電子靶場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建思考及實(shí)現(xiàn)

明文華 張永杭

摘? 要：以電子裝備感知的電磁環(huán)境為關(guān)注點(diǎn)，基于戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境的基本內(nèi)涵和特性，探討了復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)作戰(zhàn)效能的影響，根據(jù)電子靶場(chǎng)當(dāng)前職能定位，提出了電子靶場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境裝備建設(shè)的構(gòu)想。最后介紹了利用軟件化技術(shù)構(gòu)建的能夠模擬不同類型的某型復(fù)雜電磁信號(hào)的實(shí)驗(yàn)裝備，該實(shí)驗(yàn)裝備的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，該技術(shù)合理可行、多功能一體化優(yōu)勢(shì)明顯，是未來(lái)電子靶場(chǎng)構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境裝備的重要發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：電子靶場(chǎng);復(fù)雜電磁環(huán)境;作戰(zhàn)效能

中圖分類號(hào)：TN06? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2022）03-0058-03

Thinking and Realization of Complex Electromagnetic Environment Construction in Electronic Target Range

MING Wenhua， ZHANG Yonghang

（No.38th Research Institute， China Electronic Technology Group Corporation， Hefei? 230031， China）

Abstract： Focusing on the electromagnetic environment perceived by the electronic equipment， based on the basic connotation and characteristics of the complex electromagnetic environment on the battlefield， this paper discusses the influence of complex electromagnetic environment on fighting efficiency， and proposes the concept of the complex electromagnetic environment equipment construction in electronic target range according to the current functional position of the electronic target range. Finally， the experimental equipment built by using software technology which can simulate different types of complex electromagnetic signal is introduced. The equipments test results show that the technology is reasonable and feasible， and the multi-functional integration advantages are obvious. It is an important development direction that the electronic target range construct complex electromagnetic environment and equipment in the future.

Keywords： electronic target range; complex electromagnetic environment; fighting efficiency

0? 引? 言

隨著電子信息技術(shù)和電子對(duì)抗技術(shù)的迅速發(fā)展，眾多信息化程度高的雷達(dá)、導(dǎo)航、通信等電子站裝備以及新型高效的作戰(zhàn)方式將廣泛應(yīng)用在真實(shí)作戰(zhàn)中，未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)中的電磁環(huán)境呈現(xiàn)愈加復(fù)雜和惡劣的趨勢(shì)。在信息化戰(zhàn)場(chǎng)中，武器裝備需要依靠電磁信號(hào)完成作戰(zhàn)任務(wù)，作戰(zhàn)效能受到復(fù)雜電磁環(huán)境的制約;在部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)演練中，只有在與實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)逼近的環(huán)境中才能有效監(jiān)測(cè)出電子裝備的實(shí)戰(zhàn)效能和在電磁環(huán)境中的生存與適應(yīng)能力。因此，如何利用電子設(shè)備、仿真技術(shù)和模擬器材構(gòu)建逼近實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜電磁空間，對(duì)于提高軍隊(duì)信息化作戰(zhàn)能力具有重要的戰(zhàn)略意義[1]。

復(fù)雜電磁環(huán)境逼真構(gòu)建的方法除了利用真實(shí)的武器裝備（敵方的武器裝備實(shí)體一般是通過(guò)第三國(guó)購(gòu)買的方式或戰(zhàn)場(chǎng)中繳獲所得），還可以利用各類電子設(shè)備、信號(hào)模擬器以及計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)。隨著現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)以及仿真技術(shù)的突破性發(fā)展，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以逼近模擬戰(zhàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境。而介于實(shí)裝和計(jì)算機(jī)軟件仿真之間的多功能一體化信號(hào)模擬器則是效費(fèi)比較高的一種電磁環(huán)境構(gòu)建方式，特別是具備多功能一體化的靶場(chǎng)信號(hào)模擬裝備正愈來(lái)愈多受到重視[2]。

1? 復(fù)雜電磁環(huán)境的基本內(nèi)涵

復(fù)雜電磁環(huán)境是指在有限的空間內(nèi)，人為電磁波輻射、自然電磁輻射以及輻射傳輸因素的總和。復(fù)雜電磁環(huán)境的組成框圖如圖1所示。

信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，敵我雙方的各種信息化裝備施放多類型、多頻譜、高密度、高強(qiáng)度，干擾與反干擾共存，包含通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、光電等業(yè)務(wù)的電磁波，造成了復(fù)雜電磁環(huán)境在時(shí)、空、頻域以及能量分布上類型繁雜、密集重疊、隨機(jī)無(wú)序、動(dòng)態(tài)起伏的特征。戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境在類型表現(xiàn)上眾多繁雜，在時(shí)域上表現(xiàn)變幻莫測(cè)，在空域上表現(xiàn)密集重疊，在頻域上表現(xiàn)縱橫交錯(cuò)，在能量上表現(xiàn)分布不均。

