防空兵雷达电子战仿真技术的应用分析

李 雪,田金文

(华中科技大学,武汉 430074)

防空兵雷达电子战仿真技术的应用分析

李 雪,田金文

(华中科技大学,武汉 430074)

信息化条件下的战争,将是充满电子激烈对抗的战争,雷达电子战是争夺制信息权的重要组成部分。以防空作战中的警戒雷达电子战为主题,对雷达电子战建模仿真技术在防空兵作战领域中应用进行分析,其目的在于为防空作战指挥提供技术支撑,提高防空作战的效能。也为雷达的发展、训练提供相应的论证理论。

防空兵,雷达,仿真技术

引 言

局部战争的实践发现,没有电子对抗的战场就不能称为信息化战场。随着电子技术的快速发展及其在军事上的广泛运用,在空袭与反空袭作战的对抗中,始终存在着多频段、高强度、全方位、全天候激烈的电子对抗。一方面作战行动常常是从空袭开始,而空袭又是以周密适时的电子侦察为先导,以大规模强有力的电子干扰为前奏,以电子对抗和反辐射等硬手段为一体的高技术战争。另一方面,电子战是一个连续进行的过程,防空兵必须始终掌握制电磁权才能获取可靠的空情。因此,未来防空作战必然面临持续而强烈的电子干扰。雷达作为防空兵的“眼睛”,在敌干扰环境下有效实施对空侦察,具有极其重要的作用。雷达电子战仿真的意义就在于为指挥决策、评估作战效能、发展新装备、培养雷达使用人才等提供技术支撑和依据。

1 为检验和优化防空兵作战决策提供可视化的空情信息

提出这一问题,是指根据敌人空袭的规律、特点,利用仿真技术将可能的空情作形象化显现,帮助指挥员分析、判断敌情,检验、优化作战决策。

在防空兵作战行动中,作战决策是指挥员的工作重心。雷达电子战仿真的目的就是把复杂而难以可见的电磁条件下的空情显示出来,为指挥员提供准确、可视的空情信息,以便于指挥员决策和指挥控制。在现代高强度地空对抗战场环境中,指挥员应该充分发挥自身的才能,及时掌握空情,运用各种手段,全面地分析战场的局势,使作战决策更加符合实际。作战决策的主要表现形式是作战方案或作战计划。在作战方案或作战计划中要明确规定担负不同作战任务的兵力在规定的时限和区域完成赋予的战斗任务。

现代防空作战复杂程度越来越高,作战进程越来越快,作战要素越来越多,加之敌空袭的突然性增大,我侦察预警能力有限,防空作战的临战准备时间极为短暂,处于防御地位的防空作战,要在被动的形势下赢得主动,很大程度上取决于作战准备充分与否。因此,战前周密而详细的判断空情具有决定性的意义。仅靠指挥员的经验和个人智慧是很难形成好的作战方案或作战计划的,必须利用作战仿真的手段进行辅助。作战仿真利用“虚拟实践”方法,可以反复验证作战方案或作战计划,发现其中存在的缺陷和漏洞,成为检验优化作战计划的重要手段。雷达电子战仿真是作战仿真的重要组成部分,对作战仿真的过程和结果具有重大影响。

应用多种军事数学模型,作战仿真系统对各种各样的想定条件下包括雷达站(网)在内的作战行动进行多次重复推演,其作战过程可在计算机显示屏幕上清晰地表达出来,以预测其设定条件下的不同作战方案效果,从中选择出最佳方案。亦可对作战对象及结合作战实际环境进行多方案仿真分析,拟制出不同层次不同条件下的多种作战预案,以使指挥员在临战时具有多方案的对策与选择。

美国在海湾战争前,利用扩展的防空仿真系统(EADSIM)对 1991年 1月 17日海湾战争最初 18 h的空袭过程进行作战任务预演。飞行员在作战前,先在飞行作战仿真器上进行仿真作战飞行,熟悉作战航线的地形地貌、目标情况、气象情况、昼夜变化、可能遇到的敌方火力及电磁威胁,并对飞行员所采取的对策进行评估、修正,然后执行战斗任务,从而保证安全、高效地完成作战任务。

