武器裝備不可能在真正的實戰復雜電磁環境條件下進行試驗，因此，工業部門在研制階段所構建的實際上是一種“復雜電磁環境試驗場景”。這種“復雜電磁環境試驗場景”需要盡可能地逼近實戰復雜電磁環境，又要與武器系統試驗的具體需求相結合。復雜電磁環境場景設計能力就是完成復雜電磁環境試驗場景的設計任務，通過實際偵收分析演習時的電磁環境以及收集分析電子戰技術和裝備情報數據，形成復雜電磁環境數據庫和數學模型；在進行試驗時，根據具體的戰情想定，從數據庫中調用實測數據或數學模型，生成復雜電磁環境試驗場景。

復雜電磁環境構建能力是具體實現復雜電磁環境試驗場景的能力，通過數字仿真、內場半實物仿真和外場實裝等試驗方法，分別構建滿足系統數字仿真模型、分系統設備、系統集成實裝設備進行抗干擾試驗所需的復雜電磁環境場景。復雜電磁環境構建能力強調的是逼真度和實時性，即在時域、空域、頻域、能量域、極化域、調制域等六個方面精確模擬復雜電磁環境試驗場景，記錄試驗過程中干擾設備和被試設備輸出的動態試驗數據。

試驗驗證與結果評估能力則是對武器裝備在復雜電磁環境試驗場景下的試驗結果進行分析評估，推論武器裝備對實戰復雜電磁環境的適應能力，提出武器裝備復雜電磁環境適應能力的改進方向，使整個復雜電磁環境適應性試驗能力平臺在功能上完成閉環。由此可見，為正確評估武器裝備實戰復雜電磁環境適應能力，必須使復雜電磁環境試驗場景盡可能逼近實戰復雜電磁環境。

復雜電磁環境場景設計能力、試驗驗證與結果評估能力是基于技術研究和工程經驗形成的“軟能力”，而復雜電磁環境構建能力是更多依靠硬件設備構建的“硬能力”，是能力建設的重點，其由外場試驗系統、內場半實物試驗系統、數字仿真試驗系統等三個試驗驗證系統組成，如圖2所示。

能力平臺的三種能力具有相互支撐、相互發展、相互迭代的特點，如圖3所示。從中長期來看，三種能力要達到相互匹配和平衡，但從目前現實條件分析，當前應著重建設干擾環境構建能力，為其他兩種能力建設打好基礎，通過不斷研究和積累，最終實現全面提升。

復雜電磁環境適應性試驗能力平臺并不是一個孤立的試驗平臺，具備互聯互通的試驗能力，具備融入試驗體系的能力，可以從地域軸、專業軸、時間軸三個維度與整個武器系統的試驗體系進行全面對接，如圖4所示。

復雜電磁環境適應性試驗能力平臺屬于體系和武器系統級試驗平臺，覆蓋論證、設計、研制定型過程，關聯總體仿真試驗室。

4.3 能力平臺建設途徑

復雜電磁環境適應性試驗能力平臺的建設途徑如下：

1)復雜電磁環境場景設計能力：收集外軍電子戰、電子對抗相關裝備、戰法、策略等相關情報，追蹤國外最新電子對抗動態。研究未來戰場電子對抗的態勢，學習借鑒前沿理論，掌握電子對抗各要素的構成特點、變化規律。研究干擾裝備的功能性能，研究干擾機理和等效方式，掌握利用模擬器構建等效、逼真干擾環境的技術途徑。研究軍方在演習訓練、鑒定考核等方面對電子干擾場景設計的思路和構建方法。

2)復雜電磁環境構建能力：依托技改項目，研制各類干擾模擬器設備，逐步補充完善數字仿真、內場半實物、外場地面試驗系統的試驗條件。開展軍民融合共建，利用軍方訓練資源構建真實干擾環境。總結抗干擾試驗經驗，研究電子對抗試驗規律，用理論指導試驗系統的技術發展方向。

3)試驗驗證與結果評估能力：與國內優勢單位開展合作，研究抗干擾性能考核方式和評價體系。利用大數據建立抗干擾性能評估準則。參與行業規范的制定和國家標準的設立。

5 結束語

本文根據武器裝備的復雜電磁環境適應性試驗需求，提出了復雜電磁環境適應性試驗能力平臺的建設構思。不僅要建設試驗系統等硬試驗能力，更要建設試驗場景設計和試驗分析評估等軟試驗能力。同時，根據實際試驗結果不斷改進、完善試驗能力平臺的試驗條件。■

[1] 陶建義,陳越.美國機載電子戰裝備技術及發展趨勢[J].外軍信息戰,2010(2):45-51.

[2] 李修和.戰場電磁環境建模與仿真[M].北京:國防工業出版社,2014.

The development conceiver of complex electromagnetic environment adaptability test system

Dai Zheng, Peng Qiaole, Chen Yi

(Shanghai Institute of Mechanics and Electricity Engineering,Shanghai 201109,China)

The development conceiver of complex electromagnetic environment adaptability test system is put forward, to satisfy the demand that equipment adaptes well to complex electromagnetic environment. Through growing up three test abilities and three test systems, the problem of test condition of complex electromagnetic environment adaptability can be solved.

complex electromagnetic environment;test system;ability development

2016-12-26；2017-01-12修回。

戴錚(1980-)，男，高工，碩士，主要研究方向為武器系統總體。

TN97

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