網(wǎng)電對抗態(tài)勢展示設(shè)計(jì)

任丹 王博

摘要：網(wǎng)電空間作戰(zhàn)是信息技術(shù)發(fā)展和軍事變革的產(chǎn)物，是一種新型的作戰(zhàn)領(lǐng)域，網(wǎng)電空間戰(zhàn)場已成為現(xiàn)代信息戰(zhàn)中一個(gè)新的戰(zhàn)場。與其他戰(zhàn)場相比，網(wǎng)電空間作為一種無形、變化快、難以掌握的戰(zhàn)場，將無形的戰(zhàn)場電磁環(huán)境逼真有效地呈現(xiàn)是一個(gè)難題。圍繞戰(zhàn)場網(wǎng)電電磁環(huán)境展示，結(jié)合部隊(duì)網(wǎng)電對抗演訓(xùn)實(shí)際需求，從試驗(yàn)訓(xùn)練準(zhǔn)備、實(shí)施到對抗結(jié)果全過程分析各展示要素內(nèi)容，進(jìn)行網(wǎng)電對抗各階段展示要素分析設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合二三維地理信息系統(tǒng)，著眼跨平臺應(yīng)用，開展網(wǎng)電對抗態(tài)勢展示的功能分析設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)電對抗態(tài)勢；地理信息；試驗(yàn)訓(xùn)練；態(tài)勢展示

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008-1739（2020）15-70-4

0引言

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展，作戰(zhàn)態(tài)勢已從最初的紙質(zhì)標(biāo)圖演變?yōu)橛?jì)算機(jī)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電子態(tài)勢，地理信息也從最初的簡單地圖到現(xiàn)在的逼真、高精度、操作流暢的地圖。使用人員對態(tài)勢的需求也在不斷變化，從最初的能顯示到現(xiàn)在的逼真、有效的展示，從最初簡單標(biāo)繪到現(xiàn)在的作戰(zhàn)要圖標(biāo)繪、輔助標(biāo)繪及疊加視頻等顯示。網(wǎng)電對抗這個(gè)近年來的新型產(chǎn)物，如何有效地將其展示和展示哪些內(nèi)容，并沒有準(zhǔn)確的需求。為此結(jié)合部隊(duì)試驗(yàn)訓(xùn)練需求和國內(nèi)外電磁展示內(nèi)容要求，對網(wǎng)電對抗態(tài)勢展示內(nèi)容進(jìn)行分析，應(yīng)用跨平臺技術(shù)及可視化技術(shù)設(shè)計(jì)網(wǎng)電對抗態(tài)勢展示的功能。

1國內(nèi)外現(xiàn)狀

由于國外的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展較早，特別是歐美國家的信息技術(shù)水平在早期相對于其他地區(qū)的國家就已經(jīng)處于領(lǐng)先地位，電子態(tài)勢早已應(yīng)用于美國軍方的各類試驗(yàn)訓(xùn)練系統(tǒng)，由于使用習(xí)慣及思維方式的不同，美國的態(tài)勢展示軟件更加簡潔，以二維的態(tài)勢展示為主。國內(nèi)隨著近年來的電子態(tài)勢的全面應(yīng)用，從最初的二維態(tài)勢顯示簡單信息，到現(xiàn)在的展示人員、裝備及狀態(tài)等信息，包括導(dǎo)彈飛行軌跡等，為作戰(zhàn)官兵標(biāo)圖及指揮提供了便捷。但也因使用人員不同，展示內(nèi)容的深度、廣度、直觀度也不同，作戰(zhàn)官兵對態(tài)勢展示的要求也越來越高。

網(wǎng)電對抗作為賽博空間體系作戰(zhàn)的重要方面，網(wǎng)電態(tài)勢是近年熱點(diǎn)的業(yè)務(wù)研究內(nèi)容。隨著三維展示技術(shù)的發(fā)展，從平面態(tài)勢展示到三維立體展示使得戰(zhàn)場態(tài)勢更加直觀、逼真，為此基于二三維態(tài)勢技術(shù)的網(wǎng)電對抗態(tài)勢業(yè)務(wù)需要也越來越多。

2分析及設(shè)計(jì)

本文結(jié)合網(wǎng)電對抗演訓(xùn)需求，對演訓(xùn)準(zhǔn)備和演訓(xùn)實(shí)施中所需要展示的要素進(jìn)行梳理分析，并針對展示要素開展流程分析及軟件設(shè)計(jì)。

2.1需求分析

本文只針對網(wǎng)電對抗演訓(xùn)中所需的戰(zhàn)術(shù)要素進(jìn)行分析，基礎(chǔ)的地理信息系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)是態(tài)勢展示的基礎(chǔ)，不進(jìn)行具體的分析。

