基于場景數據的電子對抗系統(tǒng)模擬訓練研究?

宮 斌

（中國船舶重工集團公司第七二三研究所 揚州 225001）

1 引言

武器裝備的系統(tǒng)模擬訓練對于提高操作員的操作控制及作戰(zhàn)應用能力具有重要作用，隨著戰(zhàn)場電磁環(huán)境的日趨復雜，電子對抗系統(tǒng)對操作人員的專業(yè)性要求越來越高，電子對抗系統(tǒng)模擬訓練的重要程度也越來越高［6］。本文主要討論“實裝嵌入式”模擬訓練系統(tǒng)［5］，即以軟件模塊形式運行于電子對抗系統(tǒng)顯控臺［8］，在偵察、干擾等設備前端不工作的情況下，利用軟件模擬各種作戰(zhàn)場景，使操作人員能在模擬的各種不同電磁環(huán)境下，進行電子對抗系統(tǒng)作戰(zhàn)操控訓練［4］。

2 模擬訓練過程

電子對抗模擬訓練軟件一般包含場景設置和訓練監(jiān)控兩大部分，場景設置設定訓練數據和流程，訓練監(jiān)控根據設置的場景進行報文的生成和訓練過程的推演監(jiān)控。以下結合某型艦載電子對抗系統(tǒng)的模擬訓練軟件，介紹電子對抗模擬訓練軟件的工作過程［2］。

2.1 模擬訓練場景設置

模擬訓練場景設置是完成訓練時的電磁環(huán)境中各類數據的設置，包括敵我雙方的各類平臺、裝備的參數及其運行時的數據等［3］，訓練場景是模擬訓練的外部數據輸入源，通常稱為訓練預案。

通過模擬訓練軟件的數據管理功能，對訓練場景及其中的各種數據進行設置，主要有敵我雙方平臺數據，包括導彈、艦船、飛機及其運行軌跡等；裝備數據，包括各型雷達、激光、通信等設備的各種詳細參數及其開關機時間等。完成數據的設置后，將形成完整的訓練預案，以文件或數據庫庫表形式進行保存。在進入模擬訓練工作模式后，訓練監(jiān)控軟件模塊將對選取的訓練預案文件或數據庫數據進行解析，形成訓練場景的各類數據報文，通過約定的接口形式與電子對抗綜合顯控臺進行交互，完成電子對抗模擬訓練功能。

2.2 模擬訓練過程監(jiān)控

模擬訓練監(jiān)控軟件模塊對操作員選定的模擬訓練預案進行解析后，生成各種數據報文，包括電子對抗系統(tǒng)/設備、本艦相關數據，如偵察/干擾設備狀態(tài)、自檢信息、無源干擾彈、作戰(zhàn)能力信息、本艦經緯度、航向、航速、風向、風速及時統(tǒng)數據等；敵方的導彈、艦船、飛機等各類平臺及其運行軌跡數據，平臺搭載的各類雷達、激光、通信等各類裝備數據等等。模擬訓練監(jiān)控軟件模塊以訓練開始時間至結束時間為基準時間軸，根據這些平臺、裝備的數據及運行時間，以統(tǒng)一的節(jié)拍產生數據報文發(fā)送到電子對抗綜合顯控臺，形成完整的電磁環(huán)境數據，對操作員進行訓練。

3 方法研究

模擬訓練中作戰(zhàn)場景、電磁環(huán)境越接近真實情況，訓練效果越好［10］。而如何提高訓練作戰(zhàn)場景和電磁環(huán)境的逼真度，是模擬訓練需要解決的重要問題［9］。

模擬訓練過程是外部輸入數據與操作員的操作控制的動態(tài)交互過程，訓練效果很大程度上取決于外部輸入數據是否最大程度接近真實戰(zhàn)場電磁環(huán)境，同時是否能夠準確反映操作員的操作意圖。原有的模擬訓練場景數據的逼真程度，基本依賴于操作員的能力水平，且對于真實戰(zhàn)場電磁環(huán)境中的各種動態(tài)變化過程，很難通過人工設置的數據模擬出來，因此模擬訓練的效果不佳。本文即研究利用真實戰(zhàn)場場景的電磁環(huán)境數據，生成模擬訓練預案，使得訓練中的電磁環(huán)境能夠盡可能接近實戰(zhàn)環(huán)境，從而完善模擬訓練功能，增強模擬訓練效果。

