综合模拟训练系统的构建方法研究——复杂电磁环境下航空自卫电子对抗

范贤德，姚嘉陵

(空军军训器材研究所，北京 100195)

0 引 言

复杂电磁环境，是指在一定的空域、时域、频域上，电磁信号数量繁多、样式复杂、密集重叠、功率分布不均、冲突激烈、动态交迭，妨碍信息系统和电子设备正常工作，对武器装备运用和作战行动产生显著影响的战场电磁环境［1，2］。

复杂电磁环境条件下空战，由于敌我双方在相对有限的战场区域内广泛使用各种电子信息武器装备和电子干扰装备，加上该地区已有的大量电磁辐射源，必然形成信号特性繁杂、信号密度极大的电磁环境。因此，复杂的电磁环境将对我航空兵在作战中的效能发挥带来直接的和多方面的影响，我航空兵在整体作战能力的发挥面临着严峻挑战［2～4］。开展自卫电子对抗模拟训练方法研究，使飞行员熟练掌握自卫电子对抗装备使用能力，研究复杂电磁环境下自卫电子对抗系统的战术运用能力，是目前飞行训练亟待解决的问题。必须站在打赢信息化战争的高度，本着仗怎么打，就如何构建复杂电磁环境下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统的要求，为推动航空兵部队作战训练的信息化转型提供现实而有力的支撑。

1 航空自卫电子对抗系统使用环境

未来信息化条件下我军的基本作战形式是一体化联合作战，参战军兵种多，武器装备信息化程度高，战场电磁环境将异常复杂，电磁领域的斗争将异常激烈，自卫电子对抗系统将呈现出以下特点。

1.1 辐射信号高度的密集性

在特定地域、特定时间内，大量电子设备的同时或集中使用，会出现电磁波十分密集、工作频率非常集中，加上作战地区内大气、水文、地矿等自然地理环境的影响，必将造成己方电磁信号失管、失控和相互拥挤、相互干扰的局面，使得自卫电子对抗系统的探测、传输、处理能力大幅度下降的可能性日益加大。

1.2 作战使用超强的对抗性

在对抗激烈的电磁环境中实施作战，将是航空兵作战的重要特征。未来信息化战争中，强敌将凭借信息优势，通过各种手段对我实施全方位、高覆盖的电子侦察和高强度的电子进攻作战。针对敌可能采取的各种信息作战行动，我方将在干扰与反干扰、压制与反压制、摧毁与反摧毁等领域，与敌展开激烈的较量，我方各种电子信息系统将工作在激烈对抗的电磁环境中。

1.3 战时使用全程的动态性

未来信息化战争中，战场电磁频谱环境将随着敌我双方在电磁频谱领域斗争态势的不断变化而变化。由于战场态势发展很难准确预测，敌我双方电子信息系统也会随着战局的发展而出现较大的变化，从而加剧电磁环境的复杂程度。此外，作战地区复杂的地形，频繁的天候变化，对作战地区局部电磁环境也会产生动态的影响。以上因素决定了自卫电子对抗的动态性特征。

1.4 飞行员人为的可控性

对自卫电子对抗系统的正确使用和合理控制，是研究复杂电磁环境下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统的基本出发点。未来信息化战争中，战场电磁环境构成虽然十分复杂，但只要通过科学、规范、严格的管理，统筹好电磁频谱的使用，就完全可以避免相互之间的自扰，达成对复杂电磁环境进行有效的控制。

2 构建原则

2.1 围绕真实环境构建

复杂电磁环境下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统，是研究为适应作战需要而人为构建的模拟训练环境，必须围绕战时电磁环境进行构建。在航空兵部队实装训练中，电磁辐射源数量少、密度小，破坏性对抗少，对信息化条件下作战能力的检验性差，在干扰和反干扰方面的训练很难开展。而战时电磁环境则不同，在非常狭小的战场空间部署数量巨大的电磁辐射源，其密度是平时不可能出现的。因此，构建复杂电磁环境条件下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统时要做到以下三点。