2? 復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)作戰(zhàn)效能的影響

武器裝備的作戰(zhàn)效能是通過(guò)準(zhǔn)確獲取電磁信號(hào)為基礎(chǔ)的，信息化戰(zhàn)中，電磁環(huán)境的復(fù)雜性造成作戰(zhàn)信息獲取渠道不暢，準(zhǔn)確獲取信息難度增大，從而導(dǎo)致指揮控制困難，火力攔截的準(zhǔn)確性和可靠性下降。具體內(nèi)容有：6F3FB6A2-CC88-490B-9492-C65D053B8738

2.1? 影響戰(zhàn)場(chǎng)感知的準(zhǔn)確性

未來(lái)的作戰(zhàn)是在復(fù)雜的電磁環(huán)境下進(jìn)行的電子戰(zhàn)。雷達(dá)探測(cè)、光電探測(cè)和電子偵察是電子戰(zhàn)中人們感知、探測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)的三種基本手段，觀測(cè)與感知戰(zhàn)場(chǎng)的過(guò)程本質(zhì)上就是從電磁環(huán)境中獲取有用信號(hào)的過(guò)程。在電子戰(zhàn)中，敵我雙方都會(huì)使用大量的電子信息系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)的正常工作均需依賴電磁活動(dòng)。信號(hào)的復(fù)雜多變性增加了跟蹤的準(zhǔn)確性和干擾的難度，極有可能導(dǎo)致電子設(shè)備傳感器受到干擾，戰(zhàn)場(chǎng)感知錯(cuò)亂，從而降低作戰(zhàn)指揮的準(zhǔn)確性。

2.2? 影響作戰(zhàn)指揮的可靠性

信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，各種作戰(zhàn)平臺(tái)以及作戰(zhàn)平臺(tái)與指揮機(jī)構(gòu)之間，都需要通過(guò)復(fù)雜的電磁環(huán)境傳遞數(shù)據(jù)、指令以及協(xié)同信息。在相對(duì)有限的戰(zhàn)場(chǎng)空間中，電磁干擾都會(huì)制約無(wú)線電通信的能力，可能會(huì)導(dǎo)致通訊中斷、數(shù)據(jù)不連續(xù)、誤碼率高，影響協(xié)同作戰(zhàn)效能，作戰(zhàn)指揮的可靠性和穩(wěn)定性都面臨威脅。

2.3? 影響電子裝備的保障性

武器裝備和作戰(zhàn)行動(dòng)依賴電磁信號(hào)，但復(fù)雜電磁環(huán)境中的強(qiáng)電磁脈沖干擾可能會(huì)通過(guò)耦合進(jìn)入電子設(shè)備的內(nèi)部，影響設(shè)備的正常工作，甚至?xí)?duì)裝備電路產(chǎn)生毀滅性損害，電子設(shè)備的生存能力受到考驗(yàn)。電子信息系統(tǒng)的裝備種類繁雜，機(jī)制各異，需求多樣，戰(zhàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)和檢修要求極高，電子裝備的保障十分困難。

3? 電子靶場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建

要想構(gòu)建電子靶場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境，首先要理解復(fù)雜電磁環(huán)境的概念和特點(diǎn)，其次要對(duì)電子靶場(chǎng)的職能定位及功能要求有明確的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)雜電磁環(huán)境建設(shè)，最終落實(shí)到具體的裝備建設(shè)。前文簡(jiǎn)述了復(fù)雜電磁環(huán)境的概念和特點(diǎn)，以下主要從工程實(shí)現(xiàn)的角度對(duì)后續(xù)幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討。

3.1? 職能定位

結(jié)合國(guó)外電子靶場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)對(duì)我國(guó)各類電子靶場(chǎng)承擔(dān)的各種任務(wù)進(jìn)行梳理總結(jié)，我們認(rèn)為目前我國(guó)電子靶場(chǎng)主要職能有四點(diǎn)，即“試”“訓(xùn)”“研”“評(píng)”，具體內(nèi)容有：

