史軍軍，林 波

（中國人民解放軍69079部隊(duì)博士后科研工作站，新疆 烏魯木齊830013）

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭已發(fā)展到信息化條件下的聯(lián)合作戰(zhàn)階段，戰(zhàn)場空間擴(kuò)展為“陸?？仗祀娋W(wǎng)”六維一體的信息化戰(zhàn)場，戰(zhàn)爭要素大大增加，戰(zhàn)場環(huán)境日趨復(fù)雜多元，這就給部隊(duì)的日常訓(xùn)練提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。對于電子對抗部隊(duì)的訓(xùn)練而言，因難以構(gòu)建貼近于實(shí)戰(zhàn)的訓(xùn)練環(huán)境而存在著“偵無對象、擾無目標(biāo)”的問題。目前，利用實(shí)際裝備和模擬系統(tǒng)相結(jié)合，綜合應(yīng)用分布式仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建虛擬戰(zhàn)場環(huán)境成為了一條切實(shí)可行的選擇，這也是世界各軍事強(qiáng)國的普遍做法［1-6］。本文首先簡要分析了能夠滿足實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練需求的模擬系統(tǒng)應(yīng)該具備的功能，然后從體系結(jié)構(gòu)、控制軟件結(jié)構(gòu)和工作流程等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討，設(shè)計(jì)出了一種新的模擬系統(tǒng)架構(gòu)，為進(jìn)一步研制電子對抗模擬訓(xùn)練系統(tǒng)提供一個(gè)新的思路。

1 模擬系統(tǒng)的功能需求分析

訓(xùn)練模擬系統(tǒng)作為一種軟硬件結(jié)合的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，除了一般模擬系統(tǒng)應(yīng)具備的交互性、可靠性、準(zhǔn)確性、安全性外，逼真性、系統(tǒng)兼容性、可擴(kuò)展性和單平臺多功能等特點(diǎn)，是該訓(xùn)練模擬系統(tǒng)最顯著的特點(diǎn)所在。

從技術(shù)上講，訓(xùn)練模擬系統(tǒng)應(yīng)該具備各種體制雷達(dá)信號的生成功能、多部雷達(dá)交疊信號的模擬能力以及信號環(huán)境復(fù)雜度的定量評估、電磁態(tài)勢的可視化顯控和對數(shù)據(jù)庫的高效管理。另外，作為電子對抗訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，還應(yīng)該具備對訓(xùn)練效果的在線評估和訓(xùn)練記錄的離線分析等功能。

從戰(zhàn)術(shù)需求上講，面向電子對抗部隊(duì)訓(xùn)練的信號環(huán)境模擬系統(tǒng)應(yīng)該具備戰(zhàn)術(shù)想定的編輯、設(shè)置和生成功能，具備管理數(shù)據(jù)生成的控制功能和特定場景方案的回放再現(xiàn)功能。合理的編輯仿真戰(zhàn)術(shù)想定，生成合適的仿真戰(zhàn)術(shù)背景對生成的電磁信號環(huán)境具有重要影響。對此應(yīng)該有清晰的模型予以描述，在本系統(tǒng)中，需要重點(diǎn)考慮的是敵對雙方電子輻射裝備的種類和數(shù)量、敵對雙方輻射源的配置、技戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)、機(jī)動(dòng)情況、用頻規(guī)律、工作體制和樣式、信號特征等。同時(shí)，面向部隊(duì)訓(xùn)練的信號環(huán)境模擬系統(tǒng)應(yīng)該具有信號環(huán)境電磁態(tài)勢的顯示功能，它可以真實(shí)反映信號環(huán)境的變化，對戰(zhàn)場指揮員直觀地把握電磁態(tài)勢、優(yōu)化裝備部署和科學(xué)決策起輔助作用［7］。

