雷達裝備作戰試驗戰場電磁環境構建

劉江波，許海琦

(1. 91404部隊，河北 秦皇島 066000;2. 中國船舶集團有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引 言

雷達裝備作戰試驗是指在雷達裝備全壽命周期內為檢驗和評估雷達裝備作戰效能和作戰適用性，由獨立作戰試驗機構依據雷達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，對雷達裝備進行試驗與鑒定的綜合過程。[1]雷達裝備作戰試驗重點就是在接近真實的作戰環境中檢驗雷達裝備的作戰效能和作戰適用性、戰場電磁環境如何構建，對推進作戰試驗開展具有重要意義。

1 戰場電磁環境構成及特點

戰場電磁環境是指一定的戰場空間內對作戰有影響的電磁活動和現象的總和。[2]戰場電磁環境主要由人為電磁輻射、自然電磁輻射和輻射傳播因素組成，如圖1所示。3種組成要素直接決定著戰場電磁環境的形態，其中人為電磁輻射是戰場電磁環境的主題。

戰場電磁環境有以下主要特點：

(1) 空間狀態復雜

隨著信息技術在軍事領域的廣泛應用，戰場上的民用和軍用電子裝備的種類和型號也日益繁雜。在作戰空間的某一位置，來自不同作戰平臺的電磁輻射交織在一起，形成交叉重疊的電磁態勢。

(2) 時間分布連續

時間分布是戰場電磁環境隨時間變化的表現形式，是時域的描述結果。無論平時還是戰時，電磁輻射活動是連續的，某一時刻各種武器裝備也會受到各種類型電磁波的輻射。此外，在戰場中，由于電子對抗的存在，使電磁輻射在時域上表現的更加密集，因此時間分布這一特性是戰場電磁環境的重要特征。

圖1 戰場電磁環境構成

(3) 頻譜范圍交錯

頻譜是電磁信號在頻域的表現形態。隨著電磁頻譜領域研究內容不斷深入，一方面電磁頻譜越來越寬，另一方面由于電離層反射、吸收等因素影響在實際操作中可供利用的頻譜十分有限。因此，戰時頻率重疊現象十分嚴重，電子裝備之間自擾互擾現象明顯。

(4) 能量密度不均

能量密度是戰場電磁輻射強度的另一種表述，其典型特征是密度跌宕起伏。電磁波在空間傳播過程中受到各種傳播因素的影響，以及作戰雙方電磁攻擊目標位置的不同，使得戰場空間電磁能量很不均勻，在有些地方能量集中，而在有些地方能量分散。

2 戰場電磁環境構建要求

雷達裝備作戰試驗評估結果與所構建的戰場電磁環境逼真程度關系緊密。裝備作戰試驗的戰場環境必須依據裝備作戰試驗的特點和規律進行構建。[3]但是，構建逼真的戰場電磁環境將面臨著許多新的困難和要求。在目前情況下，可針對被試雷達裝備戰術技術性能和使用能力情況以及作戰對手情況，分層次地進行戰場電磁環境模擬建設。

(1) 針對性

不同裝備作戰試驗的要求各不相同，不同體制類型的裝備所面臨的戰場環境存在著本質區別。同時，單一設備和以多種設備組成的武器系統所面臨的戰場環境也存在著明顯差別。因此，應針對不同裝備作戰試驗的要求構建不同類型、級別的戰場電磁環境。

(2) 逼真性

裝備作戰試驗中戰場環境的構建必須符合實戰要求，干擾技術必須盡量符合作戰對手的實際情況。“以己之矛攻己之盾”是萬不得已的做法，需要研究潛在作戰對手裝備的技術參數和使用時機。

(3) 可測性

裝備作戰試驗考核有其自身特點，就是對戰場環境參數具有可測性，以便對裝備存在的問題和影響因素進行更好地分析和檢驗。因此，構建滿足裝備作戰試驗要求的戰場電磁環境，不僅僅是電磁信號源的構建，還要構建各種監測、測量和分析設備，全面、及時、準確記錄試驗的全過程，通過客觀的監測和評估機制，判斷環境構建是否真實，以及戰場電磁環境下裝備系統各相關信號參數的變化情況，對試驗結果做出科學合理的評估。

(4) 可控性

裝備在戰場電磁環境下的試驗目的是考核裝備在實際戰場電磁環境中的作戰能力，為部隊訓練和作戰使用提供依據。因此，戰場電磁環境的復雜度和裝備作戰能力的表征必須進行量化，并能根據試驗需要控制環境復雜程度，據此對裝備在不同復雜程度環境中的能力進行描述，更好地指導部隊使用。

(5) 與干擾戰術的關系

對作戰試驗來說，其試驗的主要目的是考核裝備在戰場環境下的實際作戰能力，而考核最重要的特點就是避免人的因素的影響。在涉及到干擾環境下的作戰能力考核時，不同的干擾戰術產生的本質差別僅僅是到達裝備天線口面的干擾信號強度不同。因此，指標考核時與所使用的抗干擾戰術無關。

3 戰場電磁環境構建原則

戰場電磁環境構建必須研究未來戰場電磁輻射源的分布規律、技術性能和戰術使用方式，以試驗鑒定和評估為主要目標，提高戰場電磁環境綜合控制、區域監測、威脅目標模擬、背景信號生成、標校與計量儀器、仿真推演、測試評估系統等一系列裝備建設使用的效益，充分體現“系統集成、繼承創新，貼近實戰、體現流程，注重仿真、等效替換，驗證確認、調控靈便”的構建原則。[4]

