雷达装备作战试验战场电磁环境构建

2020-06-05刘江波许海琦

雷达与对抗 2020年1期

刘江波，许海琦

(1. 91404部队，河北秦皇岛 066000;2. 中国船舶集团有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引言

雷达装备作战试验是指在雷达装备全寿命周期内为检验和评估雷达装备作战效能和作战适用性，由独立作战试验机构依据雷达装备训练与作战任务剖面要求，构建近似实战、高度逼真的试验环境，运用多种试验方法和手段，对雷达装备进行试验与鉴定的综合过程。[1]雷达装备作战试验重点就是在接近真实的作战环境中检验雷达装备的作战效能和作战适用性、战场电磁环境如何构建，对推进作战试验开展具有重要意义。

1 战场电磁环境构成及特点

战场电磁环境是指一定的战场空间内对作战有影响的电磁活动和现象的总和。[2]战场电磁环境主要由人为电磁辐射、自然电磁辐射和辐射传播因素组成，如图1所示。3种组成要素直接决定着战场电磁环境的形态，其中人为电磁辐射是战场电磁环境的主题。

战场电磁环境有以下主要特点：

(1) 空间状态复杂

随着信息技术在军事领域的广泛应用，战场上的民用和军用电子装备的种类和型号也日益繁杂。在作战空间的某一位置，来自不同作战平台的电磁辐射交织在一起，形成交叉重叠的电磁态势。

(2) 时间分布连续

时间分布是战场电磁环境随时间变化的表现形式，是时域的描述结果。无论平时还是战时，电磁辐射活动是连续的，某一时刻各种武器装备也会受到各种类型电磁波的辐射。此外，在战场中，由于电子对抗的存在，使电磁辐射在时域上表现的更加密集，因此时间分布这一特性是战场电磁环境的重要特征。

图1 战场电磁环境构成

(3) 频谱范围交错

频谱是电磁信号在频域的表现形态。随着电磁频谱领域研究内容不断深入，一方面电磁频谱越来越宽，另一方面由于电离层反射、吸收等因素影响在实际操作中可供利用的频谱十分有限。因此，战时频率重叠现象十分严重，电子装备之间自扰互扰现象明显。

(4) 能量密度不均

能量密度是战场电磁辐射强度的另一种表述，其典型特征是密度跌宕起伏。电磁波在空间传播过程中受到各种传播因素的影响，以及作战双方电磁攻击目标位置的不同，使得战场空间电磁能量很不均匀，在有些地方能量集中，而在有些地方能量分散。

2 战场电磁环境构建要求

雷达装备作战试验评估结果与所构建的战场电磁环境逼真程度关系紧密。装备作战试验的战场环境必须依据装备作战试验的特点和规律进行构建。[3]但是，构建逼真的战场电磁环境将面临着许多新的困难和要求。在目前情况下，可针对被试雷达装备战术技术性能和使用能力情况以及作战对手情况，分层次地进行战场电磁环境模拟建设。

(1) 针对性

不同装备作战试验的要求各不相同，不同体制类型的装备所面临的战场环境存在着本质区别。同时，单一设备和以多种设备组成的武器系统所面临的战场环境也存在着明显差别。因此，应针对不同装备作战试验的要求构建不同类型、级别的战场电磁环境。

(2) 逼真性

装备作战试验中战场环境的构建必须符合实战要求，干扰技术必须尽量符合作战对手的实际情况。“以己之矛攻己之盾”是万不得已的做法，需要研究潜在作战对手装备的技术参数和使用时机。

(3) 可测性

装备作战试验考核有其自身特点，就是对战场环境参数具有可测性，以便对装备存在的问题和影响因素进行更好地分析和检验。因此，构建满足装备作战试验要求的战场电磁环境，不仅仅是电磁信号源的构建，还要构建各种监测、测量和分析设备，全面、及时、准确记录试验的全过程，通过客观的监测和评估机制，判断环境构建是否真实，以及战场电磁环境下装备系统各相关信号参数的变化情况，对试验结果做出科学合理的评估。

(4) 可控性

装备在战场电磁环境下的试验目的是考核装备在实际战场电磁环境中的作战能力，为部队训练和作战使用提供依据。因此，战场电磁环境的复杂度和装备作战能力的表征必须进行量化，并能根据试验需要控制环境复杂程度，据此对装备在不同复杂程度环境中的能力进行描述，更好地指导部队使用。

(5) 与干扰战术的关系

对作战试验来说，其试验的主要目的是考核装备在战场环境下的实际作战能力，而考核最重要的特点就是避免人的因素的影响。在涉及到干扰环境下的作战能力考核时，不同的干扰战术产生的本质差别仅仅是到达装备天线口面的干扰信号强度不同。因此，指标考核时与所使用的抗干扰战术无关。

3 战场电磁环境构建原则

战场电磁环境构建必须研究未来战场电磁辐射源的分布规律、技术性能和战术使用方式，以试验鉴定和评估为主要目标，提高战场电磁环境综合控制、区域监测、威胁目标模拟、背景信号生成、标校与计量仪器、仿真推演、测试评估系统等一系列装备建设使用的效益，充分体现“系统集成、继承创新，贴近实战、体现流程，注重仿真、等效替换，验证确认、调控灵便”的构建原则。[4]