2.1.1演訓(xùn)準(zhǔn)備階段

網(wǎng)電對抗態(tài)勢展示的要素包括作戰(zhàn)兵力戰(zhàn)位部署（紅藍(lán)兵力區(qū)分）展示、目標(biāo)規(guī)劃航路、陣地多兵力分級展示、同平臺多裝備組合展示、雷達(dá)作用范圍展示、電子偵察范圍展示、電子干擾范圍展示、通信初始組網(wǎng)關(guān)系展示、電磁傳播分析結(jié)果展示[1]及通視遮蔽展示。

2.1.2演訓(xùn)實(shí)施階段

（1）實(shí)時(shí)要素

接收演訓(xùn)過程中的雷達(dá)、電抗及通信等裝備的作戰(zhàn)信息，展示雷達(dá)實(shí)時(shí)輻射、雷達(dá)受擾檢測范圍、電子偵察輻射、電子干擾輻射、威脅目標(biāo)軌跡、通信實(shí)時(shí)組網(wǎng)關(guān)系和通信受擾。

雷達(dá)實(shí)時(shí)輻射能夠根據(jù)雷達(dá)天線掃描方式的不同，進(jìn)行機(jī)械掃、電掃及相控陣掃等多種輻射展示。

（2）交戰(zhàn)結(jié)果

接收演訓(xùn)過程中的各類訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)裁決分析，展示雷達(dá)對抗的交戰(zhàn)關(guān)系、通信對抗的交戰(zhàn)關(guān)系及電磁兼容性分析結(jié)果。

2.2應(yīng)用流程

網(wǎng)電對抗態(tài)勢展示流程按演訓(xùn)準(zhǔn)備和實(shí)施階段進(jìn)行劃分。

在演訓(xùn)準(zhǔn)備階段，從數(shù)據(jù)庫獲取演訓(xùn)籌劃的兵力編成及部署信息，包括雷達(dá)、電抗及通信等方面，獲取其位置及組織關(guān)系，按單裝備固定部署、移動(dòng)平臺部署和陣地部署進(jìn)行區(qū)分，設(shè)計(jì)3類圖層，分別展示其二維、三維效果及籌劃狀態(tài)。

在演訓(xùn)實(shí)施階段，分為演訓(xùn)數(shù)據(jù)展示和效果分析展示。①演訓(xùn)數(shù)據(jù)展示是從數(shù)據(jù)總線接收雷達(dá)、雷抗、通信和通抗的實(shí)兵交戰(zhàn)的數(shù)據(jù)信息，按裝備、平臺和陣地進(jìn)行分類管理，再根據(jù)數(shù)據(jù)信息類型進(jìn)行分層展示。裝備分類中，雷達(dá)包括輻射、掃描、功率及包絡(luò)分析、狀態(tài)等展示圖層；通信包括組網(wǎng)關(guān)系、收發(fā)狀態(tài)展示圖層；通抗/雷抗包括偵察、干擾展示圖層；平臺分類中，按平臺類型進(jìn)行分層，展示平臺運(yùn)動(dòng)軌跡及平臺當(dāng)前位置；陣地分類時(shí)，針對陣地的位置信息獲取情況，分層展示陣地部署兵力的毀傷和故障。在演訓(xùn)交戰(zhàn)中進(jìn)行讀取裁決、分析結(jié)果進(jìn)行雷達(dá)對抗、通信對抗交戰(zhàn)關(guān)系展示及裁決判定結(jié)果展示。應(yīng)用流程如圖1所示。

2.3軟件設(shè)計(jì)

2.3.1功能組成

態(tài)勢展示要素在不同階段有不同需求，針對不同級別的用戶展示要素也不同，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)將功能分為基礎(chǔ)功能和業(yè)務(wù)應(yīng)用功能模塊。基礎(chǔ)功能提供基礎(chǔ)服務(wù)，為業(yè)務(wù)應(yīng)用功能提供接口支持。基礎(chǔ)功能包括二維地圖加載顯示、三維地圖加載顯示、坐標(biāo)系統(tǒng)、二維標(biāo)號庫、三維模型庫、基礎(chǔ)量算（包括距離、方位、俯仰、面積和高程）和信息收發(fā)；業(yè)務(wù)應(yīng)用功能包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)展示處理、兵力編成管理、態(tài)勢分層分級管理、部署及實(shí)時(shí)位置展示、作用范圍展示、雷達(dá)輻射展示、偵察展示、干擾展示、通信組網(wǎng)展示、電磁分析展示、受擾包絡(luò)展示、兼容性展示、交戰(zhàn)結(jié)果展示和跟蹤識別結(jié)果展示[2-3]。軟件功能組成如圖2所示。

