電子靶場復雜電磁環(huán)境構(gòu)建思考及實現(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，基于戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境的基本內(nèi)涵和特性，探討了復雜電磁環(huán)境對作戰(zhàn)效能的影響，根據(jù)電子靶場當前職能定位，提出了電子靶場復雜電磁環(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雜電磁信號的實驗裝備，該實驗裝備的試驗測試結(jié)果表明，該技術(shù)合理可行、多功能一體化優(yōu)勢明顯，是未來電子靶場構(gòu)建復雜電磁環(huán)境裝備的重要發(fā)展方向。

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

中圖分類號：TN06? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：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)和電子對抗技術(shù)的迅速發(fā)展，眾多信息化程度高的雷達、導航、通信等電子站裝備以及新型高效的作戰(zhàn)方式將廣泛應用在真實作戰(zhàn)中，未來戰(zhàn)場中的電磁環(huán)境呈現(xiàn)愈加復雜和惡劣的趨勢。在信息化戰(zhàn)場中，武器裝備需要依靠電磁信號完成作戰(zhàn)任務，作戰(zhàn)效能受到復雜電磁環(huán)境的制約;在部隊實戰(zhàn)演練中，只有在與實際戰(zhàn)場逼近的環(huán)境中才能有效監(jiān)測出電子裝備的實戰(zhàn)效能和在電磁環(huán)境中的生存與適應能力。因此，如何利用電子設(shè)備、仿真技術(shù)和模擬器材構(gòu)建逼近實際戰(zhàn)場環(huán)境的復雜電磁空間，對于提高軍隊信息化作戰(zhàn)能力具有重要的戰(zhàn)略意義[1]。

復雜電磁環(huán)境逼真構(gòu)建的方法除了利用真實的武器裝備（敵方的武器裝備實體一般是通過第三國購買的方式或戰(zhàn)場中繳獲所得），還可以利用各類電子設(shè)備、信號模擬器以及計算機模擬仿真技術(shù)。隨著現(xiàn)代化計算機模擬技術(shù)以及仿真技術(shù)的突破性發(fā)展，通過計算機系統(tǒng)可以逼近模擬戰(zhàn)場的電磁環(huán)境。而介于實裝和計算機軟件仿真之間的多功能一體化信號模擬器則是效費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信號模擬裝備正愈來愈多受到重視[2]。

1? 復雜電磁環(huán)境的基本內(nèi)涵

復雜電磁環(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。復雜電磁環(huán)境的組成框圖如圖1所示。

信息化戰(zhàn)爭中，敵我雙方的各種信息化裝備施放多類型、多頻譜、高密度、高強度，干擾與反干擾共存，包含通信、雷達、導航、光電等業(yè)務的電磁波，造成了復雜電磁環(huán)境在時、空、頻域以及能量分布上類型繁雜、密集重疊、隨機無序、動態(tài)起伏的特征。戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境在類型表現(xiàn)上眾多繁雜，在時域上表現(xiàn)變幻莫測，在空域上表現(xiàn)密集重疊，在頻域上表現(xiàn)縱橫交錯，在能量上表現(xiàn)分布不均。

2? 復雜電磁環(huán)境對作戰(zhàn)效能的影響

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

2.1? 影響戰(zhàn)場感知的準確性

未來的作戰(zhàn)是在復雜的電磁環(huán)境下進行的電子戰(zhàn)。雷達探測、光電探測和電子偵察是電子戰(zhàn)中人們感知、探測戰(zhàn)場目標的三種基本手段，觀測與感知戰(zhàn)場的過程本質(zhì)上就是從電磁環(huán)境中獲取有用信號的過程。在電子戰(zhàn)中，敵我雙方都會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。信號的復雜多變性增加了跟蹤的準確性和干擾的難度，極有可能導致電子設(shè)備傳感器受到干擾，戰(zhàn)場感知錯亂，從而降低作戰(zhàn)指揮的準確性。

