武器裝備作戰試驗環境設計研究

摘要：本文確定了作戰試驗環境設計的主要內容，圍繞戰場自然環境、復雜電磁環境、敵方威脅環境內容進行分析設計，建立了綜合的作戰試驗環境矩陣，提出了用反映在三維空間上環境矩陣離散點代表典型作戰試驗環境的思路及作戰試驗環境分析方法，確保了被試裝備作戰環境試驗的充分性和可信性，對深化武器裝備作戰試驗研究具有一定的借鑒意義。

Abstract： This paper determined the main content of operational test environment design， analyzed from battlefield environment， complex electromagnetic environment and threat environment， established a comprehensive operational test environment matrix， proposed the idea of using environment matrix discrete points reflected in three dimensional space to represent typical operational test environment to ensure the adequacy and credibility of the combat environment test subjects equipment， which has certain reference significance to deepen the weapon equipment operational test study.

關鍵詞：作戰試驗環境；設計；環境矩陣

Key words： operational test environment；design；environmental matrices

中圖分類號：E91 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）08-0181-04

0 引言

武器裝備作戰試驗是指在裝備全壽命周期內，為檢驗和評估裝備作戰效能和作戰適用性，由獨立作戰試驗機構依據裝備訓練與作戰任務剖面要求，構建近似實戰、高度逼真的試驗環境，運用多種試驗方法和手段，對裝備進行試驗與鑒定的綜合過程。可見，武器裝備作戰試驗重點就是在接近真實的作戰環境中檢驗武器裝備的作戰效能和作戰適用性，作戰試驗環境如何構建，我們這方面的研究基本是空白的，武器裝備作戰試驗環境設計研究，能夠確保作戰試驗環境的構建的獨立性，保證作戰試驗的充分性，提供作戰試驗的費效比，對推進作戰試驗開展具有重要意義。

1 武器裝備作戰試驗環境的概述

“戰場”在《軍語》的解釋：是指敵我雙方作戰活動的空間，“戰場環境”是戰場及其周圍對作戰活動有影響的各種情況和條件的統稱，是作戰空間中對戰爭態勢有影響的各類客觀因素的集合。人們對戰場環境概念有著不同的理解，一種意見認為，戰場環境應劃分為陸戰場環境、海戰場環境、空天戰場環境和電磁戰場環境。這種劃分將自然屬性相關的戰場環境人為地分層，難以根據現代條件下戰場環境的特點，有針對性地研究各個戰場環境對聯合作戰行動的影響。另一種意見認為，戰場環境主要由自然地理環境、人文環境、經濟環境和交通運輸與通信等要素構成。這種劃分方法不夠全面，尤其缺少對信息化條件下戰場環境構成要素的基本認識，如復雜電磁環境。比較主流的觀點認為，信息化條件下的戰場環境，具有自然屬性、社會屬性和軍事屬性。體現了戰場環境是戰場及其周圍與作戰活動相關的各種情況和條件統稱。

作戰環境又叫做戰場環境，是獨立于作戰系統而存在的客觀環境。根據作戰任務選定戰場區域后，其客觀自然環境、社會環境即相對穩定。因此，作戰環境主要包括具有自然屬性和社會屬性的戰場自然環境、自然屬性和軍事屬性的復雜電磁環境、軍事屬性的敵方威脅環境。作戰試驗環境應盡可能接近真實的戰場環境，是對作戰環境的模擬。因此，作戰試驗環境設計應該圍繞戰場自然環境、復雜電磁環境和敵方威脅環境進行設計。如圖1，作戰試驗環境的總體設計。