(1)反映战时自卫电子对抗系统的构成要素。自卫电子对抗系统从功能上进行划分，包括电子侦察、电子进攻和电子防御等内容。战时电磁环境是空域、时域、频域、能域各种矛盾的集中体现，只有参照战时电磁环境，才能构建出逼真的自卫电子对抗综合模拟训练系统，训练才更具有针对性。

(2)反映战时电磁环境变化。战场电磁环境是随着战斗进程的发展而不断变化的，自卫电子对抗系统随着电磁环境的变化也会出现不同现象，飞行员应当采取不同的对抗手段。只有跟踪不同战斗阶段电磁环境变化特点进行针对性构建，才能够做到客观逼真。

(3)反映战时电磁环境影响。战时电子设备使用方式、方法不同，其对作战的影响也不同，只有抓住战时电磁环境对我自卫电子对抗系统可能造成的影响进行针对性构建，才能有效提高复杂电磁环境下的作战能力。

2.2 贴近战场客观实际

贴近战场就是以未来预想战场为空间，构建敌我双方对抗可能产生的复杂电磁环境，使自卫电子对抗综合模拟训练系统能够反映逼真的战场环境，努力实现训战一致，谋求最佳模拟实效。贴近战场实际，真实和客观地反映战场电磁环境态势是对复杂电磁环境条件下飞行模拟训练中自卫电子对抗综合模拟训练系统构建的基本前提。一是要着眼于战场电磁态势构建。由于未来作战对手与作战地域相对明确，敌我态势相对固定，根据电磁态势从属于作战部署的特性，进行复杂电磁环境构建，并与未来作战电磁态势相一致。二是要着眼于战场多元要素构建。未来信息化条件下的联合作战，电磁频谱使用广泛，战场环境必将是通信、雷达、光电及自然和民用等电磁信号相互交织与作用的复杂电磁环境，将由并存的多种要素构成。因此，构建的复杂电磁环境，要素上必须完备，并与未来战场电磁辐射相一致。三是要着眼于战场恶意干扰构建。恶意电磁威胁是构成复杂电磁环境的重要因素，在构建复杂电磁环境时，一定要凸显敌宽频段、大功率、多样式和长时间的恶意电子干扰，力争使模拟的电磁信号与未来敌干扰信号相一致。四是要着眼于战场真实对抗构建。电磁领域里的对抗行动是电磁环境恶化的核心要素，在构建复杂电磁环境时，模拟的恶意电磁干扰要具备与训练对象抗干扰行动进行“斗智斗勇”的能力，给受训者提供一个逼真的恶劣电磁环境，有利于提高部队信息化条件下的对抗能力。

2.3 以任务需求为牵引

所谓任务需求牵引就是要以任务为引导，紧紧围绕信息化条件下战场上自卫电子对抗设备的使用方法、使用条件及战术运用构建模拟训练系统。不同的作战任务，源于不同的战场电磁环境因素，决定了不同电子装备及信息系统的编配与运用，也就决定了受到电磁威胁的种类、样式与频段的不同。因此，在进行自卫电子对抗综合模拟训练系统构建时，要考虑各种可能出现的因素，针对不同的作战任务，应给予区别对待。

3 构建方法

3.1 功能定位

复杂电磁环境下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统的构建，必须遵循战斗力生成规律，注重模拟训练与实装训练、驻地训练与基地训练、理论研究与实际演练相结合，由低到高，由分到合，逐步深化，有序展开。一是装置使用训练，基于装备到部队的飞行模拟器，主要训练自卫电子对抗系统装备的使用，培养专业技能;二是战术对抗训练，基于装备到训练中心的飞行模拟器，主要进行一些小规模的战术对抗训练;三是任务对抗训练，基于异地联网的全部模拟器，结合特定任务，在一定作战背景和复杂电磁环境条件下，组织大规模、多机型训练，提高参训人员的作战指挥能力和协同作战能力。模拟训练系统架构层次示意图如图1 所示。