2.2? 影響作戰(zhàn)指揮的可靠性

信息化戰(zhàn)爭中，各種作戰(zhàn)平臺以及作戰(zhàn)平臺與指揮機構(gòu)之間，都需要通過復雜的電磁環(huán)境傳遞數(shù)據(jù)、指令以及協(xié)同信息。在相對有限的戰(zhàn)場空間中，電磁干擾都會制約無線電通信的能力，可能會導致通訊中斷、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)行動依賴電磁信號，但復雜電磁環(huán)境中的強電磁脈沖干擾可能會通過耦合進入電子設(shè)備的內(nèi)部，影響設(shè)備的正常工作，甚至會對裝備電路產(chǎn)生毀滅性損害，電子設(shè)備的生存能力受到考驗。電子信息系統(tǒng)的裝備種類繁雜，機制各異，需求多樣，戰(zhàn)場設(shè)備維護和檢修要求極高，電子裝備的保障十分困難。

3? 電子靶場復雜電磁環(huán)境構(gòu)建

要想構(gòu)建電子靶場復雜電磁環(huán)境，首先要理解復雜電磁環(huán)境的概念和特點，其次要對電子靶場的職能定位及功能要求有明確的認識，在此基礎(chǔ)上進行復雜電磁環(huán)境建設(shè)，最終落實到具體的裝備建設(shè)。前文簡述了復雜電磁環(huán)境的概念和特點，以下主要從工程實現(xiàn)的角度對后續(xù)幾個問題進行探討。

3.1? 職能定位

結(jié)合國外電子靶場發(fā)展趨勢，根據(jù)對我國各類電子靶場承擔的各種任務進行梳理總結(jié)，我們認為目前我國電子靶場主要職能有四點，即“試”“訓”“研”“評”，具體內(nèi)容有：

（1）靶場試驗。主要指雷達、通信和電子對抗等眾多類型的電子裝備產(chǎn)品定型試驗，包括單裝產(chǎn)品性能試驗和體系作戰(zhàn)試驗，當前形勢下更強調(diào)各類電子裝備的復雜電磁環(huán)境適應性試驗。（2）靶場訓練。主要是指為雷達和電子對抗部隊提供戰(zhàn)訓條件和環(huán)境，特別強調(diào)為作戰(zhàn)演習和訓練提供逼真戰(zhàn)場電磁環(huán)境。（3）靶場科研。試驗理論和試驗技術(shù)研究、電子戰(zhàn)作戰(zhàn)應用研究。（4）裝備評估。評估武器裝備在復雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)效能等。

從上述電子靶場的職能定位來看，每一項都與復雜電磁環(huán)境有關(guān)。因此，電子靶場復雜電磁環(huán)境建設(shè)是電子靶場自身發(fā)展的需要。

3.2? 構(gòu)建目的

3.2.1? 典型作戰(zhàn)目標模擬

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

3.2.2? 戰(zhàn)場電磁環(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，直接針對我方電子裝備的干擾電磁信號環(huán)境;（2）目標電磁環(huán)境：作為我方電子裝備作戰(zhàn)規(guī)劃的偵察目標，由敵方電子裝備輻射產(chǎn)生的電磁信號環(huán)境;（3）背景電磁環(huán)境：威脅電磁環(huán)境、目標電磁環(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、訓練條件構(gòu)建

針對電子裝備試驗或部隊訓練，構(gòu)建試驗和作戰(zhàn)環(huán)境。

3.2.4? 作戰(zhàn)效能評估

電子裝備作戰(zhàn)效能、抗干擾性能評估。其評估方法的客觀性和有效性將直接關(guān)系到雷達對抗實戰(zhàn)化訓練效益的發(fā)揮程度，其評估結(jié)果將是牽引和推動訓練手段持續(xù)改進，提升部隊戰(zhàn)備能力的重要依據(jù)[3]。

3.3? 構(gòu)建目標及指導原則

3.3.1? 建設(shè)目標

以形成武器裝備復雜電磁環(huán)境適應性試驗能力為根本目標，突出試驗裝備的實戰(zhàn)化特征，從導彈突防、陸戰(zhàn)場、海戰(zhàn)場等對抗試驗任務需求入手，重點關(guān)注復雜電磁環(huán)境的生成和評估。

