訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的威脅度評(píng)估

梁桃紅 劉正鋒 欒偉 殷帥 沈陽(yáng)

摘要：本文從訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的重要性入手，詳細(xì)闡述了現(xiàn)有常用的訓(xùn)練電磁環(huán)境復(fù)雜度評(píng)估和逼真度評(píng)估方法，并分析了兩種評(píng)估方法的局限性，提出了訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的威脅度評(píng)估方法。

關(guān)鍵詞：訓(xùn)練電磁環(huán)境；威脅度；評(píng)估

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）08-0226-03

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境可以定義為：在一定的戰(zhàn)場(chǎng)空間中對(duì)作戰(zhàn)有影響的電磁活動(dòng)、現(xiàn)象及其相關(guān)條件的總和[1]。受限于對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的認(rèn)知水平和當(dāng)前還相對(duì)較弱的環(huán)境構(gòu)設(shè)能力，訓(xùn)練電磁環(huán)境與戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的一致性問(wèn)題仍是當(dāng)前亟待解決的一個(gè)重要難題。因此，如何準(zhǔn)確地評(píng)估訓(xùn)練電磁環(huán)境的構(gòu)設(shè)效果，已成為復(fù)雜電磁環(huán)境研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。一方面，它可以回答所構(gòu)設(shè)的訓(xùn)練電磁環(huán)境的水平問(wèn)題，另一方面可以通過(guò)評(píng)估向訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)反饋信息，以提高訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的效率，構(gòu)設(shè)更加貼近實(shí)戰(zhàn)的訓(xùn)練電磁環(huán)境。

近年來(lái)，我軍對(duì)于訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)與評(píng)估的研究深入展開，取得了豐富的理論與實(shí)踐成果。總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前研究和使用最多的訓(xùn)練電磁環(huán)境的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)主要有復(fù)雜度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和逼真度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

訓(xùn)練電磁環(huán)境復(fù)雜度評(píng)估，是通過(guò)對(duì)訓(xùn)練電磁環(huán)境的客觀的、共同的、宏觀的狀態(tài)特征進(jìn)行定量描述的方法，來(lái)對(duì)整個(gè)訓(xùn)練電磁環(huán)境進(jìn)行初步的評(píng)估。通常，在不考慮信號(hào)樣式時(shí)，對(duì)空間任一點(diǎn)的電磁環(huán)境的描述可從“四域”即時(shí)域、頻域、空域和能域上進(jìn)行，用時(shí)變功率譜密度S（r，t，f）表示。它表示的是任一給定空間位置，在任一時(shí)刻、任一頻率點(diǎn)，單位面積上在單位時(shí)間、單位頻率帶寬流過(guò)的電磁環(huán)境能量。當(dāng)空間位置RO給定時(shí)，功率譜密度只是時(shí)間與頻率的函數(shù)，其大小與時(shí)間和頻率的關(guān)系如圖1所示。其中，t為時(shí)間，f為頻率，S為功率譜密度，SO為電磁環(huán)境門限，TO為時(shí)間占用度，F(xiàn)O為頻譜占用度。

依據(jù)相關(guān)的國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)（文獻(xiàn)[2]），對(duì)訓(xùn)練電磁環(huán)境的復(fù)雜度評(píng)估采用電磁環(huán)境門限（SO）、頻譜占用度（FO）、時(shí)間占有度（TO）和空間覆蓋率（AO）等4個(gè)指標(biāo)作為具體的指標(biāo)，其具體計(jì)算方法參見文獻(xiàn)[3]。

