防空指挥控制系统情报融合能力测试空情设计

张晓娜，綦磊升，余 俊

(解放军63892部队，河南 洛阳 471003)

在未来信息化战场上，防空作战要想完成抗击敌空中打击、保卫军队集团及其作战行动安全的任务，就必须适应敌空袭作战的变化，将信息技术广泛应用于防空武器装备和系统中。现代防空作战面临的主要威胁来自各种空袭兵器。面对威胁目标种类和数量日益增多、目标机动性能及突防能力日益增强、电磁环境日益复杂的作战背景［1］，防空指挥控制系统的倍增器作用明显，而拥有准确、及时的战场空中态势是其关键的一环，其中，情报融合能力是其关键系统指标［2］，在其测试过程中，如何进行情报融合能力测试空情的设计是一项重要的研究内容，本文根据对防空指挥控制系统情报融合能力测试需要，重点研究测试空情设计问题。

1 防空情报融合的目的和评判准则

空情信息是指探测设备所探测到的空中目标的方位、距离、高度、速度等相关信息。防空情报融合是将来自本级探测设备、上级、友邻以及远方空情等多源空情信息数据进行检测、关联、估计和综合等多级多方面的处理，以得到对被测对象精确的状态、身份估计、完整及时的态势及威胁程度的判断［3］。因此，防空情报融合的主要目的为:改善目标的识别能力;改善目标(实体)状态估计的精度。因此，防空情报融合能力的测试评判准则是:融合后，在分辨力不大于信息源最大分辨力的基础上，融合精度不大于信息源的最大精度，相应测试评判等级如表1。

表1 情报融合能力评判等级表

2 测试空情设计策略和步骤

在防空情报融合能力测试空情设计过程中，如何根据现有信息探测设备的技术指标得出相应的测试空情参数是测试空情设计的前提。因此，鉴于防空情报融合能力的改善效果，可依据上述评判准则设置相应的防空情报融合能力测试空情参数。

在测试空情设计过程中，其主要信息源为各种型号的雷达，设雷达LDi(1≤i≤M)的主要参数{转速，最大探测距离，距离精度，方位精度，俯仰精度，距离分辨力，方位分辨力，俯仰分辨力}为:

在不考虑雷达误差的理想情况下，根据不可接受条件限制，采用正交试验设计方法将{距离分辨力，方位分辨力，俯仰分辨力}作为空情设计的输入三因素，其评判等级作为三水平，设置空情设计参数{距离精度，方位精度，俯仰精度，距离分辨力，方位分辨力，俯仰分辨力}为:

在考虑雷达误差的情况下，设雷达误差符合正态分布 N(μ，δ2)，δ为均方差，即雷达精度，根据“3δ规则”，则误差在［μ －3δ，μ +3δ］内几乎是肯定的事，空情设计参数为:

防空情报融合能力过程一般为预处理→坐标转换/数据校对→点迹相关/数据关联→航迹滤波/更新［1］，因此，根据测试目的以及评判准则采用渐进式策略，空情设计步骤为［4-5］:① 测试坐标转换误差;② 测试融合距离分辨力;③ 测试融合方位分辨力;④ 测试融合俯仰分辨力。坐标系采用统一参考点位直角坐标系，坐标原点(统一参考点位)为测量中心，如图1所示。Oxz平面为水平面，x轴在原点法线平面内，指向大地北方向，y轴为过原点的地球参考椭球面的法线，指向朝上，z轴方向使Oxyz构成右手坐标系。将x轴的正方向规定为方位角零方向，顺时针为方位角增加方向。

图1 统一参考点位直角坐标系

2.1 测试坐标转换误差

单个雷达模拟器与信息融合中心置于一点O。空情设计如图2所示。

图2 测试坐标转换误差空情设计图

其中，01 批飞机 t时刻的坐标为(xt，yt，zt)，yt=yt+1=H，速度 vt=vt+1=V。

空情一:z=kx－ b，b≠0。

空情二:z=kx。

评判标准:对于空情一和空情二，将雷达模拟器空情值与融合空情值转换在同一坐标系下，同时排除截断误差的影响，当雷达模拟器空情值与融合空情值相等时，则判断无坐标转换误差，否则存在坐标转换误差。

2.2 测试融合距离分辨力

在测试融合距离分辨力时，保持方位和俯仰。设计空情如图3所示。

图3 测试融合距离分辨力空情设计图

其中，01批、02批飞机时刻 t的坐标分别为(xt，yt，zt)、(x't，y't，z't)，yt=yt+1=H，y't=y't+1=H'，ΔR=RDFBL－DIS。

评判标准:对于空情三和空情四，融合距离分辨力不大于ΔR，且融合精度不大于设计值，则判断此题目通过，否则不通过。

2.3 测试融合方位分辨力

在测试融合方位分辨力时，保持距离和俯仰。设计空情如图4所示。

图4 测试融合方位分辨力空情设计图

其中，01批、02批飞机时刻 t的坐标分别为(xt，yt，

空情五:

评判标准:对于空情五和空情六，融合方位分辨力不大于ΔA，且融合精度不大于设计值，则判断此题目通过，否则不通过。

2.4 测试融合俯仰分辨力

在测试融合俯仰分辨力时，保持距离和方位。设计空情如图5所示。

图5 测试融合俯仰分辨力空情设计图

其中，01批、02批飞机时刻 t的坐标分别为(xt，yt，zt)、(x't，y't，z't)，yt=yt+1=H，y't=y't+1=H'，ΔE=RDFBL－HIG。

空情七:

空情八:zt=0，

评判标准:对于空情七和空情八，融合方位分辨力不大于ΔE，且融合精度不大于设计值，则判断此题目通过，否则不通过。

除以上基本航迹题目外，还应考虑飞机航迹的典型性、大机动等特点，如一些经典题目:测试始线与终线跳变的航迹，平行航线、X航路和心型航路等，最后根据多个测试题目得出评判结果。

3 测试系统设计［6-7］

防空情报融合能力测试系统就是模拟被测系统的外部环境，通过仿真来激励被测系统的运行，为构建情报融合能力仿真测试环境提供测试平台，如图6所示。其基本工作流程是利用空情想定软件编辑和存储测试空情，并利用空情想定软件产生测试空情，驱动仿真测试环境中的雷达模拟器，各雷达模拟器接收测试空情，处理后发送至雷达实装信息处理机，融合处理席接收雷达实装信息处理机信息进行融合处理。

依据以上防空情报融合能力测试系统任务及基本工作流程，系统由空情想定软件、仿真控制软件和雷达模拟软件组成，如图7所示。

3.1 空情想定软件

1)空情编辑模块:提供新建、保存、修改、删除等操作，能够对新建/已有的想定进行编辑处理，包括各类空中目标等要素的增加、删除和修改等操作。

2)仿真初始化模块:接收仿真控制软件发送的系统初始化命令;装载空中目标想定数据;反馈空情想定软件初始化完成信息。

3)空情产生模块:能根据输入的空情想定，产生空中目标的活动态势，包括目标的属性、运动轨迹和飞行参数等。

4)空情事件库:空情事件库由一系列描述空中目标动作行为操作的事件组成，包括飞机起飞、爬高、下滑、转弯、返航、击毁、消失、分批、合批等事件。

5)空情干预和控制模块:接收人工干预命令，将这些命令转换成各类目标的事件，并将干预结果以事件的形式送空情事件库。

图6 情报融合能力仿真测试环境

6)空情显示模块:用图形和表格的形式实时显示产生的目标航迹和目标参数。

7)空情发送模块:周期地将空中目标的状态信息通过网络发送给各个仿真节点。

8)数据记录模块:记录仿真数据，并保存到本地记录文件中。

3.2 仿真控制软件

1)仿真初始化模块:向各仿真节点发布初始化命令，完成整个系统的初始化，各仿真节点收到初始化命令后，首先读取初始化信息，然后对模拟对象进行初始化。

2)仿真控制模块:对系统的仿真过程进行控制，向各仿真节点发布各种控制命令，控制命令包括仿真开始、暂停、恢复、仿真结束等命令。

3)过程重放模块:通过仿真时钟的推进控制各仿真应用软件，根据时钟读取相关的数据，控制仿真过程的重放，控制命令包括开始、暂停、恢复、仿真结束等命令。

3.3 雷达模拟软件

1)仿真初始化模块:接收仿真控制软件的系统初始化指令，装载相应的雷达参数;对初始变量进行初始化;装载相应的雷达探测模型和相关的情报处理等模型。

2)空情信息接收模块:接收空情想定软件所产生的客观目标信息;处理接收到的空情信息，形成软件能够识别和处理的数据。

3)目标状态外推模块:根据雷达扫描特性，计算目标在何时落到雷达哪个扫描区域内;推算出目标的位置和运动状态。

4)探测功能模拟模块:根据雷达的性能参数、探测能力以及目标特性，利用相应的雷达探测模型，结合考虑地形遮蔽、电子干扰、气象等因素的影响，计算当前时刻雷达对目标的探测概率，判断出雷达是否能够发现目标。

5)目标相关处理模块:对雷达信息进行二次处理，同时处理目标的航迹，并自动编批;给出目标航迹的跟踪特性，如分批、合批、丢点、暂消和消失等。

6)情报显示模块:用图形和表格的形式显示目标航迹和目标参数;提供人机交互功能，可以人工干预改变雷达探测界面的显示。

7)情报输出模块:根据定义的雷达情报输出接口定义、情报输出标准、信息交互关系等，产生相应的雷达情报报文，将报文发送到指定的网络节点。

8)数据记录模块:记录仿真数据，并保存到本地记录文件中。

针对上述的空情设计利用测试系统的空情想定软件进行空情实现，如图8所示。

图8 测试空情设计实现图

4 结束语

本文研究分析了防空指挥控制系统情报融合能力的评判准则，提出了测试空情设计策略并设计实现了测试空情基本用例，对防空信息融合能力的测试有重要的参考作用。此外，还应考虑雷达不同配置位置、不同种类探测设备等条件下的空情设计，在基本空情想定的基础上进行衍生，形成完善的情报融合测试用例库，这亦是防空情报融合空情测试设计研究的主要方向之一。

［1］ 党林阁，王立平，任秉丽，等．防空情报融合飞行试验中仿真技术的应用［J］．火力与指挥控制，2010，35(11):199-202．

［2］ 尹安治，陈策．对空情信息融合软件测试与评价标准的思考［J］．国防技术基础，2005，25(8):11-12．

［3］ 唐勇，王兴春，姚弘毅，等．观察哨与警戒雷达的空情数据融合［J］．电子对抗，2007，32(2):17-20．

［4］ 陈策，王凤泰，赵绍才．正交试验及其在软件测试用例设计中的应用［J］．计算机应用与软件，2008，25(7):158-160．

［5］ 党林阁，王立平，谢波．防空C3I系统信息融合半实物仿真测试方法［J］．火力与指挥控制，2008，33(7):126-128．

［6］ 蔺美青，高玉良，翁呈祥，等．面向时差定位无源雷达的空情想定设计系统［J］．现代防御技术，2011，39(1):24-28．