图1 模拟训练系统架构层次示意图

3.1.1 装置使用训练

当前装备到部队的飞行模拟器主要侧重于技术训练，自卫电子对抗系统的相关训练难以进行，应当研究自卫电子对抗系统各个部分的功能，建立仿真模型，对现有模拟器改造，增加复杂电磁环境和自卫电子对抗仿真。针对雷达告警系统，主要考虑机型、工作频段、告警空域、测角精度等因素;针对红外告警系统，主要考虑飞机、导弹的红外特性、发动机状态等因素;针对紫外告警系统，主要考虑来袭导弹发动机羽烟的紫外辐射、导弹的飞行特征等因素;针对有源干扰系统，主要考虑机型、频率范围、干扰功率、干扰样式等因素;针对无源干扰系统，主要考虑干扰投放器、投放方式、控制方式、装弹量、箔条弹干扰波长、红外弹干扰波长等因素;针对火控雷达，主要考虑工作体制、工作频率、脉冲重复频率、上视下视能力、天线扫描范围、多目标跟踪能力、目标分辨能力、抗干扰能力等因素;针对光学雷达，主要考虑目标红外特性、自然环境等因素。使参训者熟练掌握各种设备使用方法，具备在复杂电磁环境下正确使用自卫电子对抗系统的基本素质。

3.1.2 战术对抗模拟训练

按照先分后合的原则，在装置训练基础上开展战术对抗训练，这需要构建复杂电磁环境下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统模拟对抗平台。模拟对抗平台由于科技含量比较高、规模较大，一般设在模拟训练中心。电子对抗系统各个部分是相互联系的，不仅各个部分的功能之间相互有数据交联，而且飞行员可根据不同的态势进行人为地调整。战术对抗模拟训练需要借助分布式交互式仿真技术手段来实现，把装备在模拟训练中心的飞行模拟器进行联网，使训练环境更逼近于实装训练，在人工合成的多武器平台的“电子环境”中，形成一个在时间和空间上相互耦合的，同时共享一个综合虚拟作战环境而进行对抗的仿真作战平台。

3.1.3 任务对抗模拟训练

在战术对抗训练平台的基础上，为进一步强化训练效果，提高实际作战能力以及检验对抗模拟训练的效果，要进行任务对抗模拟训练。所谓任务对抗模拟训练，就是以异地联网为技术基础，依托专门的训练机构和现代化大型训练场所，以提高航空兵部队整体作战能力为目的所进行的一种仿真条件下的高层次训练。此种训练模拟较大地理空间范围，设置特定的作战任务，满足较大规模作战行动的训练需要。

另外，任务对抗模拟训练还可采取模块化、小型化、单元化的方式，研制专门的简易任务训练模拟器。在装置使用训练和战术对抗训练阶段，以航空自卫电子对抗训练为主，采取巡回使用的方式，模拟复杂战场电磁环境，增加参训飞机数量，使装置使用训练和战术对抗训练在电磁干扰条件下进行对抗。在任务对抗训练阶段，这些简易任务训练模拟器也可以加入训练网络，既增大了训练规模，又提高了电磁环境的复杂性。

3.2 构建内容

复杂电磁环境下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统的构建内容主要包括电磁环境模拟系统、告警(雷达、紫外、红外)系统、干扰(有源、无源)系统和训练效果评估系统。主要功能包括以下九点。

(1)模拟产生地面、机载预警雷达、机载火控雷达、目标指示和制导雷达辐射和干扰信号，逼真地模拟现代战场复杂密集的各种雷达信号环境和雷达干扰信号环境，为我航空兵部队自卫电子对抗系统进行适应性训练和抗干扰训练提供条件;

(2)模拟敌方多种来袭导弹的光电辐射信号，构建敌方来袭光电威胁信号环境，为我方光电对抗侦察/告警装备的训练提供条件;

(3)模拟民用电磁辐射源及设施在工作时产生的电磁环境，为我航空兵部队的各种训练提供贴近战区的背景信号环境;

(4)模拟火控雷达工作，为我航空兵部队飞行员提供火控雷达使用相关训练;

(5)模拟光学雷达工作，为我航空兵部队飞行员提供光学雷达使用相关训练;

(6)模拟告警(雷达、紫外、红外)器工作，为我航空兵部队飞行员提供电子侦察、目标控测相关训练;