2 评估防空兵雷达的作战效能

评估防空兵雷达的作战效能,这里指的是利用仿真技术将敌人空袭兵器的活动和我防空雷达侦察活动进行对抗推演,评估我方侦察预警能力发挥的程度。

由于现代雷达信号特性复杂,雷达体制和组成多样,敌方电子战手段多变,雷达面临的作战环境极其恶劣,如干扰样式和干扰战术复杂和多样,加上雷达电子战的软、硬杀伤结合等特点,使得在雷达、雷达电子战设备使用过程中对其性能和效能进行预先评估变得非常困难。单纯依靠解析分析的方法已经不能满足对这样一个大型复杂系统的测试和评估要求,而依靠实物进行外场试验又存在代价高昂且不够灵活、保密性差、各种战场条件难以逼真等缺点。所以,目前依靠仿真技术才能更方便、更准确地研究系统的动态行为,提供较为全面、贴近实战的结果。

要发挥新型防空武器的最大威力,其先导条件是雷达必须及时提供可靠的空情保障。掌握防空系统的原理、结构、操作程序及对付各种先进空袭兵器的方法和应变能力,完全依靠实装实弹训练是不现实的。因此,必须充分运用多媒体技术、虚拟现实技术、数据库技术、网络技术、人工智能技术、模拟技术等,制造环境逼真、情况逼真、心理逼真等近似实战的境况,量化与体系作战能力有关的各种因素(如人员和武器装备的数量质量、编制体制的科学化程度、组织指挥和管理水平、各种勤务保障能力等),在反复的防空兵作战仿真实验中,检验评估防空武器装备作战使用效能以及综合作战效能,以便快速有效提升部队的体系作战能力。防空雷达是防空系统的“眼睛”,在评估防空作战效能时离不开雷达电子战这个基本指标。摸清现有体系作战能力,是科学筹划作战行动、正确定下作战决心的前提,才能找到最有效的发展策略与途径。在这方面,作战仿真既可检验评估现有的作战能力,也可论证评估未来防空作战体系发展对策。雷达电子战效能不仅是防空作战效能的重要组成部分,也是保证防空作战效能的前提,在作战效能评估指标体系中地位重要,权重较大。

3 为论证、研制和发展防空雷达装备提供支持

现代防空武器装备系统越来越复杂,投资越来越大,研制周期越来越长,在研制、发展雷达装备过程中,为了在研制阶段避免人力、物力和财力的浪费,也为了在使用阶段避免因使用性能缺陷造成不必要的人员伤害和装备损坏,需要通过作战仿真对新雷达系统运用的必要性、技术可行性、性能指标和使用效率进行论证、预测和检验。通过仿真实验,可以按照我军的战略方针和战术原则,结合现代防空作战的特点及发展趋势,针对现有防空雷达装备存在的不足或缺陷,利用科学技术的最新成就,提出发展新式防空雷达装备的建议,制定科学的雷达发展规划和计划。研制单位进行总体方案分析时,可以利用仿真技术,拟订出新系统的性能要求、技术规格,作为实际设计、研制工作的依据,既可提高雷达的技术性能,也可节省人力和财力。雷达部队、分队也可根据新武器装备运用的战略和战术环境,利用仿真技术预测新武器装备对作战方式带来的影响,拟订最优的使用原则、方法等等,使雷达发挥出应有的效能。如美国 F-16战斗机的研制,一开始就使用计算机仿真,从 1 600种方案中筛选出 16种,然后再进行风洞试验,确定出最佳方案。我军近年来各种装备设计、定型前,也首先通过仿真试验系统进行装备效能及抗干扰性能试验,增强了装备发展的科学性。据美国对“爱国者”、“罗兰特”、“针刺”三种型号导弹试验定型的统计,采用仿真试验,实弹试验次数可平均减少 43.6%,节省经费上亿美元。

4 研究和验证雷达电子战新理论

随着科学技术的不断发展,新的地空对抗装备一个接一个地出现在战场上,一次又一次地促进了地空对抗的战术形式甚至作战思想的演变。防空雷达装备也随着战争的变化和军事变革的需要而不断更新。但是,装备的更新只是作战的物质基础,不等于雷达电子战能力会自然提升,必须有正确的理论给予指导,才能发挥出最大作战效能。处在这样一个军事技术急剧变革的进程中,一个突出的问题是,如何使我防空雷达的运用理论在和平时期紧紧跟上这种变革的步伐,以避免在未来反空袭战争中由于不适应作战方式的变化而不得不付出的生命和物质损失。