(1) 系統集成、繼承創新

現代信息作戰規模日益擴大，新體制裝備作戰能力日益增強，使得構建威脅環境的困難日益增大。從進攻和防御體系上看，體現了多類層次；從機動平臺上看，覆蓋了岸、海、空、潛；從戰術應用上看，體現了多類信息對抗樣式。

戰場電磁環境構建必須按照系統集成的方法進行，面向作戰試驗主旨，適當剪裁技術細節，因地制宜地選用實裝等現有的裝備保障條件。升級改進現有的電子信息裝備技術性能，在此基礎之上再有針對性地研制專用試驗裝備。

(2) 貼近實戰、體現流程

電磁頻譜的爭奪和利用貫穿著電子進攻、電子支援和電子防御相應的戰術、技術運用，沒有干擾不了的電子裝備，也沒有抗不掉的干擾方法。按照被試雷達裝備所面臨的作戰對象、所擔負的使命任務，設計近似實戰的試驗鑒定方法，并提出環境構設的技術途徑，應當使被試對象、參試裝備之間電子攻防舉措中的電磁效應充分涌現。

為了充分檢驗被試雷達裝備在戰場電磁環境下的實際作戰能力，還應當建立一系列彼此相互關聯、具有層次結構的電子行動和過程之間的關系，按照實際的作戰流程進行戰場電磁環境的構設。

(3) 注重仿真、等效替換

無論是外場試驗還是內場試驗，電磁環境構設都可以采取實際空間輻射法和直接饋線注入法。數字仿真、半實物仿真試驗是試驗考核的重要組成部分。數字仿真可以為電磁環境的構設提供預實驗指導，并可以利用外場試驗數據對電磁環境效應進行推論。半實物仿真可在大試驗樣本基礎上對電磁環境效應進行統計分析。

戰場環境中的電磁環境構設力求達到“知己知彼”，模擬的藍軍電子信息裝備在技術性能和戰術運用方式上力求逼真。可以采用合作目標的已知參數替換模擬藍軍的偵察能力。可以用多部模擬裝備分段堆砌模擬藍軍的工作頻段，也可以采用較小距離的低功率模擬輻射源替換遠距離高功率藍軍輻射源。

(4) 驗證確認、調控靈便

在進行作戰試驗鑒定過程中，所有參試設備的技術狀態必須嚴格受控，岸、海、空、潛等平臺上所有電磁輻射源是否按照既定的工作參數和工作方式可靠運行，必須通過事先標校計量、實時監測檢測、事后態勢重放等方法予以驗證確認。

戰場電磁環境效應的應力設計要符合作戰任務需求，在信號能量對抗上其實是此長彼消的過程。為了提高試驗效率，應建立試驗環境可視化等技術手段，使試驗場景可以靈活調控，并有利于試驗的組織指揮。

4 戰場電磁環境構建手段

構建戰場環境要力求構建接近實戰的環境，尤其是貼近實戰的復雜電磁環境。[5]構建手段除了利用真實的裝備外，還要大量依靠各類信號模擬器、計算機模擬技術、分布式交互仿真技術等。

(1) 利用實裝產生復雜戰場電磁環境

利用作戰對手真實裝備始終是構建逼真戰場環境的首選。用作戰對手裝備生成與戰場一致的信號。這種構建方法具有較高的逼真性，它是進行裝備作戰試驗最有效、最可信的方法。但是，由于電子裝備直接關系到戰場上的制信息權，潛在作戰對手的電子設備一般很難獲得，更不用說用來構建完整、逼真的復雜電磁環境了。比較可行的辦法是采用我方現役裝備構建復雜電磁環境，但必須研究潛在作戰對手的裝備技術體制、戰術技術參數、干擾方式、戰術運用，才能構建真正逼真的復雜電磁環境。

(2) 利用內場仿真創造逼真的戰場電磁環境

為了使靶場試驗環境更加接近戰場電磁環境條件，采用計算機模擬與仿真技術來模擬未來戰場電磁環境是比較常見的一種環境構建方法。它具有較好的針對性、真實性、靈活性、可測性、可控性、經濟性、重復性。

(3) 利用試驗專用裝備模擬生成復雜戰場環境

裝備試驗中更多的是采用專用的模擬器替代真實裝備，包括固定式、機動式、便攜式信號模擬器。信號模擬器可以模擬各種體制的信號，且各種參數可調、可選，功率可變。它一般包括輻射式仿真模擬和注入式仿真模擬。半實物電磁環境模擬系統能動態模擬多批次、多體制、寬頻段、高精度、密集電磁環境，從而為裝備的作戰試驗提供了基本符合要求的試驗條件，既可用于動態試驗，彌補實際武器裝備的不足，又可用于仿真暗室形成逼真的戰場電磁環境。

(4) 利用內外場結合構建復雜戰場環境

應用計算機建模與仿真技術、網絡技術和分布式交互式仿真技術，依托靶場試驗信息網絡，將靶場現有各種試驗資源和裝備數字仿真系統、半實物仿真系統、目標模擬系統、環境模擬系統等互聯、互通、互操作，建立逼真的、復雜的、合成的裝備試驗環境，為裝備性能和效能的評估提供一個貼近實戰、低消耗、高逼真度和高置信度的綜合試驗平臺，實現虛實融合的內外場一體化綜合試驗鑒定。

5 結束語

深化作戰試驗環境設計研究，對于推進雷達裝備作戰試驗的研究具有重要價值，對于指導作戰試驗的實踐工作具有重要意義。本文論述了戰場電磁環境的構成及特點，從作戰試驗實際出發，分析了戰場電磁環境的構建要求，給出了構建原則，提出了構建手段，可為構建作戰試驗戰場電磁環境提供參考。