（1）靶場(chǎng)試驗(yàn)。主要指雷達(dá)、通信和電子對(duì)抗等眾多類型的電子裝備產(chǎn)品定型試驗(yàn)，包括單裝產(chǎn)品性能試驗(yàn)和體系作戰(zhàn)試驗(yàn)，當(dāng)前形勢(shì)下更強(qiáng)調(diào)各類電子裝備的復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)。（2）靶場(chǎng)訓(xùn)練。主要是指為雷達(dá)和電子對(duì)抗部隊(duì)提供戰(zhàn)訓(xùn)條件和環(huán)境，特別強(qiáng)調(diào)為作戰(zhàn)演習(xí)和訓(xùn)練提供逼真戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境。（3）靶場(chǎng)科研。試驗(yàn)理論和試驗(yàn)技術(shù)研究、電子戰(zhàn)作戰(zhàn)應(yīng)用研究。（4）裝備評(píng)估。評(píng)估武器裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)效能等。

從上述電子靶場(chǎng)的職能定位來(lái)看，每一項(xiàng)都與復(fù)雜電磁環(huán)境有關(guān)。因此，電子靶場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境建設(shè)是電子靶場(chǎng)自身發(fā)展的需要。

3.2? 構(gòu)建目的

3.2.1? 典型作戰(zhàn)目標(biāo)模擬

電子靶場(chǎng)通常扮演電子藍(lán)軍角色，因此其裝備建設(shè)主要目的是模擬敵方典型的雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗等裝備。

3.2.2? 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境模擬

構(gòu)建敵我雙方軍用和民用電子設(shè)備發(fā)射機(jī)輻射產(chǎn)生的電磁環(huán)境，主要包括：

（1）威脅電磁環(huán)境：由敵方電子裝備輻射產(chǎn)生的，直接針對(duì)我方電子裝備的干擾電磁信號(hào)環(huán)境;（2）目標(biāo)電磁環(huán)境：作為我方電子裝備作戰(zhàn)規(guī)劃的偵察目標(biāo)，由敵方電子裝備輻射產(chǎn)生的電磁信號(hào)環(huán)境;（3）背景電磁環(huán)境：威脅電磁環(huán)境、目標(biāo)電磁環(huán)境之外，由敵方、我方電子裝備及民用電子設(shè)備輻射等產(chǎn)生的電磁環(huán)境。

3.2.3? 試驗(yàn)、訓(xùn)練條件構(gòu)建

針對(duì)電子裝備試驗(yàn)或部隊(duì)訓(xùn)練，構(gòu)建試驗(yàn)和作戰(zhàn)環(huán)境。

3.2.4? 作戰(zhàn)效能評(píng)估

電子裝備作戰(zhàn)效能、抗干擾性能評(píng)估。其評(píng)估方法的客觀性和有效性將直接關(guān)系到雷達(dá)對(duì)抗實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練效益的發(fā)揮程度，其評(píng)估結(jié)果將是牽引和推動(dòng)訓(xùn)練手段持續(xù)改進(jìn)，提升部隊(duì)?wèi)?zhàn)備能力的重要依據(jù)[3]。

3.3? 構(gòu)建目標(biāo)及指導(dǎo)原則

3.3.1? 建設(shè)目標(biāo)

以形成武器裝備復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)?zāi)芰楦灸繕?biāo)，突出試驗(yàn)裝備的實(shí)戰(zhàn)化特征，從導(dǎo)彈突防、陸戰(zhàn)場(chǎng)、海戰(zhàn)場(chǎng)等對(duì)抗試驗(yàn)任務(wù)需求入手，重點(diǎn)關(guān)注復(fù)雜電磁環(huán)境的生成和評(píng)估。

3.3.2? 指導(dǎo)原則

電磁環(huán)境生成系統(tǒng)主要包括目標(biāo)信號(hào)、干擾信號(hào)、通信信號(hào)等，其裝備具備雷達(dá)-通信-電子戰(zhàn)一體化功能，并按照軟件化思想設(shè)計(jì)，確保裝備的通用性和互換性。

電磁環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)評(píng)估主要用于武器系統(tǒng)測(cè)試、試驗(yàn)、校正、鑒定、評(píng)估、訓(xùn)練等，其重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容包括定標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)、靶標(biāo)系統(tǒng)、作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)、定型試驗(yàn)檢驗(yàn)系統(tǒng)等。

3.4? 系統(tǒng)組成

復(fù)雜電磁環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建由四大基本模塊組成，包括電磁環(huán)境控制、電磁環(huán)境模擬、電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)、電磁環(huán)境評(píng)估。

復(fù)雜電磁環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)的組成框圖如圖2所示。

3.5? 建設(shè)要點(diǎn)

復(fù)雜電磁環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)要求能夠貼近戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的電磁環(huán)境系統(tǒng)，檢驗(yàn)武器裝備實(shí)戰(zhàn)效能。因此其裝備建設(shè)要點(diǎn)有如下幾個(gè)方面：

（1）客觀針對(duì)性，貼近戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境。模擬重點(diǎn)作戰(zhàn)對(duì)手導(dǎo)彈預(yù)警、制導(dǎo)火控骨干雷達(dá)及其作戰(zhàn)樣式。

