训练电磁环境构设的威胁度评估

梁桃红 刘正锋 栾伟 殷帅 沈阳

摘要：本文从训练电磁环境构设的重要性入手，详细阐述了现有常用的训练电磁环境复杂度评估和逼真度评估方法，并分析了两种评估方法的局限性，提出了训练电磁环境构设的威胁度评估方法。

关键词：训练电磁环境；威胁度；评估

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）08-0226-03

战场电磁环境可以定义为：在一定的战场空间中对作战有影响的电磁活动、现象及其相关条件的总和[1]。受限于对复杂电磁环境的认知水平和当前还相对较弱的环境构设能力，训练电磁环境与战场电磁环境的一致性问题仍是当前亟待解决的一个重要难题。因此，如何准确地评估训练电磁环境的构设效果，已成为复杂电磁环境研究的一项重要内容。一方面，它可以回答所构设的训练电磁环境的水平问题，另一方面可以通过评估向训练电磁环境构设反馈信息，以提高训练电磁环境构设的效率，构设更加贴近实战的训练电磁环境。

近年来，我军对于训练电磁环境构设与评估的研究深入展开，取得了丰富的理论与实践成果。总的来说，当前研究和使用最多的训练电磁环境的评估标准主要有复杂度评估标准和逼真度评估标准。

训练电磁环境复杂度评估，是通过对训练电磁环境的客观的、共同的、宏观的状态特征进行定量描述的方法，来对整个训练电磁环境进行初步的评估。通常，在不考虑信号样式时，对空间任一点的电磁环境的描述可从“四域”即时域、频域、空域和能域上进行，用时变功率谱密度S（r，t，f）表示。它表示的是任一给定空间位置，在任一时刻、任一频率点，单位面积上在单位时间、单位频率带宽流过的电磁环境能量。当空间位置RO给定时，功率谱密度只是时间与频率的函数，其大小与时间和频率的关系如图1所示。其中，t为时间，f为频率，S为功率谱密度，SO为电磁环境门限，TO为时间占用度，FO为频谱占用度。

依据相关的国家军用标准（文献[2]），对训练电磁环境的复杂度评估采用电磁环境门限（SO）、频谱占用度（FO）、时间占有度（TO）和空间覆盖率（AO）等4个指标作为具体的指标，其具体计算方法参见文献[3]。

1 训练电磁环境逼真度评估

当前，基于逼真度标准训练电磁环境评估的一般方法主要基于装备静态性能指标参数对比分析方法。这种方法存在着局限性。首先，仅从装备性能指标参数的角度进行度量，只能反映出当前用于构设训练电磁环境的模拟装备的能力水平，而并不能准确反映作战运用、频谱控制、电磁对抗等引起的现代战场电磁环境的动态性和不确定性；其次，该方法并不能准确反映出性能指标参数中各指标对训练电磁环境逼真度的影响程度；第三，该方法无法反映装备数量对训练电磁环境逼真度的影响。为解决这个问题，文献[5]基于相似系统理论，视训练电磁环境为实战战场电磁环境的仿真系统，通过评估仿真系统在总体结构和行为水平上能够复现原型系统的程度，即评估仿真系统置信度，来解决训练电磁环境的逼真度评估问题。其主要步骤是：

第一步，建立相似元，确定相似元权重。根据各类辐射源所产生电磁信号类型，将实战战场电磁环境和训练电磁环境抽象为由雷达信号、通信信号、光电信号、雷达干扰信号、通信干扰信号、光电干扰信号等众多要素元组成的两个系统，其中特性相同的组成要素构成相似元。

第二步，计算相似元值。分析各个相似元的特征参数组成并确定特征权重，如相似元“雷达信号”的特征参数包括信号数量、信号强度、信号频率、信号类型、极化方式等，其权重系数分别为d1，d2，d3，d4，d5，且有d1+d2+d3+d4+d5=1。针对某个相似元的各个特征参数，计算训练电磁环境对实战战场电磁环境的比例系数，并按公式（1）计算该相似元值。

