安 紅

(電子信息控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610036)

0 引言

近年來，國內(nèi)外在雷達(dá)電子戰(zhàn)領(lǐng)域內(nèi)的系統(tǒng)仿真技術(shù)研究主要是圍繞電子信息武器裝備全壽命周期開展的。這種面向武器裝備全壽命周期的軍用仿真技術(shù)，實(shí)際上是美國國防部在20世紀(jì)90年代中期就率先提出的基于仿真的武器系統(tǒng)采辦思想的核心技術(shù)，也就是充分利用系統(tǒng)仿真試驗(yàn)對新型武器系統(tǒng)的采辦全過程(全壽命周期)進(jìn)行研究，包括需求定義、方案論證、演示與驗(yàn)證、研制與投產(chǎn)、性能測試、裝備使用、后勤保障等各個(gè)階段。由于在武器裝備采辦的不同階段需要關(guān)注的重點(diǎn)不同，所以可根據(jù)各個(gè)階段的不同特點(diǎn)，采用不同的仿真技術(shù)和方法來構(gòu)建仿真模型和仿真系統(tǒng)。在雷達(dá)電子戰(zhàn)裝備全壽命周期中，有的階段側(cè)重于對裝備性能的建模，仿真研究的目的是對裝備系統(tǒng)功能及性能的檢驗(yàn)和評(píng)估，有的階段則側(cè)重于對裝備作戰(zhàn)行動(dòng)和作戰(zhàn)過程的建模，仿真研究關(guān)注的重點(diǎn)是裝備系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力或由裝備平臺(tái)構(gòu)成的裝備體系對整個(gè)作戰(zhàn)過程及作戰(zhàn)結(jié)果的影響程度，因此從裝備建模的角度來看，前者要求對實(shí)際裝備信息處理過程進(jìn)行詳細(xì)建模，盡可能體現(xiàn)組成裝備的各個(gè)關(guān)鍵模塊性能對整個(gè)裝備系統(tǒng)性能的影響以及裝備系統(tǒng)內(nèi)部信息處理和外部信息交互的邏輯性，建立的是基于裝備系統(tǒng)性能的信號(hào)級(jí)模型；而后者通常不涉及裝備系統(tǒng)內(nèi)部信息處理的詳細(xì)細(xì)節(jié)，仿真模型具有高度的抽象性，建立的是基于裝備作戰(zhàn)能力的功能級(jí)模型。本文主要闡述了針對雷達(dá)、電子戰(zhàn)裝備全壽命周期中的五個(gè)重要階段(即立項(xiàng)論證階段、方案論證階段、裝備研制階段、裝備使用階段、系統(tǒng)使用階段)特點(diǎn)開展的系統(tǒng)仿真技術(shù)研究工作。

1 面向裝備能力需求分解及技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)論證的仿真

在新型武器裝備立項(xiàng)論證階段，通常要完成對裝備作戰(zhàn)能力需求的定義以及對裝備關(guān)鍵技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)的確立。過去很長一段時(shí)間內(nèi)，這兩項(xiàng)工作主要是依據(jù)以往的裝備研制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡單的分析計(jì)算來完成的，但這樣分解出來的裝備作戰(zhàn)能力與未來實(shí)際戰(zhàn)場環(huán)境對裝備要求的作戰(zhàn)能力未必匹配，而且以這種方式確定的裝備技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)也往往存在著諸多問題，不是指標(biāo)要求過高，導(dǎo)致資源浪費(fèi)或技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)，就是指標(biāo)過低，難以滿足實(shí)戰(zhàn)要求，所以非常需要一種科學(xué)而合理的分析手段來輔助裝備論證人員完成裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)能力需求分解及技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)論證工作。從近年來國內(nèi)外在新型武器裝備立項(xiàng)論證階段使用仿真手段進(jìn)行輔助分析的成效來看，利用數(shù)字仿真技術(shù)構(gòu)建仿真模型開展仿真試驗(yàn)研究是一條切實(shí)可行且靈活便捷的有效途徑。