1 訓(xùn)練電磁環(huán)境逼真度評(píng)估

當(dāng)前，基于逼真度標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練電磁環(huán)境評(píng)估的一般方法主要基于裝備靜態(tài)性能指標(biāo)參數(shù)對(duì)比分析方法。這種方法存在著局限性。首先，僅從裝備性能指標(biāo)參數(shù)的角度進(jìn)行度量，只能反映出當(dāng)前用于構(gòu)設(shè)訓(xùn)練電磁環(huán)境的模擬裝備的能力水平，而并不能準(zhǔn)確反映作戰(zhàn)運(yùn)用、頻譜控制、電磁對(duì)抗等引起的現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的動(dòng)態(tài)性和不確定性；其次，該方法并不能準(zhǔn)確反映出性能指標(biāo)參數(shù)中各指標(biāo)對(duì)訓(xùn)練電磁環(huán)境逼真度的影響程度；第三，該方法無(wú)法反映裝備數(shù)量對(duì)訓(xùn)練電磁環(huán)境逼真度的影響。為解決這個(gè)問(wèn)題，文獻(xiàn)[5]基于相似系統(tǒng)理論，視訓(xùn)練電磁環(huán)境為實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的仿真系統(tǒng)，通過(guò)評(píng)估仿真系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)和行為水平上能夠復(fù)現(xiàn)原型系統(tǒng)的程度，即評(píng)估仿真系統(tǒng)置信度，來(lái)解決訓(xùn)練電磁環(huán)境的逼真度評(píng)估問(wèn)題。其主要步驟是：

第一步，建立相似元，確定相似元權(quán)重。根據(jù)各類輻射源所產(chǎn)生電磁信號(hào)類型，將實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境和訓(xùn)練電磁環(huán)境抽象為由雷達(dá)信號(hào)、通信信號(hào)、光電信號(hào)、雷達(dá)干擾信號(hào)、通信干擾信號(hào)、光電干擾信號(hào)等眾多要素元組成的兩個(gè)系統(tǒng)，其中特性相同的組成要素構(gòu)成相似元。

第二步，計(jì)算相似元值。分析各個(gè)相似元的特征參數(shù)組成并確定特征權(quán)重，如相似元“雷達(dá)信號(hào)”的特征參數(shù)包括信號(hào)數(shù)量、信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)頻率、信號(hào)類型、極化方式等，其權(quán)重系數(shù)分別為d1，d2，d3，d4，d5，且有d1+d2+d3+d4+d5=1。針對(duì)某個(gè)相似元的各個(gè)特征參數(shù)，計(jì)算訓(xùn)練電磁環(huán)境對(duì)實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的比例系數(shù)，并按公式（1）計(jì)算該相似元值。

其中，qi指第i個(gè)相似元的值；dj指該相似元第j個(gè)特征參數(shù)的權(quán)重；cj指訓(xùn)練電磁環(huán)境對(duì)實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境在該特征參數(shù)上的比例系數(shù)。

第三步，相似度計(jì)算。可根據(jù)系統(tǒng)相似度計(jì)算公式（2）得出訓(xùn)練電磁環(huán)境與戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境之間的相似度。

其中，q指相似度值；βi指該第i個(gè)相似元的權(quán)重；qi指第i個(gè)相似元值。

第四步，動(dòng)態(tài)過(guò)程分析。針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境不斷變化的特征，在構(gòu)設(shè)訓(xùn)練電磁環(huán)境時(shí)，也應(yīng)當(dāng)選取作戰(zhàn)階段中幾個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境作為參考。

2 訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評(píng)估

關(guān)于訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評(píng)估本文有以下三點(diǎn)總體考慮。

（1）應(yīng)將“受體”對(duì)象和訓(xùn)練電磁環(huán)境作為威脅度評(píng)估對(duì)象。其中，“受體”對(duì)象指戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下己方電子信息系統(tǒng)或設(shè)備，主要可分成通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、光電系統(tǒng)以及水聲系統(tǒng)等。訓(xùn)練電磁環(huán)境指訓(xùn)練中綜合運(yùn)用實(shí)體裝備、模擬器材和虛擬仿真等手段，在“受體”裝備位置所生成的模擬戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的電磁信號(hào)環(huán)境。（2）構(gòu)設(shè)的訓(xùn)練電磁環(huán)境是否有威脅，取決于“受體”對(duì)象的裝備效能是否受到訓(xùn)練電磁環(huán)境的影響，而評(píng)判訓(xùn)練電磁環(huán)境的威脅度，需立足訓(xùn)練任務(wù)，綜合考慮構(gòu)設(shè)訓(xùn)練電磁環(huán)境對(duì)構(gòu)成作戰(zhàn)能力的所有“受體”裝備效能的影響，即以作戰(zhàn)能力被壓制程度作為評(píng)價(jià)威脅度的依據(jù)。（3）訓(xùn)練電磁環(huán)境的構(gòu)設(shè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，其組成要素和輻射特征隨時(shí)間、地點(diǎn)、訓(xùn)練需求而變，相應(yīng)的訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評(píng)估也應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，不能簡(jiǎn)單用某一種或幾種典型情況下的威脅度來(lái)替代整個(gè)過(guò)程的威脅度，而應(yīng)統(tǒng)籌綜合分析。

