复杂电磁环境适应性试验能力平台建设设想

戴 铮，彭巧乐，陈 义

(上海机电工程研究所，上海 201109)

复杂电磁环境适应性试验能力平台建设设想

戴 铮，彭巧乐，陈 义

(上海机电工程研究所，上海 201109)

以武器装备适应复杂电磁环境为需求牵引，提出了复杂电磁环境适应性试验能力平台的建设设想，通过发展三大试验能力和三大试验系统，解决复杂电磁环境适应性试验条件的建设问题。

复杂电磁环境；试验；能力建设

0 引言

随着电子对抗技术的发展，战争双方利用天基、空基、海基和陆基平台实施协同化、体系化作战，依托电子战装备实现对目标的软硬杀伤。战场上双方施放的各种电磁干扰信号，加上其它自然或人为电磁信号，使得未来战场将呈现“复杂电磁环境”这一基本态势。复杂、密集的电磁信号，特别是针对导弹武器系统的电磁干扰信号环境，必然会影响到导弹武器系统的作战性能和打击效果，甚至可以使之完全丧失作战能力。

复杂电磁环境作为信息化战场的标志性特征，将持续在未来作战的各个阶段，这将使未来防空作战的难度与复杂性随之陡增。根据“设计装备就是设计战争”这一理念，从武器装备的设计阶段就要测试检验抗干扰性能，在交付用户之前进行充分的试验验证、客观的评价描述。因此，加强复杂电磁环境下武器装备试验技术研究、加快试验条件建设，成为提高复杂电磁环境下作战能力的基础和需要优先解决的问题。

1 国外复杂电磁环境适应性试验技术发展现状

1.1 复杂电磁环境适应性试验标准不断完善

针对战场电磁环境对武器装备性能的影响,国外开展了长期研究，制定了一系列的军用标准。

美军在电磁环境领域的研究一直处于世界领先地位。近十几年来，美国国防部和各军种部在电磁环境及其效应方面，相继推出了一系列关于电磁环境及其效应的军用标准，出版了一系列政策指令、工程指南等文件，编制了指导装备研发、采办、使用的电磁环境效应手册。

随着新军事变革的推进和电子信息装备的大量使用，近十几年来，美国国防部对电磁环境问题越来越重视，早在1991年，美国国防部就明确了电磁环境效应在每个武器系统管理中的地位。在这一背景下，美国各军种进一步加紧对电磁环境及其效应的研究和管理，专门制定了“联合电磁环境影响计划”，设立了联合频谱中心，在国防预算中设立专项经费，系统而稳定地安排相关课题研究、实验和基础数据积累，并每年召开一次电磁环境项目审查和研讨会议。美国海军研究署长期将这一问题作为一个主要的专业学科，进行研究方向的设定和项目安排。

1.2 全面建设复杂电磁环境适应性试验条件

国际上各主要军事强国对导弹武器装备的复杂电磁环境适应性验证以外场试验为主，综合运用数字仿真试验、内场半实物仿真试验和外场试验三种基本手段，发展电子战能力。典型的实例有：美国空军研究试验室弹药部的动能杀伤器硬件在回路仿真系统(KHILS)和虚拟弹药模拟系统(VMS)、美国林肯试验室的导引头试验系统、法国红外末制导型AASM模块化空地武器的ATR处理链的验证评估系统等。

目前，美军采用六类电子对抗试验鉴定方法，并对应建立了六类试验与评估基本设施：

1)建模与仿真

数字模型和计算机仿真贯穿于从产品研制到装备部队的全过程，用于成本和作战效能分析、商业研究、试验计划、试验后分析及试验鉴定。外场试验的范围和次数是有限的，仿真试验的次数是无限的。

2)测量与测试

在静态条件下对装备的电子战主要技术性能指标进行测试，可以提前发现问题，为动态试验提供一定的参考。

3)注入式仿真试验

采取射频信号注入的方式对装备的电子战能力进行性能考核，一般适用于特定条件下的系统。

4)半实物仿真试验

在整个系统建立之前，或者某些特殊性能不能被试验的情况下，利用被试系统的组件和软件的组合来鉴定这些组件的电子战性能。利用半实物仿真试验，可对电子战系统、电子干扰、电子支援措施和电子抗干扰等子系统的效果进行重复测量和确认。

5)装机系统试验

主要用来鉴定安装在主平台并与主平台集成在一起的被试系统，提供有关集成系统的性能、兼容性和相互操作的重要信息。装机系统试验设施提供在外场试验环境下不可行或无法提供的高威胁密度环境和安全信号生成能力，以了解被试系统能否满足技战术指标和任务性能需求。