2 模擬系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

HLA（High Level Architecture）于1996年8月由美國國防部完成基礎(chǔ)定義，2000年9月正式成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)。HLA 是一個(gè)可重用的用于建立基于分布式仿真部件的軟件架構(gòu)和功能集，支持由不同仿真部件組成的復(fù)雜仿真［8-9］。HLA 體系規(guī)范由規(guī)則（Rules）、對象模板（OMT）、接口規(guī)范說明（Interface Specification）三部分組成。規(guī)則規(guī)范了聯(lián)邦成員應(yīng)遵循的基本原則；對象模板提供了HLA 對象一種更標(biāo)準(zhǔn)格式，描述了聯(lián)邦成員間進(jìn)行交互的共享信息和單個(gè)成員加入時(shí)對其他成員的信息需求，以及它能夠提供給其他聯(lián)邦的信息。其中，聯(lián)邦包含聯(lián)邦成員組成的一個(gè)集合、RTI以及聯(lián)邦成員和RTI的接口三部分，這三部分作為一個(gè)整體以便完成特定的目的。而聯(lián)邦成員是加入到分布式交互仿真虛擬環(huán)境中的計(jì)算機(jī)程序，可以是一臺計(jì)算機(jī)平臺的仿真器、人在回路的模擬器或觀察器和數(shù)據(jù)收集器之類的支持程序。

RTI是HLA 接口規(guī)范的具體實(shí)現(xiàn)，它是基于HLA 仿真的核心部件，是一個(gè)按照HLA 接口規(guī)范開發(fā)的軟件系統(tǒng)，為仿真應(yīng)用提供通用的、相對獨(dú)立的支撐服務(wù)，其功能類似于分布式操作系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)要求，相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 雷達(dá)對抗訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)可以完成性能仿真和模擬訓(xùn)練等功能，主要由教練顯控臺和訓(xùn)練顯控臺兩大部分組成。教練顯控臺由電磁態(tài)勢顯示工作站、數(shù)據(jù)處理與效果評估工作站、視景仿真主工作站、雷達(dá)仿真終端和戰(zhàn)情設(shè)置終端等組成，訓(xùn)練顯控臺是本設(shè)計(jì)的重要部分，也是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的，由雷達(dá)對抗偵察終端和雷達(dá)干擾終端等設(shè)備組成，實(shí)際中可以根據(jù)需要設(shè)置若干臺雷達(dá)對抗偵察和干擾終端。各主要硬件模塊的功能如下：

1）視景仿真主工作站上運(yùn)行的視景驅(qū)動(dòng)開發(fā)軟件Vega，用于大場景仿真。使用MultiGen建立飛機(jī)、導(dǎo)彈、雷達(dá)、偵察機(jī)、干擾機(jī)、地理環(huán)境等的三維模型，并使用Vega驅(qū)動(dòng)這些模型，真實(shí)表現(xiàn)戰(zhàn)場的可視化訓(xùn)練進(jìn)程。

2）戰(zhàn)情設(shè)置終端。以電子地圖為基礎(chǔ)進(jìn)行裝備配置和二維態(tài)勢顯示，完成戰(zhàn)情想定的加載、模型的添加、仿真參數(shù)的設(shè)置、模擬預(yù)定航路顯示、目標(biāo)軌跡顯示等。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要有兩個(gè)功能，一是在進(jìn)行雷達(dá)對抗偵察訓(xùn)練時(shí)，設(shè)置機(jī)載雷達(dá)載體的航跡和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)以及地面雷達(dá)的部署位置；二是在進(jìn)行雷達(dá)干擾訓(xùn)練時(shí)，設(shè)置目標(biāo)（飛機(jī)、導(dǎo)彈等）的飛行航跡和運(yùn)動(dòng)參數(shù)等。

3）雷達(dá)對抗偵察仿真終端。模擬雷達(dá)對抗裝備的天線掃描、參數(shù)設(shè)置、寬帶信號處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊的功能，結(jié)合當(dāng)前工作狀態(tài)和電子戰(zhàn)場景，生成所偵察到的威脅輻射源信息。