2 戰場自然環境設計

戰場自然環境設計主要包括地表環境、氣象環境、水文環境的設計。地表環境又可以分為高原環境、山地環境、丘陵環境、盆地環境、平原環境、草原環境、沙漠環境、水網環境、冰蓋環境等；氣象環繞又可以分為溫度環境、濕度環境、氣流環境、光照環境、能見度環境、降水環境、云層環境等；水文環境又可以分為水溫環境、水流環境、潮沙環境、浪涌環境、水體環纜、腐蝕環境、能見度環境、水底環境等。在作戰行動中，一些戰術指標往往受到多種戰場自然環境因素的影響。戰場自然環境對裝備的戰術指標影響，不能用單個因素的作戰性能因子來反映，而應該采用多種因素綜合表征。如圖2，戰場自然環境的影響因素設計。

根據作戰需求，提出研制新裝備的需求，同時可以確定該裝備的作戰使命。新研制裝備要進行作戰試驗，包括作戰效能試驗和作戰適用性試驗。以被試裝備的作戰效能為例，每個效能指標能獨立分解成若干個能力指標，能力指標要在作戰試驗環境中考核。在戰場自然環境的考核中，主要是地表、氣象、水文等環境的考核，地表、氣象、水文根據不同的作戰任務確定的不同試驗內容而決定。例如，在高原環境條件下陸軍某型坦克作戰試驗環境的構建，應根據高原地表、水文、氣象特點和影響因素設計作戰試驗環境內容，高原地表環境可以按照殘丘的戈壁地、簡易土路、沙漠路等試驗環境進行設計；高原氣象環境可以按照降水強度、氣壓、溫度濕度等試驗環境進行設計。

3 復雜電磁環境設計

復雜電磁環境從產生輻射的角度來看，主要包括三個方面：人為電磁輻射、自然電磁輻射，以及輻射傳播因素。人為電磁輻射是戰場電磁環境的主體，按照作戰進程不斷發生著劇烈的變化，主要包括對抗性電磁環境、非對抗性電磁環境、電磁噪聲環境，其中，對抗性電磁環境分為壓制干擾環境、欺騙干擾環境、電磁脈沖環境；非對抗性電磁環境分為不同體制信號干擾環境和同體制信號干擾環境；電磁噪聲環境分為地區噪聲環境和平臺噪聲環境。自然電磁輻射主要包括靜電、雷電、宇宙射線等，這在野戰環境中是一個幾乎不可控的組成要素。輻射傳播因素主要指能夠影響電磁波傳播形態的各種媒介物質，如大氣、土壤、人造電磁散射體等。如圖3，復雜電磁環境結構圖。

復雜電磁環境試驗是驗證武器裝備最終能否有效發揮作戰效能的高級階段。為滿足復雜電磁環境下武器裝備作戰試驗，必須根據裝備定型試驗的特點，設計其復雜電磁環境試驗考核內容。根據復雜電磁環境結構圖，裝備復雜電磁環境的設計內容應包括電磁兼容性試驗環境設計、瞬態電磁干擾試驗環境設計和射頻及光電環境適應性試驗環境設計。電磁兼容性試驗環境設計，解決復雜電磁環境下裝備兼容工作問題，涉及相同或不同體制信號干擾、地區電磁噪聲和平臺電磁干擾等環境；瞬態電磁干擾試驗環境設計，解決裝備干擾和反干擾能力問題，涉及雷電干擾、靜電放電、電磁脈沖、壓制干擾、欺騙干擾等環境；射頻及光電環境適應性試驗設計解決輻射傳播因素的內場和外場試驗，涉及大氣傳播媒介、土壤傳播媒介和人造電磁散射體等環境。最后，依據被試裝備的功能、性能、使用頻率等基本信息，充分利用獲得的電磁兼容試驗、復雜射頻及光電環境適應性試驗、瞬態電磁干擾試驗及經驗數據，建立系統分析模型，對被試裝備在復雜電磁環境下作戰試驗進行評估，考核被試裝備在復雜電磁環境下的作戰效能和作戰適用性。