6)外场试验

外场试验是指任何户外(包括空中及太空)进行的试验。比室内试验更真实，更接近于战场条件。外场是电子战装备研制过程的最终“试验场”。在外场环境中鉴定装备的电子战能力，具有极高的可信度。但外场试验受靶场及测量设备和安全、保密等条件的限制，不可能试验武器各方面的能力，且试验过程复现困难、试验周期长，花费昂贵。

1.3 总结试验经验，提出改进方向

美军对武器系统的抗干扰性能评定制定了完善的试验计划和规程，其主要经验有：

1) 抗干扰试验工作应在研制计划开始时就起步，并贯穿于导弹武器系统的整个寿命期，包括概念研究阶段、方案验证和确认研制阶段、全尺寸研制阶段的抗干扰试验工作等。

2) 每个雷达、导弹或电子干扰系统在其研制或更新计划期间都应当进行抗干扰性能试验。不完善的试验可能会掩盖一些重大缺陷，一旦系统投入使用，还可能导致其作战能力严重下降。

3) 必须仔细制定抗干扰试验计划，包括电磁干扰环境的产生、武器系统抗干扰指标等。在计算机模拟试验后，做实验室试验和微波暗室试验，再做外场试验，最后做试飞试验。随着试验阶段的推进，干扰试验的次数应逐次减少。

4) 应建设相应的试验系统。设计阶段在实验室所做的模拟仿真试验或塔架试验，能提供长期的统计数据，并且为机载飞行试验打下了基础。

5) 依赖于己方的电子干扰作战系统来试验己方雷达系统的做法通常是不可取的。原来针对敌方导弹武器系统的干扰机，在干扰己方的武器系统时不会有效，研制方要有一定数量的、性能超过现有干扰能力的干扰试验设备。

6) 试验时在雷达场地应当有一个电子干扰接收站实时监测来自电子干扰飞机的干扰信号；应取得完整的试验数据并精确记录下来，借助分析人员和计算机对这些数据进行大量的分析工作。

7) 试验包括无干扰和有干扰两大类。试验针对与地(舰)空导弹威胁系统相关联的雷达，杀伤概率是一个要通过试验确定的综合指标；将有干扰和无干扰试验的命中次数加以比较可以计算出实施干扰的效果，在计算时可以对采用不同电子干扰技术的多次试飞数据取平均。

当前，美军复杂电磁环境适应性试验场建设主要有以下发展趋势：重点构造战场电磁环境；发展机动化试验设施(研制便携式电磁模拟器、测量仪器及数据分析设备)；运用外场试验、混合模拟和分析模型三种基本试验手段；向综合试验场方向发展(完成电子战装备试验与鉴定，电子战训练及技术、战术研究等多种任务)。

2 建设需求分析

2.1 战场实战环境需求

信息化战争离不开复杂电磁环境，而占据电子战技术优势的一方制造复杂电磁环境的能力不断增强，在每场战争中都出现新的复杂电磁环境。例如，美军在越战初期仅采用远距离支援干扰，到越战后期发展出反辐射攻击硬杀伤技术；在以色列对叙利亚的贝卡谷地战斗中，出现了无人机侦察并引诱雷达开机战术；在海湾战争中，美军对伊拉克实施全面的空中干扰，贯穿战前、战中与战后；在科索沃战争中，美军大量使用拖曳式诱饵干扰；在伊拉克战争中，美军在全面实施干扰的基础上新增了频谱管控战术，即故意在频谱中开一个空窗，诱使敌方残存装备使用该空窗频谱从而暴露自身，美军再对其实施精确打击。

随着对高科技战争所展现的复杂电磁环境威胁的认识逐步深入，军方对战术导弹武器的复杂电磁环境适应性要求也逐步明确并量化。对战术导弹武器的复杂电磁环境适应性要求是随着战场实战复杂电磁环境的客观改变以及对这种改变的主观认识深化而逐步提升的，为验证战术导弹武器复杂电磁环境适应能力而构建的复杂电磁环境也需要根据战场实战环境要求逐步提升。

2.2 工程研制的需求

为满足实战需求，在型号研制及列装服役过程中要全面考虑复杂电磁环境的影响，不断进行“设计—试验—改进—试验”，以发现并消除复杂电磁环境适应性存在的漏洞。

武器装备全部功能性能是否考虑全面、各种条件是否测试验证充分，直接关系到武器装备在战场上性能的发挥情况。武器系统的抗干扰性能如何，必须在交付用户之前就进行充分的试验验证、客观的评价描述。

在工程研制过程中，武器系统复杂电磁环境适应性试验能力平台与型号的交互关系如图1所示。图1中第二行为武器系统抗干扰研制任务环节，第三行为试验能力平台参与抗干扰试验任务环节，包括了电磁干扰环境构建、武器系统抗干扰试验、武器系统抗干扰试验评估等任务环节，第四行为参与型号研制流程的试验能力平台所属试验系统。