4）雷達(dá)干擾終端。模擬雷達(dá)干擾裝備的天線掃描、干擾方式、功率管理和干擾控制指令實(shí)施壓制性干擾或者欺騙性干擾。

5）雷達(dá)仿真終端。模擬加載在飛機(jī)或地面上的雷達(dá)的工作過程，為雷達(dá)對抗偵察提供機(jī)載機(jī)動(dòng)雷達(dá)信號和地面固定雷達(dá)信號，另一方面也為雷達(dá)干擾提供作戰(zhàn)對象，將干擾的效果通過圖形和數(shù)字的形式在仿真終端上體現(xiàn)出來。

6）電磁態(tài)勢顯示工作站。以直觀形象的方式顯示電子作戰(zhàn)效果。

7）顯控臺機(jī)柜?？梢允褂脤?shí)際裝備的顯控臺軟件，對一些接口進(jìn)行必要的修改。提供給操作人員與實(shí)裝的裝備顯控臺完全一致的人機(jī)交互界面。

2.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模擬系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的工程，其結(jié)構(gòu)由戰(zhàn)術(shù)想定、訓(xùn)練模擬控制、教練控制、訓(xùn)練模擬控制、視景仿真、雷達(dá)對抗偵察機(jī)仿真、雷達(dá)干擾機(jī)仿真、雷達(dá)仿真、數(shù)據(jù)處理綜合顯控和效能評估顯示等模塊組成，系統(tǒng)開發(fā)必需的支撐軟件包括Visual C＋＋、HLA 開發(fā)支撐軟件SimBuilder、地理信息系統(tǒng)工具軟件、三維建模軟件MultiGen、視景驅(qū)動(dòng)開發(fā)軟件Vega、數(shù)據(jù)庫前端開發(fā)工具PowerBuilder等。其示意圖如圖2所示。

圖2 雷達(dá)對抗訓(xùn)練模擬系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)通過戰(zhàn)術(shù)想定模塊制作雷達(dá)對抗戰(zhàn)術(shù)想定、作戰(zhàn)目標(biāo)、訓(xùn)練科目等。訓(xùn)練模擬控制模塊為訓(xùn)練人員提供模擬訓(xùn)練的操作控制。教練控制模塊作為模擬系統(tǒng)的總控模塊，完成數(shù)據(jù)的交互、任務(wù)之間的調(diào)度和控制系統(tǒng)各個(gè)模塊的運(yùn)行。視景仿真主要通過調(diào)用特定地域的數(shù)字電子地圖作為作戰(zhàn)背景，設(shè)置不同的戰(zhàn)場環(huán)境。雷達(dá)對抗偵察仿真是在電子對抗場景信息的驅(qū)動(dòng)下，搜索目標(biāo)雷達(dá)信號，提取相應(yīng)的信息。雷達(dá)干擾仿真是在雷達(dá)對抗偵察信息的基礎(chǔ)上，通過偵察信息的引導(dǎo)和顯控臺的控制產(chǎn)生相應(yīng)的電子干擾信號，作用于目標(biāo)雷達(dá)。數(shù)據(jù)處理和綜合顯控主要對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，顯示當(dāng)前的戰(zhàn)場電磁態(tài)勢、偵察結(jié)果和干擾效果等。

2.3 系統(tǒng)的工作流程

模擬系統(tǒng)啟動(dòng)以后，編輯（調(diào)用）相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)想定和訓(xùn)練科目，同時(shí)因?yàn)楸鞠到y(tǒng)主要用于模擬雷達(dá)對抗訓(xùn)練，所以主要提供了雷達(dá)對抗偵察和雷達(dá)干擾的模擬訓(xùn)練過程。電子戰(zhàn)訓(xùn)練人員在戰(zhàn)術(shù)背景和訓(xùn)練科目的指令下，通過顯控臺操作虛擬裝備，完成訓(xùn)練科目設(shè)定的作戰(zhàn)任務(wù)，在線分析作戰(zhàn)人員的裝備操作記錄和戰(zhàn)情處理結(jié)果數(shù)據(jù)，評估訓(xùn)練成績。同時(shí)，這些記錄也可以進(jìn)行離線分析，以便完善訓(xùn)練訓(xùn)練想定。具體流程如圖3所示。

