复杂电磁环境逼真构建的评价指标

戎建刚，王　鑫，陈　飞，查丽萍(中国航天科工集团8511研究所，江苏南京210007)



复杂电磁环境逼真构建的评价指标

戎建刚，王鑫，陈飞，查丽萍
(中国航天科工集团8511研究所，江苏南京210007)

摘要:以武器装备感受的复杂电磁环境为关注点，以等效构建复杂电磁环境的“干扰场景、干扰技术、干扰战术、干扰强度”四个构成要素为基础，提出了干扰场景符合性、干扰技术逼真度、干扰战术逼真度和干扰强度逼真度的评价指标及其计算方法，为评估复杂电磁环境构建的逼真性提供了量化指标。

关键词:复杂电磁环境;等效模拟;逼真构建;逼真度

0　引言

由于电子对抗的加入，战场电磁环境变得愈加复杂，一般称之为复杂电磁环境。对于依靠射频信息完成作战任务的高技术武器装备，复杂电磁环境已成为影响其作战效能的主要因素。如何构建与实际战场逼近的复杂电磁环境，成为当前科研试验和作战训练的紧迫问题。文献［1］提出了基于信号特征的复杂电磁环境构建逼真度评估和基于影响效果的电磁环境构建逼真度评估两种模型，文献［2］研究了雷达对抗装备试验电磁环境构建的要素，主要包括雷达信号密度、电磁信号的强度/样式/分布特性。由于电子对抗是引起电磁环境复杂化的根本原因，仅仅从信号层面分析研究复杂电磁环境难以覆盖电子对抗的主要影响因素。因此，文献［3～4］从电子对抗的角度研究威胁电磁环境典型化问题，提出了“典型干扰场景、典型干扰战术、典型干扰技术、典型干扰强度”的概念，文献［5］初步探讨了复杂电磁环境等效构建要素及逼真构建方法。本文以武器装备感受的复杂电磁环境为关注点，在文献［3～5］的研究成果基础上，对相关概念和方法进一步完善和补充，并深入开展复杂电磁环境构建逼真度评价指标的量化计算方法研究。

1　复杂电磁环境构建要素分析

孙子兵法曰“兵无常法，水无常形”，复杂电磁环境逼真构建无固定参照对象，或者说无明确的参考标准，研究逼真构建问题似乎无从下手。众所周知，世界上存在各种各样的物体，为了描述每种物体的立体几何形状，只需要建立空间三维坐标系。同理，如果我们从复杂多样的战场电磁环境中找出共性的东西，并进一步提炼出构成要素，等同于建立了构建复杂电磁环境的坐标系，再用构成要素去重构需要的复杂电磁环境。

如何提炼出这些构建要素?可以采用类比的研究方法。由于大多数体育竞技比赛项目是从人类历史上各种战争演变而来，在研究方法上可以相互借鉴。比如，军事作战不是个人的单打独斗，双方都有一群人参与，与足球、篮球等团体性对抗赛可以类比，一次干扰作战好比是一场足球比赛，表1列出了干扰作战与足球比赛的类比关系。为了建立一个与实际比赛非常接近的训练环境，我们观察足球比赛环境:首先看到的是比赛场景，包括场地的大小、双方球员在场上相互动态关系，教练员、观众、天气、草坪等背景情况;其次是双方球员的技术水平，包括年龄、身体素质、个人技能等;第三是球场上双方采用的比赛战术，包括双方球队的攻防策略、各球员在球场奔跑完成防守、反击、助攻等;第四是比赛强度，每一位球员遇到对方拼抢的激烈程度。在干扰作战中，以防空导弹攻击飞机为例，把战场比作球场，把战场中进攻方导弹、防御方飞机目标及其各种自卫干扰装备比作双方球员，作战背景(敌友双方非参战装备、民用通信设备、地理环境等)相当于球场背景情况，把干扰战术比作比赛战术，把被试装备感受的干扰强度比作球员遇到的拼抢强度，二者之间的关系可以一一对应。这样，我们就把战场复杂电磁环境与一个足球比赛环境在研究方法上建立了联系，由此可以得出干扰场景、干扰技术、干扰战术、干扰强度四个构建要素。