在工程研制阶段，为验证武器系统的抗干扰能力，必须要建立一套可用、实用、可信的电子对抗试验系统，通过在复杂电磁环境条件下试验及使用武器装备，暴露并解决武器装备复杂电磁环境适应性问题，确保武器装备“能打仗、打胜仗”。

2.3 未来装备发展需求

目前在研的武器装备，其复杂电磁环境适应性指标往往是基于5～10年前对战场复杂电磁环境的认知水准制定的。随着电子对抗技术的发展，到了武器装备定型阶段和列装使用阶段，会产生新的干扰样式与干扰战术，如果爆发战争，还会出现新的电子战战例。而武器装备的定型考核是以旧的复杂电磁环境适应指标为依据，不包含新的复杂电磁环境因素，因此，对新型复杂电磁环境实际上并没有考核到位。为解决这一问题，今后武器系统将由抗干扰能力评估转为抗干扰设计定型，其定型试验的复杂电磁环境也将按照定型试验时的电磁环境进行设置。对于新立项的装备，必须按当前或预计的复杂电磁环境作为衡量标准。

因此，复杂电磁环境本身就具有不断发展的特点，需要不断更新所模拟的未来战场电磁环境，才能满足未来装备的发展需求。

3 建设原则与思路

3.1 建设原则

1)总体牵头、各所协同

以武器系统总体部为能力建设牵头单位，完成武器系统电子对抗试验能力建设任务。牵引分系统研究单位开展武器系统分系统电子对抗试验能力建设，形成一个兼顾总体与分系统不同试验需求的统一的武器系统电子对抗试验系统，灵活适应不同的试验需求，具备武器系统总体级和分系统级的电子对抗试验能力。

2)确保型号、全面建设

结合型号研制任务对抗干扰性能的考核要求，按“外场实装—内场半实物仿真—数字仿真”的顺序，针对实装、半实物、数学模型等三种试验对象所处状态，建立外场实装对抗试验系统、内场半实物仿真对抗试验系统、数字仿真对抗试验系统，以满足型号在论证、方案、研制、定型阶段的不同电子对抗试验需求。

3)协作引进、对标一流

在武器系统电子对抗能力平台建设过程中，要积极开展对外协作，利用国内已有建设成果和经验，弥补技术差距，缩短建设周期。

4)融入体系、开放互联

对能力平台总体进行统筹策划，在发展自身技术的同时，与其它试验系统进行互联互通，形成跨领域的综合试验能力，最终成为武器系统综合试验体系的有机组成部分。

3.2 建设思路

通过对试验需求和现有条件的差距分析，整理出如下的试验能力平台发展思路：

“两个牵引”。以武器系统满足实战化需求为牵引，构建模拟武器系统面临的复杂电磁环境试验验证条件；以适应电子对抗技术不断发展需求为牵引，构建“软硬”能力匹配的试验能力平台。

“三种能力”。形成复杂电磁环境场景设计能力、复杂电磁环境环境构建能力、试验验证与结果评估能力三种能力。

“三种系统”。复杂电磁环境环境构建能力包含了建设外场试验系统、内场半实物试验系统、数字仿真试验系统三大试验验证系统。

“七个环节”。试验能力平台所建设的三大能力和三大试验系统，满足武器系统总体、雷达、导引头、弹地数据链、引信、卫星导航、通信系统等七大环节的复杂电磁环境适应性试验需求。

4 能力平台建设设想

4.1 能力平台功能特点

1) 开放性

当出现新的复杂电磁威胁或原有的复杂电磁威胁程度提高时，试验能力平台通过新增试验设备，可灵活地扩展试验能力，满足新的试验需求。

2) 完备性

根据试验战情想定，试验能力平台覆盖从复杂电磁环境试验场景设计、复杂电磁环境构建、复杂电磁环境适应性试验管控、试验结果分析评估的整个试验流程。

试验能力平台可对武器系统总体及分系统所有与复杂电磁环境适应性有关的设备开展试验。

3) 通用性

试验能力平台可对多种体制、多种组成方式的被试设备进行试验。

4) 互联互通性

试验能力平台内含信息交互网络，支撑试验系统之间的非实时数据交互及实时数据驱动，具备多试验系统联网试验能力。

4.2 能力平台组成

复杂电磁环境适应性试验能力平台包含三种能力，即复杂电磁环境场景设计能力、复杂电磁环境构建能力和试验验证与结果评估能力。

由于武器装备不可能在真正的实战复杂电磁环境条件下进行试验，因此，工业部门在研制阶段所构建的实际上是一种“复杂电磁环境试验场景”。这种“复杂电磁环境试验场景”需要尽可能地逼近实战复杂电磁环境，又要与武器系统试验的具体需求相结合。复杂电磁环境场景设计能力就是完成复杂电磁环境试验场景的设计任务，通过实际侦收分析演习时的电磁环境以及收集分析电子战技术和装备情报数据，形成复杂电磁环境数据库和数学模型；在进行试验时，根据具体的战情想定，从数据库中调用实测数据或数学模型，生成复杂电磁环境试验场景。