真實戰(zhàn)場電磁環(huán)境數據是電子對抗系統(tǒng)在作戰(zhàn)過程中對各類數據的記錄信息，它包含了作戰(zhàn)過程中較為全面的電子對抗裝備狀態(tài)信息和戰(zhàn)場電磁環(huán)境信息，真實反映了戰(zhàn)場中各類電磁信息的變化情況，是電子對抗系統(tǒng)的重要數據，不僅可以用于作戰(zhàn)過程分析，也是電子對抗情報信息的來源之一。而同時，真實戰(zhàn)場電磁環(huán)境數據也和作戰(zhàn)過程中電子對抗系統(tǒng)本身的狀態(tài)及操作控制密切相關［1］，具有一定的時域、頻域、空域特定性，必須經過處理才能被利用作為模擬訓練場景數據。因此，如何對真實戰(zhàn)場電磁環(huán)境數據進行處理，以便與模擬訓練場景設置數據相結合生成較為逼真的訓練場景，是本文研究的重點。

對于作戰(zhàn)過程中記錄的電磁環(huán)境信息，包括雷達偵察、激光偵察及通訊偵察數據以及相應的干擾數據信息，在模擬訓練過程中需要進行適當處理，以形成合適的訓練場景數據。處理過程分為數據分析與匹配、靜態(tài)篩選和動態(tài)調整三部分，通過這些處理方法對數據進行選擇、過濾和動態(tài)修改，使得真實戰(zhàn)場數據可以適應訓練過程中的各種人工輸入，準確反映操作員的動作，達到在真實場景數據基礎上進行有效訓練的效果。

1）數據分析與匹配

真實戰(zhàn)場電磁環(huán)境數據是以記錄文件的形式保存的，對于一個記錄文件，即包含了某次作戰(zhàn)過程的全部信息，對于這些信息首先要進行分析。分析主要內容是獲取兩部分信息，一是作戰(zhàn)過程的作戰(zhàn)海域/區(qū)域、時間段、任務類型（偵察、有源干擾、無源干擾）等，二是各類電磁信息參數及其變化情況。第一部分數據將與模擬訓練設置的場景進行匹配，確定作戰(zhàn)海域/區(qū)域、作戰(zhàn)時間段、作戰(zhàn)主要任務等。匹配過程提供操作員進行選擇設置，這一部分數據可以使用真實戰(zhàn)場數據，也可以使用人工設置參數，確定以后將生成電子對抗系統(tǒng)及本艦的主要參數信息，包括偵察/干擾設備各類信息數據、本艦經緯度、航向、航速、風向、風速及時統(tǒng)數據等等；第二部分信息將加入到模擬訓練場景的電磁信息數據中，與原有的設置數據相結合。完成后還需要對這一新的場景進行進一步處理——靜態(tài)篩選，才能形成可用的訓練預案文件或數據庫庫表。

2）靜態(tài)篩選

靜態(tài)篩選主要是對上述的電磁信息參數進行處理。首先根據作戰(zhàn)任務等信息篩選出需要的數據，例如僅有偵察任務訓練，則相關的干擾信息數據將被剔除；僅有雷達偵察干擾任務，則相關的激光、通信信息將被剔除；僅有無源干擾任務，則相關的有源干擾信息將被剔除。根據一定的原則，將無需保留的電磁信息數據進行刪除，保留本次訓練場景需要的相關數據信息。其次對各偵察目標數據進行篩選并與場景設置參數進行整合，形成完整合理的訓練場景數據文件或數據庫庫表。以下以某一部末制導雷達偵察目標數據為例，描述對具體電磁信息數據的處理過程，處理流程如圖1所示。

根據以上處理，將真實戰(zhàn)場電磁環(huán)境數據中的各類型雷達、激光及通信偵察目標逐個加入到訓練場景中，生成一個完整的模擬訓練預案。這一預案的場景信息中，既包含了真實戰(zhàn)場數據，而又有人工設置的電子對抗系統(tǒng)信息、本艦信息以及其他偵察目標信息，能夠使得模擬訓練的電磁環(huán)境較大程度上接近真實的戰(zhàn)場態(tài)勢。同時通過對這一場景進行人工修改、添加偵察目標數據，可以將訓練以及考核內容融入其中，使得整個場景既能夠完成逼真的真實戰(zhàn)場電磁環(huán)境模擬，也可以完成特定的訓練考核任務。