军事学术研究,总结吸取过去的战争经验和教训是必要的。也可以引用历史事实提供例证,修正我们当前包括雷达电子战在内的防空作战理论。我军在保卫祖国领空的实践中曾积累了一些经验,近 20年来局部战争的雷达电子战也给出许多启示。但是,再伟大的战斗都是过去的课程。过去地空对抗战场上的电子战的装备、作战环境、作战手段等因素与未来的战场不会相同,更不是“再版”。所以雷达电子战研究更重要的意义在于面向未来。防空兵作战仿真为分析当前和潜在的空中威胁提供了科学的环境与手段。雷达电子战仿真可在实验室里创造出虚拟的地空对抗环境,在虚拟的战争环境里,可以设计明天的防空作战,创造指导明天雷达电子战的新理论。为此,可在作战实验室中模拟出当前或潜在的空中威胁,反复与其进行交战,这种交战可以打一千次、一万次,以寻求正确的理论和战法。通过这种作战仿真创造出来的虚拟实践可以对双方情况进行反复研究,寻找双方的强点、弱点,真正做到知彼知己,提出新的雷达电子战理论并制定有效战法。

5 推动防空部队训练方式转变

这里提出推动防空部队训练方式转变,是指利用仿真技术提供符合实战的空情,让防空兵部队在逼真的空地对抗中进行训练,改变过去一厢情愿的防空训练模式。

仿真技术在军事领域中最早、最普遍、收效最大的应用是训练仿真应用。与常规的训练方式相比较,虚拟现实训练具有环境逼真,“身临其境”感强、场景多变,训练针对性强和安全经济,可控制性强等特点。特别是对于我防空兵雷达部队、分队的训练,随着现代化防空作战武器装备的操作以及防空兵作战指挥的高度集成、日趋复杂,仿真技术成为防空兵装备训练和指挥员训练的重要方式。虚拟地空对抗战场环境的实现方法,通过背景生成与图像合成创造一种险象环生、贴近真实的立体战场环境,包括作战背景、战地场景、空袭与发空袭武器装备和作战人员等。使演练者“真正”进入可视、逼真的战场。从而可以增强受训者的临场感觉,大大提高了训练质量。

通过雷达电子战仿真训练,实现人机系统的整体性和技术战术的有机融合,帮助部队指战员和雷达操作者适应体系作战能力生成模式的转变,进而适应基于信息系统的体系作战的新变化。可以说作战仿真为军事训练提供先进的探索模式或样板;作战仿真为军事训练提供可靠的控制与评估标准;作战仿真为军事训练提供经济高效的保障方式。从这个意义上说,雷达电子战仿真训练就是一种科学的试验性、研究性军事活动。在世界发达国家的军队中,利用仿真技术训练早已非常普遍。目前,北约各国都将仿真模拟器材列为部队的正式装备。凡是装备武器,就装备相应的仿真器,以加速武器系统的装备过程,节省训练费用。如英军规定,“米兰”导弹要在仿真器上训练 1 000次以上,方可进行实弹训练。

6 结 论

现代作战仿真在军事领域的作用是多方面的,电子战仿真技术呈现出快速发展的趋势。我军近 20年来以电子战仿真技术为支撑,组织了多次电子战演习,充分体现出利用仿真手段进行雷达电子战训练可以达到相对逼真的效果。但同时也应看到数学模型和计算机实验方法在的军事科学中的应用的不足。例如,由于影响战斗过程的种种因素不易捉摸,建立战斗过程的数学模型难以获得严密的实验观察,只能依靠通过对实战的经验观察提出的种种假设,其中包含预测的因素和简化的因素,用定量的方法处理同一战斗过程,不同的假设会产生不同的数学模型,到目前为止仿真训练还处于不断发展阶段。然而,作战仿真毕竟是军事科学研究方法划时代的革新,它的优越性远远胜过于它的局限性。信息化条件下的防空作战,面临着复杂的电磁环境,雷达作为主要侦察装备,必须提升实战能力,保证在复杂的电磁环境中获取准确、全面的信息。因此,既要利用仿真技术为支撑加强电子战装备论证,又要将仿真分析纳入防空作战准备的基本阶段并且不断强化训练。可以预见,防空兵学习、运用现代作战仿真知识和技术具有十分重大的意义与广阔的前景。

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Analysis of Air Defense Forces Radar EW Simulation Technology

LIXue,TIAN Jin-wen
(Hua Zhong University o f Science and Technology,W uhan 430074,China)

The information warfarewill be the one which is full of intense electronic resistance and of w hich the radar EW makes them ost part in the aspect of disputing informational righ ts.This paper is themed by warning radar EW inthe air dense warfare and analyses on radar EW sim ulation technology in air defense forces field.Its purpose lies in providing air defense command with technological support so that theoperational effectiveness can be im p roved and p roviding the developmentand training of radarw ith relevant authentication theory.

air defense forces,radar,simulation technology

TP391.9

A

1002-0640(2012)11-0004-03

2011-09-11

2011-12-05

李 雪 (1981- ),男 ,山东寿光人 ,博士研究生 ,研究方向:三维图形建模与仿真。