表1　足球比赛与干扰作战要素类比一览表

2　复杂电磁环境逼真构建方法

对于构建被试武器装备感受到的复杂电磁环境，需要考虑上述四个要素是否为构建要素的最小集。显然，干扰场景、干扰战术、干扰技术是表示战场干扰作战的三个不同方面，相互独立，而被试武器装备感受的干扰强度是这三个要素共同作用产生的结果。因此，前三个要素既是构建要素(组成了构建复杂电磁环境的坐标系)，也是该要素是否逼真的评价指标;第四个要素是评价要素，是对构建电磁环境是否逼真的评价指标。

就武器装备感受到的复杂电磁环境而言，在干扰对抗作战过程中，如果构建的复杂电磁环境和想定的电磁环境在干扰场景、干扰技术、干扰战术等效的条件下，对被试武器装备产生相同的干扰强度，就认为这次干扰战术过程中构建的复杂电磁环境逼真于想定的复杂电磁环境。由于干扰强度是各种电磁信号合成的结果，并且相同的结果可以由不同的干扰分量来实现，等效构建的复杂电磁环境只是其中的一种，这就为等效构建提供了更大的灵活性。

复杂电磁环境要素重构方法如图1所示。

图1　复杂电磁环境要素重构方法

1)干扰场景等效构建:利用干扰场景库或重新设计干扰场景，使构建环境中所用设备的类型、数量、布置位置等与想定作战环境一致。

2)干扰技术等效构建:构建环境中各类模拟或实装设备，其技术体制和技术性能，与想定作战环境中的各类设备一致。

3)干扰战术等效构建:利用干扰战术库或重新设计干扰战术，通过控制作战过程、选择干扰组合、确定干扰时机，使构建环境中模拟作战过程的关键点与想定作战一致。

4)武器装备天线口面干扰强度等效:以被试武器装备为对象，控制构建三要素中相关参数，使其接收天线处的干扰强度与想定作战过程一致。

3　复杂电磁环境逼真构建评价指标计算方法

3．1干扰场景符合性指标Ω

干扰场景包括作战规模、攻击目标、对抗装备三个方面的内容，构建干扰场景的物理空间通常采用缩比方式实现，而其评价指标的计算可以采用列表对比的方式，如表2所示，对构建复杂电磁环境与想定环境中主要项目逐项比较，再给出是否符合的评判结论，用Ω表示。

表2　干扰场景符合性检查一览表

3．2干扰技术逼真度指标μ

干扰技术逼真度是指模拟设备与电子对抗装备在干扰技术性能上的近似程度。模拟设备与电子对抗装备“一对一”的技术逼真度计算公式如下:

式中，μi为第i个模拟设备“一对一”模拟电子对抗装备的逼真度; Mij'为第i个电子对抗装备的第j个技术指标值; Mij"为第i个模拟设备的第j个技术指标值，共有M个指标，wij为各指标加权值。

公式中对技术指标值产生的正负误差做了归一化处理。

3．3干扰战术逼真度指标ν

图2中把反舰导弹作战过程细分成若干阶段，包括目标监视、目标瞄准、导弹发射、导引头捕获目标、稳定跟踪目标、命中目标等阶段。可以把作战过程分解为干扰技术与时间和空间的一系列组合，用干扰战术的时间、地点、干扰强度三要素集{ t1，w1，j1}，{ t2，w2，j2}，…，{ tn，wn，jn}表示。

干扰战术逼真度是指模拟设备与电子对抗装备在干扰实施过程的近似程度。把导弹作战过程分成N个阶段，每个阶段有K个装备对导弹产生影响，每个装备的某一种工作状态，如: {待机、侦察、干扰、边侦察边干扰……}，用Qij表示，则第i阶段战术逼真度νi和整个作战过程的战术逼真度ν计算公式如下:

式中，Qij'为第i阶段第j个装备的工作状态; Qij"为第i阶段第j个模拟设备的工作状态，当工作状态Qij"≠Qij'时，(Qij" / Qij') = 0，否则为1。wij'和wi为加权值。

3．4干扰强度逼真度指标ρ

干扰强度逼真度是指模拟设备与电子对抗装备在模拟作战过程中使被试武器装备感受干扰的近似程度。图2中，导弹作战的每个阶段将电子对抗装备产生的干扰强度与模拟设备产生的干扰强度进行比较，考虑各阶段对整个作战过程的影响权重wi'，以及每个阶段干扰战术的影响νi，可以得到导弹作战过程中感受的干扰强度逼真度ρ如下:

式中，si'、mi'为第i阶段装备产生的电磁环境强度值; si"、mi"为第i阶段模拟设备产生的电磁环境强度值; ki1和ki2为s和m之间的权值，必须保证二者之和为1。

在干扰场景中，针对对抗装备提出了干扰技术逼真度和干扰战术逼真度，对目标和背景模拟装备，如果需要，也可以提出相关的逼真度要求。

需要说明的是，干扰强度逼真度是针对一次干扰战术过程而言，只有所有干扰战术过程都满足逼真度要求，才能说构建复杂电磁环境对被试武器装备的影响等同于战场复杂电磁环境，或者说构建的复杂电磁

图2　干扰作战过程　

环境逼真于战场复杂电磁环境。

4　结束语

复杂电磁环境的构建通常以数字仿真、半实物仿真和实装设备及其组合的形式来实现，针对被试武器装备感受的复杂电磁环境逼真性问题，本文提出了干扰场景符合性Ω、干扰技术逼真度μ、干扰战术逼真度ν和干扰强度逼真度ρ指标的计算方法。根据作战、训练、试验等不同用途，可以只关心其中某几个指标的逼真性，例如，作战和训练更关心干扰场景和干扰战术逼真性，而科研试验更关心干扰技术和干扰战术逼真性。

实际使用时，复杂电磁环境构建的逼真度往往跟付出成本代价相关联，对逼真度的要求，主要是满足被试对象的使用要求。一般而言，技术越先进、测量精度越高的武器装备，对构建逼真度的要求就越高，具体多少能满足要求，需要工程经验的积累。

参考文献:

［1］金朝，徐忠富，王成威，等．电磁环境模拟构建与逼真度评估［J］．电子信息对抗技术，2015，30(3) : 54－58．

［2］崔积丰，田益明，韩伟．电子装备试验电磁环境构建方法［J］．电子信息对抗技术，2012，27(1) : 60－64．

［3］戎建刚，王鑫，张衡，等．复杂电磁环境的指标体系［J］．航天电子对抗，2013，29(3) : 54－57．

［4］戎建刚，王鑫，魏建宁．威胁电磁环境的分级方法［J］．航天电子对抗，2013，29(6) : 33－36．

［5］戎建刚，唐莽，王鑫，等．战场电磁环境的逼真构建方法［J］．航天电子对抗，2014，30(1) : 24－28．

Assessment index for the realistic construction of complex electromagnetic environment

Rong Jiangang，Wang Xin，Chen Fei，Zha Liping
(No．8511 Research Institute of CASIC，Nanjing 210007，Jiangsu，China)

Abstract:Focus on the complex electromagnetic environment of the weapon equipment，and base on four elements which are jamming scene，jamming technology，jamming tactic，and jamming intensity for the equivalent construction of complex electromagnetic environment，the assessment index and computational method of the jamming scene’s compliance，the jamming technology’s fidelity，the jamming tactic’s fidelity and the jamming intensity’s fidelity have been proposed，which provide the quantitative index for the fidelity evaluation of the complex electromagnetic environment construction．

Key words:complex electromagnetic environment; equivalent simulation; realistic construction; fidelity

作者简介:戎建刚(1963－)，男，研究员，主要研究方向为导弹电子对抗技术。

收稿日期:2015－10－10; 2015－12－30修回。

中图分类号:TN97

文献标识码:A