（2）極高靈活性，適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)變化需要。采用軟件化裝備建設(shè)方式，以數(shù)字陣列+高速數(shù)據(jù)傳輸+高性能計(jì)算平臺(tái)為統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)。軟件化、開放式架構(gòu)能夠提供可重用技術(shù)，促進(jìn)商用現(xiàn)貨部件的使用，實(shí)現(xiàn)靈活與快速的技術(shù)更新，降低新型系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用。

（3）發(fā)展?jié)u進(jìn)性，按照輕重緩急建設(shè)。建議以成熟的某波段開展建設(shè)，逐步擴(kuò)充建設(shè)其他波段，形成對(duì)外軍防御雷達(dá)網(wǎng)的模擬能力。

4? 復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝備實(shí)現(xiàn)方法

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于電子靶場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建主要集中在電磁環(huán)境評(píng)估系統(tǒng)[4，5]。6F3FB6A2-CC88-490B-9492-C65D053B8738

依據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境的特點(diǎn)，通過(guò)梳理電子靶場(chǎng)所面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境干擾信號(hào)類型主要包括以下幾種，雷達(dá)信號(hào)、通信信號(hào)和電子干擾信號(hào)[6]。

為了將以上不同種類的信號(hào)產(chǎn)生出來(lái)并能夠正確接收和處理，利用軟件化雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)[7]，設(shè)計(jì)了一個(gè)雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)一體化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。采用了“寬帶數(shù)字化射頻前端+高速大容量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)+軟件化高性能后端處理”的總體架構(gòu)，如圖3所示。

雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)后端從信號(hào)處理開始均采用服務(wù)器軟件處理，因此后端硬件完全共用。而前端的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線單元、DBF分機(jī)等硬件也是完全共用的。為確保雷達(dá)性能指標(biāo)，雷達(dá)模式工作時(shí)使得GaN功率管工作在飽和放大區(qū)。在通信和對(duì)抗模式下，使功率管退出飽和狀態(tài)，滿足通信及對(duì)抗對(duì)線性功放應(yīng)用的需求。

波形產(chǎn)生則采用了DDS和DAC兼容的任意波形產(chǎn)生方式。對(duì)于常用的雷達(dá)信號(hào)形式，后端發(fā)出信號(hào)參數(shù)至DAM，產(chǎn)生參數(shù)化波形。對(duì)于非參數(shù)化雷達(dá)波形，使用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)將波形存儲(chǔ)于系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中，在工作模式初始化時(shí)加載至射頻前端;對(duì)于通信信號(hào)形式，后端服務(wù)器進(jìn)行信源編碼、調(diào)制、濾波后將波形實(shí)時(shí)傳送到DAM，通過(guò)DAC方式產(chǎn)生通信信號(hào);對(duì)于電子戰(zhàn)信號(hào)，也是后端將處理好的干擾信號(hào)實(shí)時(shí)送往DAM，通過(guò)DAC方式完成射頻信號(hào)產(chǎn)生。

測(cè)試結(jié)果表明，該平臺(tái)具備雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)一體化工作能力，系統(tǒng)采用了軟件化設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了功能軟件可定義、系統(tǒng)模式可重構(gòu)，支持高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行二次開放，具有良好的靈活性和極強(qiáng)的系統(tǒng)升級(jí)能力，符合國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)[3]，是靶場(chǎng)建設(shè)復(fù)雜電磁環(huán)境裝備的重要發(fā)展方向。

5? 結(jié)? 論

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的日益復(fù)雜，嚴(yán)重制約武器裝備的作戰(zhàn)效能。文章從復(fù)雜電磁環(huán)境的特性出發(fā)，分析了復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)電子裝備作戰(zhàn)效能的影響，在此基礎(chǔ)上提出了電子靶場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境建設(shè)的構(gòu)想。該構(gòu)想利用軟件化雷達(dá)技術(shù)，采用參數(shù)可重構(gòu)、可定義的模式進(jìn)行模擬裝備建設(shè)，通過(guò)少量型譜裝備就能夠模擬不同戰(zhàn)場(chǎng)條件下的電磁環(huán)境，對(duì)于開展逼近實(shí)戰(zhàn)的電磁環(huán)境下的裝備定型試驗(yàn)，提高武器裝備在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的適應(yīng)能力、生存能力和作戰(zhàn)效能，具有重要的戰(zhàn)略意義。

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作者簡(jiǎn)介：明文華（1975—），男，漢族，安徽寧國(guó)人，高級(jí)工程師，碩士，研究方向：雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。6F3FB6A2-CC88-490B-9492-C65D053B8738