3.3.2? 指導原則

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

電磁環(huán)境試驗系統(tǒng)評估主要用于武器系統(tǒng)測試、試驗、校正、鑒定、評估、訓練等，其重點建設(shè)內(nèi)容包括定標測試系統(tǒng)、靶標系統(tǒng)、作戰(zhàn)訓練系統(tǒng)、定型試驗檢驗系統(tǒng)等。

3.4? 系統(tǒng)組成

復雜電磁環(huán)境試驗系統(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、電磁環(huán)境評估。

復雜電磁環(huán)境試驗系統(tǒng)的組成框圖如圖2所示。

3.5? 建設(shè)要點

復雜電磁環(huán)境試驗系統(tǒng)要求能夠貼近戰(zhàn)場環(huán)境的電磁環(huán)境系統(tǒng)，檢驗武器裝備實戰(zhàn)效能。因此其裝備建設(shè)要點有如下幾個方面：

（1）客觀針對性，貼近戰(zhàn)場實際環(huán)境。模擬重點作戰(zhàn)對手導彈預警、制導火控骨干雷達及其作戰(zhàn)樣式。

（2）極高靈活性，適應戰(zhàn)場變化需要。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+高性能計算平臺為統(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)，促進商用現(xiàn)貨部件的使用，實現(xiàn)靈活與快速的技術(shù)更新，降低新型系統(tǒng)的開發(fā)和維護費用。

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

4? 復雜電磁環(huán)境模擬裝備實現(xiàn)方法

目前國內(nèi)對于電子靶場復雜電磁環(huán)境的構(gòu)建主要集中在電磁環(huán)境評估系統(tǒng)[4，5]。6F3FB6A2-CC88-490B-9492-C65D053B8738

依據(jù)戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境的特點，通過梳理電子靶場所面臨的復雜電磁環(huán)境干擾信號類型主要包括以下幾種，雷達信號、通信信號和電子干擾信號[6]。

為了將以上不同種類的信號產(chǎn)生出來并能夠正確接收和處理，利用軟件化雷達的優(yōu)勢[7]，設(shè)計了一個雷達、通信、電子戰(zhàn)一體化實驗系統(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、通信、電子戰(zhàn)后端從信號處理開始均采用服務器軟件處理，因此后端硬件完全共用。而前端的發(fā)射機、接收機、天線單元、DBF分機等硬件也是完全共用的。為確保雷達性能指標，雷達模式工作時使得GaN功率管工作在飽和放大區(qū)。在通信和對抗模式下，使功率管退出飽和狀態(tài)，滿足通信及對抗對線性功放應用的需求。

波形產(chǎn)生則采用了DDS和DAC兼容的任意波形產(chǎn)生方式。對于常用的雷達信號形式，后端發(fā)出信號參數(shù)至DAM，產(chǎn)生參數(shù)化波形。對于非參數(shù)化雷達波形，使用服務器實現(xiàn)將波形存儲于系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫中，在工作模式初始化時加載至射頻前端;對于通信信號形式，后端服務器進行信源編碼、調(diào)制、濾波后將波形實時傳送到DAM，通過DAC方式產(chǎn)生通信信號;對于電子戰(zhàn)信號，也是后端將處理好的干擾信號實時送往DAM，通過DAC方式完成射頻信號產(chǎn)生。

測試結(jié)果表明，該平臺具備雷達、通信、電子戰(zhàn)一體化工作能力，系統(tǒng)采用了軟件化設(shè)計思想，實現(xiàn)了功能軟件可定義、系統(tǒng)模式可重構(gòu)，支持高級語言進行二次開放，具有良好的靈活性和極強的系統(tǒng)升級能力，符合國內(nèi)外發(fā)展趨勢[3]，是靶場建設(shè)復雜電磁環(huán)境裝備的重要發(fā)展方向。

5? 結(jié)? 論

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

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作者簡介：明文華（1975—），男，漢族，安徽寧國人，高級工程師，碩士，研究方向：雷達系統(tǒng)設(shè)計。6F3FB6A2-CC88-490B-9492-C65D053B8738