基于上述總體考慮，訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評(píng)估可參照以下步驟實(shí)施。

第一步：分析作戰(zhàn)能力構(gòu)成要素，確定要素權(quán)重。

具體分析達(dá)成作戰(zhàn)行動(dòng)所需能力的影響要素，需對(duì)參戰(zhàn)的電子信息系統(tǒng)進(jìn)行合理分類，并確定其影響權(quán)重。現(xiàn)構(gòu)成某作戰(zhàn)能力的電子信息系統(tǒng)有{T1，T2…Tn}，其權(quán)重分別為[w1，w2…wn]，其中0≤wi≤1，=1。

第二步：進(jìn)一步分析各類電子信息系統(tǒng)的裝備組成，確定權(quán)重。

不同裝備對(duì)作戰(zhàn)能力的影響權(quán)重也不相同，因此，對(duì)于構(gòu)成作戰(zhàn)能力的一類電子信息系統(tǒng)Ti，如其裝備組成有{Ei1，Ei2…Eim}，經(jīng)確定各裝備權(quán)重系數(shù)為[wi1，wi2…wim]，則有0≤wij≤1，=1。

第三步： 計(jì)算裝備效能在訓(xùn)練電磁環(huán)境下的壓制率。

計(jì)算裝備效能壓制率，應(yīng)首先確定訓(xùn)練電磁環(huán)境中對(duì)“受體”裝備效能產(chǎn)生影響的輻射源，并使用電子對(duì)抗效能評(píng)估模型計(jì)算干擾條件下的裝備效能，這里不再贅述。

第四步：威脅度計(jì)算。

對(duì)某裝備Eij，通過(guò)計(jì)算獲得其裝備效能壓制率為βij（ 0≤βij≤1），則可按公式（3）計(jì)算作戰(zhàn)能力在訓(xùn)練電磁環(huán)境下的壓制率。

第五步：動(dòng)態(tài)過(guò)程分析。

訓(xùn)練電磁環(huán)境威脅度評(píng)估中，對(duì)于“受體”裝備工作參數(shù)和訓(xùn)練電磁環(huán)境在時(shí)域上不斷變化的情況，可首先依據(jù)作戰(zhàn)進(jìn)程將所構(gòu)設(shè)的訓(xùn)練電磁環(huán)境劃分為幾個(gè)不同的階段，以階段中某個(gè)或幾個(gè)典型時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的威脅度作為階段的威脅度，然后建立時(shí)域上的威脅度變化曲線，如圖2所示，根據(jù)需要對(duì)所構(gòu)建的訓(xùn)練電磁環(huán)境的威脅度進(jìn)行綜合分析。

3 結(jié)語(yǔ)

復(fù)雜電磁環(huán)境下基地訓(xùn)練是提升部隊(duì)信息化條件下作戰(zhàn)能力的重要舉措。本文在訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)復(fù)雜度和逼真度評(píng)估的基礎(chǔ)上，提出了基于威脅度標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估方法，適應(yīng)不同訓(xùn)練對(duì)象、訓(xùn)練模式、訓(xùn)練課題，對(duì)立足現(xiàn)有裝備構(gòu)設(shè)滿足訓(xùn)練任務(wù)需求的、結(jié)構(gòu)完整、功能齊全的訓(xùn)練電磁環(huán)境有很大助益。但訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)而復(fù)雜的問(wèn)題，從理論到實(shí)際構(gòu)設(shè)涉及眾多密切相連、相互制約的過(guò)程，今后還需結(jié)合實(shí)踐加以不斷修正和完善。

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