4 敵方威脅環境設計

火力威脅是戰場上敵方最主要的威脅。敵方聯合火力威脅主要包括遠程火力威脅和近距離作戰火力威脅。遠程火力威脅是指使用作戰飛機、導彈、多管火箭炮等遠程武器和精確制導炮彈實施長時間、大規模、高強度的火力飽和打擊，大量殺傷威脅我方有生力量，癱瘓我方指揮系統，削弱我方作戰潛力。近距離作戰火力威脅是指敵我雙方在近距離交戰中，敵方利用火炮、反坦克炮、坦克炮和火箭炮及槍械等常規武器裝備，對我方進行火力威脅打擊，并聯合遠程火力對其實施火力支援威脅。

敵方聯合火力威脅環境的影響因素分為直接影響因素和間接影響因素兩類，如圖4。直接影響因素主要包括：敵方武器彈藥對裝備造成的直接損傷，因爆炸沖擊波對裝備造成的震動而引發的裝備故障，因爆炸改變的地表形狀造成的裝備通行障礙，以及因爆炸引起的煙塵而造成的裝備觀瞄障礙等。間接影響因素主要指的是敵方聯合火力環境對裝備操作者的影響，包括震動、強光、噪聲、刺激性氣味等容易使裝備操作者產生煩躁、焦慮等不良情緒，如果裝備自身同時存在操作復雜、可靠性差等特征，則更容易加重操作員的負面情緒，使得裝備難以發揮出正常的效能，由此反映出裝備的聯合火力環境適用性不強。

5 作戰試驗環境分析

作戰試驗環境是開展作戰試驗的平臺，把平臺設計好，才能保證作戰試驗的充分性和作戰試驗結果的可信性。對作戰試驗環境的設計，首先，對作戰試驗環境進行科學的分析，確定試驗環境相對應的影響因素，構建出體現影響因素的各試驗場景環境。其次，對各試驗場景或環境進行分析，細化分解成相對獨立的關鍵要素，把要素按照強、中、弱的程度進行劃分，對作戰試驗環境進行細化設計。最后，根據作戰任務和經驗分析判斷，優選出具有代表性的典型作戰試驗環境。

作戰試驗環境的分析方法，一般按照“五先五后”原則，即先整體后局部、先敵方后我方、先主要方向后次要方向、先前沿后縱深、先概略分析后精確分析，采取整體分析、分區分析、要素分析、重點分析相結合的方式對作戰試驗環境進行系統分析設計。如圖5，作戰試驗環境分析。方法步驟如下。

5.1 通觀全貌整體分析。根據被試裝備的作戰使命，整體分析被試裝備的作戰試驗環境，確定被試裝備的影響因素，圍繞戰場自然環境、復雜電磁環境、敵方威脅環境的關鍵影響因素，構建各個試驗場景環境，進行作戰試驗環境的總體設計。

5.2 著眼特點分區分析。著眼作戰試驗特點，對戰場自然環境、復雜電磁環境、敵方威脅環境進行獨立分析。圍繞戰場自然環境進行分析，能夠分解成自然場景1、自然場景2、自然場景3，直至若干自然場景n；圍繞復雜電磁環境進行分析，能夠分解成電磁環境1、電磁環境2、電磁環境3，直至若干電磁環境n；圍繞敵方威脅環境進行分析，主要是指敵方的火力威脅，能夠分解成火力環境1、火力環境2、火力環境3，直至若干火力環境n。通過對各個作戰試驗環境的獨立深入分析，找出各試驗環境對被試裝備的獨特影響要素。

5.3 區分要素逐個分析。就是把作戰區域內具有影響裝備作戰效能和作戰適用性價值的作戰試驗環境要素，分門別類進行分析判斷、優選，從中優選出每個環境要素對被試裝備的影響程度，在每個環境的各關鍵要素的強、中、弱程度影響下，考核被試裝備的效能發揮程度、完成任務的好壞程度，根據測得的數據及評估結果，評估被試裝備，為決策者提供有價值的信息。