圖1 靜態(tài)篩選流程

3）動態(tài)調整

上述處理完成后的訓練場景是一個完整全面的模擬訓練場景，即模擬訓練預案，以文件或數據庫庫表的形式進行保存。當電子對抗系統(tǒng)進入模擬訓練工作模式時，操作員選擇該訓練預案后，模擬訓練監(jiān)控軟件對預案中的數據進行解析后，生成各類數據報文發(fā)送到電子對抗綜合顯控臺，開始訓練過程。在解析出的數據中，最重要的數據是各類偵察目標，包括雷達、激光及通信目標數據等，這些目標數據報文的出現和消失時間還需要在訓練過程中，根據其他相關信息進行動態(tài)調整，這一過程可以稱之為目標信息的動態(tài)調整。這些相關信息包括如目標平臺運行的軌跡、與本艦的距離、電子對抗系統(tǒng)操作員進行的操作控制命令等，只有結合這些信息，對偵察目標的出現和消失時間進行動態(tài)調整，才能更真實地反映出作戰(zhàn)過程中的實際狀態(tài)，更好地對操作員的操作控制進行反饋，才能達到更好的訓練效果。以下以某導彈平臺末制導雷達目標信號的處理過程為例，描述動態(tài)調整的過程，處理流程如圖2所示。

圖2 動態(tài)調整流程

通過對這一目標數據的動態(tài)調整，在訓練過程中對操作員的操作控制進行實時反饋，可以將真實戰(zhàn)場電磁數據信息和訓練要求更好地結合起來，得到更好的訓練效果。類似的，在操作員進行偵察、干擾設備的各種操作控制時，都需要對控制命令進行處理，并通過對預案數據進行動態(tài)調整完成反饋，使得整個訓練過程不僅在場景數據上接近于實戰(zhàn)狀態(tài)，而且在對偵察干擾設備的模擬上更加接近于實際裝備狀態(tài)，使得訓練更加逼真有效。

4 實際應用

基于真實戰(zhàn)場數據的電子對抗系統(tǒng)模擬訓練設計目前已經在XXX艦載電子對抗系統(tǒng)中進行了初步應用。在該系統(tǒng)的模擬訓練軟件中，采用真實的電子對抗作戰(zhàn)數據為背景，在此基礎上對需要進行考核的雷達偵察目標數據進行標記，進行訓練時考核操作員在限定時間內完成對考核目標的確認，訓練操作員從大量雷達偵察目標背景數據中快速甄別目標的能力。真實戰(zhàn)場電磁環(huán)境數據不僅大大提高了訓練場景的真實程度，也同時提高了訓練的難度和針對性，使得模擬訓練的效果得到較大提升。

5 結語

電子對抗系統(tǒng)由于裝備組成的復雜性、偵察干擾流程的復雜性等因素，對于操作員的要求較高［13］，操作人員的專業(yè)程度和熟練程度將會對電子對抗裝備的效能發(fā)揮起到很大的影響。電子對抗模擬訓練不僅能夠訓練電子對抗操作員熟悉裝備的基本操作控制，而且對訓練操作員進行目標甄別、干擾對抗控制以及情報收集等更高層次的操作能力有著重要作用［11］。基于真實戰(zhàn)場數據的電子對抗模擬訓練設計，將使得訓練場景和過程更加接近實戰(zhàn)狀態(tài)，通過提升訓練效果提高操作員的能力水平，使操作員在偵察、干擾作戰(zhàn)過程中更好地發(fā)揮作用，最終使得電子對抗系統(tǒng)發(fā)揮更大的效能。

此外，基于真實戰(zhàn)場數據的電子對抗模擬訓練還有許多進一步的應用，如根據實戰(zhàn)數據對干擾對抗流程進行訓練、對情報搜集操控進行訓練等［7］。將真實戰(zhàn)場數據融入到電子對抗模擬訓練中，是一個重要途徑，也是一個發(fā)展趨勢，還有很多的工作需要進行不斷深入研究。