在面向裝備系統(tǒng)能力需求分解及技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)論證的數(shù)字仿真中，對雷達(dá)、雷達(dá)對抗裝備的系統(tǒng)建模主要以雷達(dá)距離方程、雷達(dá)干擾方程為理論基礎(chǔ)，結(jié)合雷達(dá)、雷達(dá)對抗裝備及其作戰(zhàn)對象的自身特點(diǎn)，并在對某些作戰(zhàn)條件做出假設(shè)的前提下，建立雷達(dá)、雷達(dá)對抗裝備的系統(tǒng)級(jí)功能模型，進(jìn)而在能量對抗層次上對裝備系統(tǒng)技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)進(jìn)行仿真分析。例如，通過對空中預(yù)警機(jī)雷達(dá)實(shí)施地面分布式干擾的仿真試驗(yàn)研究，可以找到地面干擾站個(gè)數(shù)、干擾功率量值與對預(yù)警機(jī)雷達(dá)產(chǎn)生壓制效果之間的定量關(guān)系并確定最佳匹配值，以避免因干擾站個(gè)數(shù)過多而造成的資源浪費(fèi)或因干擾功率過大而帶來的研制難度或研制成本的上升。在該仿真試驗(yàn)研究中，為實(shí)現(xiàn)對預(yù)警機(jī)雷達(dá)目標(biāo)探測過程的仿真，可以建立雷達(dá)系統(tǒng)功能級(jí)仿真流程，如圖1所示。

由圖1中可見，對雷達(dá)的目標(biāo)探測功能進(jìn)行仿真，首先在給定的作戰(zhàn)場景條件下，計(jì)算雷達(dá)與探測目標(biāo)(干擾條件下還要考慮干擾機(jī)平臺(tái)目標(biāo))的相對空間位置關(guān)系，然后根據(jù)雷達(dá)方程，得到給定條件下的信噪比或信雜比、信干比，并依據(jù)對目標(biāo)及干擾起伏特性的假設(shè)，利用雷達(dá)的目標(biāo)檢測曲線圖或目標(biāo)檢測經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出目標(biāo)檢測概率，并由此推斷雷達(dá)能否發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。此外也可以根據(jù)仿真應(yīng)用需求，對圖1所示的仿真流程進(jìn)行適當(dāng)簡化，將由雷達(dá)距離方程計(jì)算得到的目標(biāo)檢測信噪比與通過雷達(dá)檢測曲線確定的檢測門限(即有效可檢測性因子)進(jìn)行比較，若小于檢測門限則推斷雷達(dá)沒有發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，若大于或等于檢測門限則推斷雷達(dá)可發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。在實(shí)際的仿真場景中，雷達(dá)與要探測的目標(biāo)之間必然存在著空間交會(huì)的幾何關(guān)系，而且這種幾何關(guān)系是隨著時(shí)間在不斷變化的，另外雷達(dá)天線也在不斷地對探測空域進(jìn)行著掃描，所以對雷達(dá)目標(biāo)探測功能的仿真必然是一個(gè)動(dòng)態(tài)的仿真過程。

2 面向裝備方案設(shè)計(jì)優(yōu)化及關(guān)鍵技術(shù)機(jī)理研究的仿真

在新型武器裝備方案論證階段，設(shè)計(jì)師最關(guān)注的問題是系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和裝備研制所涉及的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。以雷達(dá)對抗裝備為例，由于各種新體制雷達(dá)的相繼出現(xiàn)，加之愈來愈先進(jìn)的雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)，雷達(dá)對抗領(lǐng)域面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此各種新體制雷達(dá)干擾技術(shù)已成為國內(nèi)外電子戰(zhàn)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，也相繼提出了很多新的干擾樣式和干擾方法，但這些干擾技術(shù)和干擾方法的有效性以及在實(shí)際使用過程中可能存在的邊界條件，在沒有經(jīng)過仿真驗(yàn)證或?qū)嵺`檢驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)師往往會(huì)心存疑慮，難以抉擇。如果在裝備系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)階段，通過仿真的方法對擬采用的干擾技術(shù)在干擾對象(例如典型威脅雷達(dá))的各種工作狀態(tài)及抗干擾模式下進(jìn)行干擾有效性的仿真驗(yàn)證，勢必會(huì)降低設(shè)計(jì)師在確定系統(tǒng)方案時(shí)的盲目性，提高系統(tǒng)方案的合理性。