复杂电磁环境构建能力是具体实现复杂电磁环境试验场景的能力，通过数字仿真、内场半实物仿真和外场实装等试验方法，分别构建满足系统数字仿真模型、分系统设备、系统集成实装设备进行抗干扰试验所需的复杂电磁环境场景。复杂电磁环境构建能力强调的是逼真度和实时性，即在时域、空域、频域、能量域、极化域、调制域等六个方面精确模拟复杂电磁环境试验场景，记录试验过程中干扰设备和被试设备输出的动态试验数据。

试验验证与结果评估能力则是对武器装备在复杂电磁环境试验场景下的试验结果进行分析评估，推论武器装备对实战复杂电磁环境的适应能力，提出武器装备复杂电磁环境适应能力的改进方向，使整个复杂电磁环境适应性试验能力平台在功能上完成闭环。由此可见，为正确评估武器装备实战复杂电磁环境适应能力，必须使复杂电磁环境试验场景尽可能逼近实战复杂电磁环境。

复杂电磁环境场景设计能力、试验验证与结果评估能力是基于技术研究和工程经验形成的“软能力”，而复杂电磁环境构建能力是更多依靠硬件设备构建的“硬能力”，是能力建设的重点，其由外场试验系统、内场半实物试验系统、数字仿真试验系统等三个试验验证系统组成，如图2所示。

能力平台的三种能力具有相互支撑、相互发展、相互迭代的特点，如图3所示。从中长期来看，三种能力要达到相互匹配和平衡，但从目前现实条件分析，当前应着重建设干扰环境构建能力，为其他两种能力建设打好基础，通过不断研究和积累，最终实现全面提升。

复杂电磁环境适应性试验能力平台并不是一个孤立的试验平台，具备互联互通的试验能力，具备融入试验体系的能力，可以从地域轴、专业轴、时间轴三个维度与整个武器系统的试验体系进行全面对接，如图4所示。

复杂电磁环境适应性试验能力平台属于体系和武器系统级试验平台，覆盖论证、设计、研制定型过程，关联总体仿真试验室。

4.3 能力平台建设途径

复杂电磁环境适应性试验能力平台的建设途径如下：

1)复杂电磁环境场景设计能力：收集外军电子战、电子对抗相关装备、战法、策略等相关情报，追踪国外最新电子对抗动态。研究未来战场电子对抗的态势，学习借鉴前沿理论，掌握电子对抗各要素的构成特点、变化规律。研究干扰装备的功能性能，研究干扰机理和等效方式，掌握利用模拟器构建等效、逼真干扰环境的技术途径。研究军方在演习训练、鉴定考核等方面对电子干扰场景设计的思路和构建方法。

2)复杂电磁环境构建能力：依托技改项目，研制各类干扰模拟器设备，逐步补充完善数字仿真、内场半实物、外场地面试验系统的试验条件。开展军民融合共建，利用军方训练资源构建真实干扰环境。总结抗干扰试验经验，研究电子对抗试验规律，用理论指导试验系统的技术发展方向。

3)试验验证与结果评估能力：与国内优势单位开展合作，研究抗干扰性能考核方式和评价体系。利用大数据建立抗干扰性能评估准则。参与行业规范的制定和国家标准的设立。

5 结束语

本文根据武器装备的复杂电磁环境适应性试验需求，提出了复杂电磁环境适应性试验能力平台的建设构思。不仅要建设试验系统等硬试验能力，更要建设试验场景设计和试验分析评估等软试验能力。同时，根据实际试验结果不断改进、完善试验能力平台的试验条件。■

[1] 陶建义,陈越.美国机载电子战装备技术及发展趋势[J].外军信息战,2010(2):45-51.

[2] 李修和.战场电磁环境建模与仿真[M].北京:国防工业出版社,2014.

The development conceiver of complex electromagnetic environment adaptability test system

Dai Zheng, Peng Qiaole, Chen Yi

(Shanghai Institute of Mechanics and Electricity Engineering,Shanghai 201109,China)

The development conceiver of complex electromagnetic environment adaptability test system is put forward, to satisfy the demand that equipment adaptes well to complex electromagnetic environment. Through growing up three test abilities and three test systems, the problem of test condition of complex electromagnetic environment adaptability can be solved.

complex electromagnetic environment;test system;ability development

2016-12-26；2017-01-12修回。

戴铮(1980-)，男，高工，硕士，主要研究方向为武器系统总体。

TN97

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