5.4 緊貼任務重點分析。根據不同的作戰任務，在總體分析的基礎上，根據攻防作戰的特點和需要，就影響作戰的關鍵試驗環境要素進行逐一逐層的分析。

6 作戰試驗環境關鍵要素確定

通過對上述的作戰試驗環境分析，在戰場自然環境層次方面，確定場景1的自然環境關鍵要素，依次類推，確定場景2、場景3……場景n的關鍵要素；在復雜電磁環境層次方面，獨立分析電磁環境1至電磁環境n的關鍵要素，再分析場景1在電磁環境1至電磁環境n影響下的要素，確定場景1直至場景n在電磁環境1至電磁環境n影響下的各個關鍵要素。通過上述得出，戰場自然環境關鍵要素和復雜電磁環境關鍵要素構成了一個被試裝備待試環境的關鍵要素矩陣A={a11，a12，…，a1n}，其中a11={b11， b12，…，b1n}T，a1n={bn1，bn2，…，bnn}T，a1n代表自然場景n的關鍵要素集合，bnn代表自然場景n的在電磁環境1至電磁環境n影響下的關鍵要素。同理，戰場自然環境關鍵要素和復雜電磁環境關鍵要素構成的矩陣A={a11，a12，…，a1n}，在敵方火力威脅下的關鍵要素分析，得出矩陣C={c11，c12，…，c1n}，其中c11={d11，d12，…，d1n}T，c1n={dn1，dn2，…，dnn}T，c1n代表獨立火力威脅n的關鍵要素集合，dnn代表矩陣A中的第bnn關鍵要素在火力威脅n影響下的關鍵要素。通過這樣的分析確定方法，找出的被試裝備作戰試驗環境的所有關鍵要素，他們要素之間都是相互獨立的，且每個要素指標之間不具有重復性，這些個關鍵要素的離散點，如圖6，代表的就是基于作戰任務的典型作戰試驗環境。在開展實裝對抗的武器裝備作戰試驗過程中，找到這些具有代表性的離散點對應的試驗環境，構建作戰試驗環境每個關鍵要素的指標體系，進行作戰試驗環境設計，才能保證試驗的充分性和可信性。

7 結論與展望

我軍作戰試驗的研究處于起步階段，對作戰試驗環境設計研究基本是空白的，現行的裝備試驗的主要分為研制試驗和定型試驗兩個主要部分，研制試驗是在可控的理想試驗環境下進行的試驗，定型試驗在彌補實戰短板方面進行了部隊試驗和部隊試用，雖然試驗環境更加嚴酷，但是距離作戰試驗環境要求還有差距，且依托平時的演習進行的部隊試驗和部隊試用，試驗環境單一、不全面。本文通過戰場自然環境、復雜電磁環境、敵方威脅環境三者間的交互分析，建立了環境指標矩陣和三維試驗空間模型，空間內的全部離散點代表不同作戰試驗環境的點的集合。本文還提出了作戰試驗環境分析方法，利用這種作戰試驗環境分析方法，根據具體的作戰使命和任務特點，能夠在“戰場自然環境—復雜電磁環境—敵方威脅環境”三維空間上找出對應的一組離散點，離散點代表的就是基于作戰任務的具有代表性的典型作戰試驗環境，圍繞這些具有代表性的典型作戰試驗環境進行設計，能夠確保被試裝備的作戰環境試驗的充分性，這種針對離散點的作戰試驗環境設計的試驗較以往的環境試驗，更能節省資源、降低經費、提高效率，避免試驗的重復性，具有重要的研究價值。作戰試驗環境指標需要根據被試裝備的作戰使命和任務來確定，如陸軍某型裝備在復雜電磁環境下對防御之敵進攻戰斗的對抗試驗，應該根據不同的作戰使命和被試裝備的用途，選擇嚴寒、濕熱、高寒、沙漠等不同地區，假想威脅對象的戰術、戰法和火力威脅模式，構建近似實戰的作戰試驗環境。可見，深化作戰試驗環境設計研究，對于推進武器裝備作戰試驗的研究具有重要價值，對應指導作戰試驗的實踐工作具有重要意義。

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