面向裝備系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化及關(guān)鍵技術(shù)機(jī)理研究的仿真是基于裝備系統(tǒng)實(shí)際性能的仿真，由于對仿真模型解算的實(shí)時(shí)性要求不高，通常采用信號(hào)級(jí)數(shù)字仿真技術(shù)。仿真的目的是對雷達(dá)系統(tǒng)所采用的抗干擾技術(shù)或雷達(dá)對抗裝備所采用的干擾技術(shù)和實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行有效性分析和評(píng)估，幫助設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)問題、改進(jìn)設(shè)計(jì)。仿真過程實(shí)際上是對雷達(dá)、雷達(dá)對抗裝備等電子信息裝備信息處理及信息交互模型的動(dòng)態(tài)解算過程，即模擬了電子信息裝備的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)對信號(hào)/數(shù)據(jù)的處理過程。這里以對雷達(dá)系統(tǒng)信號(hào)接收處理過程進(jìn)行信號(hào)級(jí)數(shù)字建模仿真為例，首先要深入分析典型體制雷達(dá)系統(tǒng)組成、工作流程、關(guān)鍵處理算法及主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，然后在此基礎(chǔ)上圍繞雷達(dá)天線、接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)、數(shù)據(jù)處理機(jī)、終端顯示器和系統(tǒng)控制器的基本信息處理過程，根據(jù)實(shí)際被仿真雷達(dá)的典型技術(shù)體制特點(diǎn)，按照信號(hào)/數(shù)據(jù)處理的過程提取相應(yīng)的仿真模型結(jié)構(gòu)，建立如圖2所示的雷達(dá)系統(tǒng)信號(hào)級(jí)仿真流程，以實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)系統(tǒng)回波信號(hào)接收處理與目標(biāo)檢測跟蹤全過程的仿真。

由圖2可見，雷達(dá)系統(tǒng)的信號(hào)級(jí)仿真較功能級(jí)仿真實(shí)現(xiàn)起來復(fù)雜，需要產(chǎn)生包括目標(biāo)回波信號(hào)、雜波信號(hào)、熱噪聲信號(hào)在內(nèi)的復(fù)雜信號(hào)環(huán)境，同時(shí)還涉及雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜的信號(hào)/數(shù)據(jù)處理過程仿真，仿真運(yùn)算的數(shù)據(jù)量很大。圖2中所示的一些仿真模型，特別是雷達(dá)信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理、資源調(diào)度算法模型應(yīng)盡可能采用實(shí)際雷達(dá)系統(tǒng)中的相應(yīng)處理算法，而對于雷達(dá)天線、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)等射頻前端的仿真，考慮到計(jì)算機(jī)處理能力和仿真的主要目標(biāo)，可采用簡化方式。也就是說雖然信號(hào)環(huán)境的模擬不是在射頻上進(jìn)行，而是在一定中頻上實(shí)現(xiàn)，但要將射頻前端的誤差影響添加到雷達(dá)發(fā)射信號(hào)和雷達(dá)接收信號(hào)中去，對雷達(dá)天線的仿真應(yīng)盡量采用實(shí)測天線方向圖數(shù)據(jù)擬合方式，同時(shí)考慮信號(hào)在空間的距離傳輸延遲和接收機(jī)處理等響應(yīng)時(shí)間，而且電磁信號(hào)的空間傳播模型應(yīng)基于射頻建立，這樣可大大簡化建模的難度和仿真的運(yùn)算量。