(7)模拟干扰吊舱工作，为我航空兵部队飞行员提供电子干扰使用相关训练;

(8)模拟无源干扰弹(箔条、红外干扰弹)工作，为我航空兵部队飞行员提供近战电子对抗相关训练;

(9)模拟通信干扰，为我航空兵部队飞行员和指挥员提供抗通信干扰相关训练。

3.3 参考模型

复杂电磁环境下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统参考模型由仿真支撑层、功能模拟层、训练应用层三层组成，如图2 所示。

图2 复杂电磁环境下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统参考模型示意图

3.3.1 仿真支撑层

仿真支撑层主要包括飞行模拟器实体、飞机CGF、地防CGF、地图数据库、数据接口协议、仿真模型库和计算机硬件/系统软件/网络/数据库管理系统等，为系统的开发、运行与应用提供完备的底层数据支持。

3.3.2 功能模拟层

功能模拟层主要包括电子对抗侦察、电子进攻、电子防御三大部分，实现告警、探测、有源(无源)干扰、反干扰等功能，为典型应用的配置、运行、效能分析等提供支撑。

3.3.3 应用方向层

应用方向层主要是系统的训练模式:电磁环境感受训练、电子对抗条件下的战术技术训练与多机协同训练。

4 典型应用实例

以上述参考模型为基础，建立了自卫电子对抗仿真系统，实现框图如图3 所示。系统主要由时间同步机、雷达服务器，告警器服务器、干扰机服务器、各型飞机火控雷达模型、警戒雷达模型、地防制导雷达模型、红蓝军雷达(紫外)告警器模型、有(无)源干扰模型、通信干扰模型等组成。时间同步机产生10 毫秒的定时，向服务器计算机发送同步信息，服务器的功能主要是将各功能模型解算的数据发送到对应的模拟器，雷达、告警、干扰模型按照设备的工作性能建立，能够反映设备的各种工作状态。该系统具备以下典型功能。

(1)模拟地面防空武器系统告警体验训练，使飞行员体验不同类别地空导弹拦截系统对飞机的告警，正确识别各种地空导弹的威胁信号;

(2)模拟有源干扰条件下的空战训练，使飞行员熟悉机载干扰吊舱的性能和使用特点，掌握电子干扰条件下的空战技能;

(3)模拟多机协同攻击训练科目训练，在有电子支援的条件下，使飞行员掌握协同进攻战术技能。

图3 复杂电磁环境下航空自卫电子对抗综合模拟训练系统框图

5 结 语

开展复杂电磁环境下的航空兵自卫电子对抗模拟训练是提高航空兵部队战斗力的一个有效途径。本文通过分析航空自卫电子对抗装置运行环境和实战环境，提出了以训练任务需求为牵引、以实战电磁环境为背景、以电子对抗模型为支撑的航空自卫电子对抗综合模拟训练系统的架构方法;同时，结合航空自卫电子对抗综合模拟训练系统的架构方法，分析描述了自卫电子对抗系统模拟训练实例的总体框架和典型功能。可为深入开展复杂电磁环境下航空自卫电子对抗模拟训练系统的设计、开发和应用等方面的研究提供一定的技术和理论指导，也可为提高信息化作战条件下航空兵部队的实战能力提供一定的训练支撑和保障。

参考资料:

［1］ EDWARD G. EBERL. Tactical Electronic Warfare Environment Simulator:Real-time Control Subsystem［R］.AD-A141894，1978.

［2］HOLLANDS P. The Use of Radar Environment Simulation for Operator Training and EW System Test and Evaluation，Electronic Warfare Systems［C］. Electronic Warfare Systems，IEE Colloquium on，London，UK，1991.

［3］王国玉，陆伟宁，王战鹰. 空间电磁环境计算机仿真［J］.国防科大学报，1997，19(1):61-65.

［4］王汝群，战场电磁环境［M］.北京:解放军出版社，2006.

［5］邵国培，王汝群，等. 电子对抗作战效能分析［M］. 北京:解放军出版社，1998.

［6］张丽艳，郑晋军. 一种雷达系统效能的评估模型［J］.系统工程与电子技术，1997(4):41-44.