其中，qi指第i个相似元的值；dj指该相似元第j个特征参数的权重；cj指训练电磁环境对实战战场电磁环境在该特征参数上的比例系数。

第三步，相似度计算。可根据系统相似度计算公式（2）得出训练电磁环境与战场电磁环境之间的相似度。

其中，q指相似度值；βi指该第i个相似元的权重；qi指第i个相似元值。

第四步，动态过程分析。针对战场电磁环境不断变化的特征，在构设训练电磁环境时，也应当选取作战阶段中几个关键时刻的战场电磁环境作为参考。

2 训练电磁环境威胁度评估

关于训练电磁环境威胁度评估本文有以下三点总体考虑。

（1）应将“受体”对象和训练电磁环境作为威胁度评估对象。其中，“受体”对象指战场环境下己方电子信息系统或设备，主要可分成通信系统、雷达系统、光电系统以及水声系统等。训练电磁环境指训练中综合运用实体装备、模拟器材和虚拟仿真等手段，在“受体”装备位置所生成的模拟战场电磁环境的电磁信号环境。（2）构设的训练电磁环境是否有威胁，取决于“受体”对象的装备效能是否受到训练电磁环境的影响，而评判训练电磁环境的威胁度，需立足训练任务，综合考虑构设训练电磁环境对构成作战能力的所有“受体”装备效能的影响，即以作战能力被压制程度作为评价威胁度的依据。（3）训练电磁环境的构设是一个动态的变化过程，其组成要素和辐射特征随时间、地点、训练需求而变，相应的训练电磁环境威胁度评估也应是一个动态的变化过程，不能简单用某一种或几种典型情况下的威胁度来替代整个过程的威胁度，而应统筹综合分析。

基于上述總体考虑，训练电磁环境威胁度评估可参照以下步骤实施。

第一步：分析作战能力构成要素，确定要素权重。

具体分析达成作战行动所需能力的影响要素，需对参战的电子信息系统进行合理分类，并确定其影响权重。现构成某作战能力的电子信息系统有{T1，T2…Tn}，其权重分别为[w1，w2…wn]，其中0≤wi≤1，=1。

第二步：进一步分析各类电子信息系统的装备组成，确定权重。

不同装备对作战能力的影响权重也不相同，因此，对于构成作战能力的一类电子信息系统Ti，如其装备组成有{Ei1，Ei2…Eim}，经确定各装备权重系数为[wi1，wi2…wim]，则有0≤wij≤1，=1。

第三步： 计算装备效能在训练电磁环境下的压制率。

计算装备效能压制率，应首先确定训练电磁环境中对“受体”装备效能产生影响的辐射源，并使用电子对抗效能评估模型计算干扰条件下的装备效能，这里不再赘述。

第四步：威胁度计算。

对某装备Eij，通过计算获得其装备效能压制率为βij（ 0≤βij≤1），则可按公式（3）计算作战能力在训练电磁环境下的压制率。

第五步：动态过程分析。

训练电磁环境威胁度评估中，对于“受体”装备工作参数和训练电磁环境在时域上不断变化的情况，可首先依据作战进程将所构设的训练电磁环境划分为几个不同的阶段，以阶段中某个或几个典型时刻所对应的威胁度作为阶段的威胁度，然后建立时域上的威胁度变化曲线，如图2所示，根据需要对所构建的训练电磁环境的威胁度进行综合分析。

3 结语

复杂电磁环境下基地训练是提升部队信息化条件下作战能力的重要举措。本文在训练电磁环境构设复杂度和逼真度评估的基础上，提出了基于威胁度标准的评估方法，适应不同训练对象、训练模式、训练课题，对立足现有装备构设满足训练任务需求的、结构完整、功能齐全的训练电磁环境有很大助益。但训练电磁环境构设是一个系统而复杂的问题，从理论到实际构设涉及众多密切相连、相互制约的过程，今后还需结合实践加以不断修正和完善。

参考文献

[1]王汝群.战场电磁环境[M].北京：解放军出版社，2006：08.

[2]中国人民解放军总装备部技术基础管理中心.国军标GJB6520-2008战场电磁环境分类与分级方法[Z].总装备部军标出版发行部，2008.

[3]朱正禧，等.战场电磁环境复杂度评估软件设计与实现[J].电子工程学院学报，2011.30（2）：42-45.

[4]邵国培，刘雅奇，何俊.战场电磁环境的定量描述、模拟构建及复杂度评估[C].中国电子学会电子对抗分会第十六届学术年会论文集.贵阳：中国电子学会电子对抗分会，2009：61-66.

[5]李文鹏，等.基于相似系统理论的训练电磁环境逼真度評估[J].指挥控制与仿真，2014，36（4）：94-98.

[6]陈行勇等.战场电磁环境复杂性定量分析研究综述[J].电子信息对抗技术，2010，25（4）：44-51.