在特定想定的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)行雷達(dá)對抗偵察任務(wù)的訓(xùn)練，需要加載戰(zhàn)場背景數(shù)字地圖和模擬戰(zhàn)場自然環(huán)境，同時(shí)還需要設(shè)置相應(yīng)的雷達(dá)對抗戰(zhàn)情，一方面是地面固定雷達(dá)的設(shè)置，包括部署位置、技戰(zhàn)術(shù)參數(shù)、天線掃描特性等；另一方面是機(jī)載雷達(dá)的設(shè)置，主要包括機(jī)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、機(jī)載設(shè)備的技戰(zhàn)術(shù)參數(shù)等。在此基礎(chǔ)上，通過雷達(dá)對抗偵察顯控模塊的運(yùn)行，訓(xùn)練人員進(jìn)行偵察裝備的模擬操作和戰(zhàn)情的處理，獲得操作事件記錄和目標(biāo)參數(shù)信息記錄，并進(jìn)行偵察結(jié)果的在線評估，如果達(dá)到訓(xùn)練要求就退出系統(tǒng)，否則返回重新運(yùn)行。如果要進(jìn)行雷達(dá)干擾的訓(xùn)練，則在加載數(shù)字地圖、戰(zhàn)場環(huán)境的基礎(chǔ)上，還需要設(shè)置相應(yīng)的雷達(dá)，通過干擾目標(biāo)的選擇、干擾方式和參數(shù)的設(shè)置，可以在雷達(dá)終端體現(xiàn)干擾的效果，其余部分與偵察訓(xùn)練相同。

圖3 雷達(dá)對抗訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的工作流程

需要說明的是，在雷達(dá)對抗偵察訓(xùn)練和雷達(dá)干擾訓(xùn)練中，雷達(dá)對抗戰(zhàn)情設(shè)置所完成的功能是不一樣的。在雷達(dá)對抗偵察訓(xùn)練中，戰(zhàn)情設(shè)置模塊需要在特定地域電子地圖上設(shè)置地面雷達(dá)位置、技戰(zhàn)術(shù)參數(shù)和天線的掃描類型以及機(jī)載雷達(dá)的航跡和相關(guān)參數(shù)。而在雷達(dá)干擾訓(xùn)練中，除了設(shè)置地面雷達(dá)及機(jī)載雷達(dá)的位置和技戰(zhàn)術(shù)參數(shù)以外，還需要為其設(shè)置目標(biāo)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，地面固定雷達(dá)的目標(biāo)是飛機(jī)或者導(dǎo)彈，就需要設(shè)置目標(biāo)的航跡和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，而機(jī)載雷達(dá)的目標(biāo)可以設(shè)置為地面固定目標(biāo)。這樣，通過干擾能量作用于雷達(dá)終端，造成雷達(dá)檢測目標(biāo)概率和跟蹤目標(biāo)精度的降低，從而定量評估干擾的有效性。

3 結(jié)束語

電子對抗戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練涉及到多種實(shí)體裝備、多個(gè)部門、多個(gè)兵種，實(shí)施起來費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。目前，各相關(guān)單位研制了不少相應(yīng)的模擬設(shè)備，但是普遍存在著缺乏相應(yīng)的接口、系統(tǒng)兼容性差、升級更新困難等問題，無法和一體化作戰(zhàn)平臺做到互聯(lián)互通互操作。本文從頂層設(shè)計(jì)的角度，基于HLA 模型架構(gòu)，綜合應(yīng)用系統(tǒng)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可視化建模技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和數(shù)字顯控技術(shù)等知識，對模擬系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)和工作流程提出了一種設(shè)計(jì)思路，可以為電子對抗模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的研制提供參考?！?/p>

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