2.3.2框架設(shè)計(jì)

網(wǎng)電對抗態(tài)勢展示以實(shí)際演訓(xùn)數(shù)據(jù)為輸入，為便于擴(kuò)展接入，并保證接入數(shù)據(jù)不丟失，系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)，通過數(shù)據(jù)訂閱及分發(fā)的方式接收及發(fā)送數(shù)據(jù)。為便于裁剪和降低耦合性，系統(tǒng)采用插件設(shè)計(jì)思路，將每一個(gè)展示要素進(jìn)行獨(dú)立開發(fā)，通過插件靈活配置。

從展示要素及基礎(chǔ)功能出發(fā)，設(shè)計(jì)滿足基礎(chǔ)功能的二維地圖加載、三維地圖加載、三維建模及二維標(biāo)號工具基礎(chǔ)插件，設(shè)計(jì)UI框架滿足不同展示需求的展示插件，如雷達(dá)輻射、偵察、干擾及輻射功率等插件[4]。軟件技術(shù)框架如圖3所示。

2.3.3技術(shù)實(shí)現(xiàn)

（1）二維地圖插件

二維地圖插件需要滿足多種類型矢量和柵格地圖的加載，包括tab和shp等矢量地圖及tiff和dem等格式的柵格地圖，并支持對紙質(zhì)受標(biāo)地圖的導(dǎo)入，從可移植性和國產(chǎn)平臺支撐情況，擬采用GDAL庫進(jìn)行二維矢量和柵格地圖的數(shù)據(jù)處理。

（2）三維地圖插件

三維地圖插件需求滿足影像地圖及紋理貼圖等要求，從可移植性和國產(chǎn)平臺支撐情況，擬采用osg庫進(jìn)行三維地圖的處理及開發(fā)[5]。

（3）坐標(biāo)系統(tǒng)

坐標(biāo)系統(tǒng)是態(tài)勢展示的基礎(chǔ)，可采用proj_4庫，該庫支持全球多種坐標(biāo)系統(tǒng)，并支持自定義，便于系統(tǒng)的擴(kuò)充及移植應(yīng)用。

（4）標(biāo)繪插件

標(biāo)繪插件以二維標(biāo)號顯示為主，提供顯示及手動(dòng)標(biāo)繪功能，是網(wǎng)電態(tài)勢展示二維態(tài)勢必不可少的元素，在國內(nèi)遵循軍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，為提升二維軍標(biāo)庫的擴(kuò)充能力及移植能力，可采用SVG[6]對軍標(biāo)進(jìn)行處理，以降低軍標(biāo)擴(kuò)充對代碼的影響。

（5）三維模型插件

三維模型插件以三維實(shí)物模型、特效展示模型及電磁分析效果模型顯示為主，是三維態(tài)勢展示的基礎(chǔ)，能否逼真呈現(xiàn)網(wǎng)電對抗效果，三維展示模型至關(guān)重要，可設(shè)計(jì)三維建模設(shè)計(jì)功能，支持U3D和autocad的裝備模型導(dǎo)入及處理。

3應(yīng)用分析及效果展示

網(wǎng)電對抗態(tài)勢展示以部隊(duì)網(wǎng)電對抗演訓(xùn)為需求，通過數(shù)據(jù)總線接收雷達(dá)、電抗和通信實(shí)裝數(shù)據(jù)，針對數(shù)據(jù)要素進(jìn)行態(tài)勢分類分層展示，將虛擬的電磁環(huán)境在電子地圖上直觀呈現(xiàn)，并利用地形、氣象和裝備指標(biāo)信息結(jié)合電磁傳播模型進(jìn)行受擾展示，以解決目前部隊(duì)網(wǎng)電對抗訓(xùn)練缺乏直觀展示及難評價(jià)的現(xiàn)狀，如圖4所示。

4結(jié)束語

網(wǎng)電對抗態(tài)勢展示設(shè)計(jì)以電磁態(tài)勢展示為需求，結(jié)合演訓(xùn)過程，分析設(shè)計(jì)了各階段展示要素，并從軟件設(shè)計(jì)的角度，分析功能模塊并梳理核心技術(shù)點(diǎn)，對核心技術(shù)點(diǎn)提出易于擴(kuò)充及移植的技術(shù)途徑，可應(yīng)用于電磁傳播分析展示、實(shí)兵訓(xùn)練網(wǎng)電訓(xùn)練、電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)及分析等。

參考文獻(xiàn)

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