(1) 系统集成、继承创新

现代信息作战规模日益扩大，新体制装备作战能力日益增强，使得构建威胁环境的困难日益增大。从进攻和防御体系上看，体现了多类层次；从机动平台上看，覆盖了岸、海、空、潜；从战术应用上看，体现了多类信息对抗样式。

战场电磁环境构建必须按照系统集成的方法进行，面向作战试验主旨，适当剪裁技术细节，因地制宜地选用实装等现有的装备保障条件。升级改进现有的电子信息装备技术性能，在此基础之上再有针对性地研制专用试验装备。

(2) 贴近实战、体现流程

电磁频谱的争夺和利用贯穿着电子进攻、电子支援和电子防御相应的战术、技术运用，没有干扰不了的电子装备，也没有抗不掉的干扰方法。按照被试雷达装备所面临的作战对象、所担负的使命任务，设计近似实战的试验鉴定方法，并提出环境构设的技术途径，应当使被试对象、参试装备之间电子攻防举措中的电磁效应充分涌现。

为了充分检验被试雷达装备在战场电磁环境下的实际作战能力，还应当建立一系列彼此相互关联、具有层次结构的电子行动和过程之间的关系，按照实际的作战流程进行战场电磁环境的构设。

(3) 注重仿真、等效替换

无论是外场试验还是内场试验，电磁环境构设都可以采取实际空间辐射法和直接馈线注入法。数字仿真、半实物仿真试验是试验考核的重要组成部分。数字仿真可以为电磁环境的构设提供预实验指导，并可以利用外场试验数据对电磁环境效应进行推论。半实物仿真可在大试验样本基础上对电磁环境效应进行统计分析。

战场环境中的电磁环境构设力求达到“知己知彼”，模拟的蓝军电子信息装备在技术性能和战术运用方式上力求逼真。可以采用合作目标的已知参数替换模拟蓝军的侦察能力。可以用多部模拟装备分段堆砌模拟蓝军的工作频段，也可以采用较小距离的低功率模拟辐射源替换远距离高功率蓝军辐射源。

(4) 验证确认、调控灵便

在进行作战试验鉴定过程中，所有参试设备的技术状态必须严格受控，岸、海、空、潜等平台上所有电磁辐射源是否按照既定的工作参数和工作方式可靠运行，必须通过事先标校计量、实时监测检测、事后态势重放等方法予以验证确认。

战场电磁环境效应的应力设计要符合作战任务需求，在信号能量对抗上其实是此长彼消的过程。为了提高试验效率，应建立试验环境可视化等技术手段，使试验场景可以灵活调控，并有利于试验的组织指挥。

4 战场电磁环境构建手段

构建战场环境要力求构建接近实战的环境，尤其是贴近实战的复杂电磁环境。[5]构建手段除了利用真实的装备外，还要大量依靠各类信号模拟器、计算机模拟技术、分布式交互仿真技术等。

(1) 利用实装产生复杂战场电磁环境

利用作战对手真实装备始终是构建逼真战场环境的首选。用作战对手装备生成与战场一致的信号。这种构建方法具有较高的逼真性，它是进行装备作战试验最有效、最可信的方法。但是，由于电子装备直接关系到战场上的制信息权，潜在作战对手的电子设备一般很难获得，更不用说用来构建完整、逼真的复杂电磁环境了。比较可行的办法是采用我方现役装备构建复杂电磁环境，但必须研究潜在作战对手的装备技术体制、战术技术参数、干扰方式、战术运用，才能构建真正逼真的复杂电磁环境。

(2) 利用内场仿真创造逼真的战场电磁环境

为了使靶场试验环境更加接近战场电磁环境条件，采用计算机模拟与仿真技术来模拟未来战场电磁环境是比较常见的一种环境构建方法。它具有较好的针对性、真实性、灵活性、可测性、可控性、经济性、重复性。

(3) 利用试验专用装备模拟生成复杂战场环境

装备试验中更多的是采用专用的模拟器替代真实装备，包括固定式、机动式、便携式信号模拟器。信号模拟器可以模拟各种体制的信号，且各种参数可调、可选，功率可变。它一般包括辐射式仿真模拟和注入式仿真模拟。半实物电磁环境模拟系统能动态模拟多批次、多体制、宽频段、高精度、密集电磁环境，从而为装备的作战试验提供了基本符合要求的试验条件，既可用于动态试验，弥补实际武器装备的不足，又可用于仿真暗室形成逼真的战场电磁环境。

(4) 利用内外场结合构建复杂战场环境

应用计算机建模与仿真技术、网络技术和分布式交互式仿真技术，依托靶场试验信息网络，将靶场现有各种试验资源和装备数字仿真系统、半实物仿真系统、目标模拟系统、环境模拟系统等互联、互通、互操作，建立逼真的、复杂的、合成的装备试验环境，为装备性能和效能的评估提供一个贴近实战、低消耗、高逼真度和高置信度的综合试验平台，实现虚实融合的内外场一体化综合试验鉴定。