3 面向裝備系統(tǒng)性能測試與評(píng)估的仿真

在實(shí)際裝備或裝備樣機(jī)研制完成后，對裝備系統(tǒng)性能的測試與評(píng)估一般采用外場試驗(yàn)的方式進(jìn)行。為了對裝備的整體性能進(jìn)行全面檢驗(yàn)，這樣的外場試驗(yàn)通常需要反復(fù)多次，不但要耗費(fèi)大量的人力、物力與財(cái)力，而且還受客觀條件的限制，試驗(yàn)場景往往不能太復(fù)雜，同時(shí)也帶來通過大批量試驗(yàn)獲取統(tǒng)計(jì)性數(shù)據(jù)相對比較困難的問題。另外，由于在外場試驗(yàn)前，裝備研制人員只能利用資源有限的測試儀器對裝備系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測試，而對裝備與實(shí)際作戰(zhàn)有關(guān)的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)則難以進(jìn)行檢測，所以對裝備在實(shí)際戰(zhàn)場環(huán)境中的有效性往往心中沒底。如果在外場試驗(yàn)前，能夠利用仿真手段對裝備系統(tǒng)反復(fù)進(jìn)行多次試驗(yàn)，不但能對裝備系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行比較全面的測試，還能對裝備的有效性進(jìn)行檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝備系統(tǒng)存在的問題，而且還可以通過錄取大量的仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法比較方便地得到與裝備性能相關(guān)的統(tǒng)計(jì)性指標(biāo)。

面向裝備系統(tǒng)性能測試與評(píng)估的仿真通常采用半實(shí)物仿真技術(shù)來構(gòu)建內(nèi)場試驗(yàn)室(即半實(shí)物仿真系統(tǒng))，不僅能有效彌補(bǔ)外場試驗(yàn)的上述不足，而且試驗(yàn)過程及試驗(yàn)場景可控、試驗(yàn)的重復(fù)性好，能獲得比較全面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。按照射頻信號(hào)接入被測設(shè)備的方式，這類半實(shí)物仿真系統(tǒng)主要分為輻射式和注入式兩類。輻射式仿真系統(tǒng)將產(chǎn)生的射頻信號(hào)通過天饋系統(tǒng)向空間輻射，被測設(shè)備通過其天線接收這些信號(hào)，因而能夠檢驗(yàn)包括天線在內(nèi)的整個(gè)被測設(shè)備的性能指標(biāo)，具有較高的逼真度，但需要建立微波暗室，仿真系統(tǒng)造價(jià)很高。注入式仿真系統(tǒng)將產(chǎn)生的射頻信號(hào)不經(jīng)天線輻射而直接通過射頻電纜送入被測設(shè)備相關(guān)輸入點(diǎn)上，同時(shí)還模擬了被測設(shè)備的天線特性和電磁信號(hào)的空間傳播特性，因而具有使用方便、無需微波暗室等優(yōu)點(diǎn)，但逼真度稍遜于輻射式仿真系統(tǒng)，而且仿真系統(tǒng)的構(gòu)建也更復(fù)雜。

這里以用于雷達(dá)對抗裝備系統(tǒng)性能測試與評(píng)估的仿真應(yīng)用為例，為了能全面評(píng)估雷達(dá)對抗裝備的系統(tǒng)性能和作戰(zhàn)效能，需要構(gòu)建如圖3所示的注入式雷達(dá)電子戰(zhàn)半實(shí)物閉環(huán)仿真系統(tǒng)。仿真系統(tǒng)由復(fù)雜電磁環(huán)境模擬器、通用雷達(dá)模擬器、仿真數(shù)據(jù)分析器(即效能分析評(píng)估單元)和被測的雷達(dá)對抗裝備(或原理樣機(jī))組成閉合回路，通過定制雷達(dá)對抗仿真試驗(yàn)場景并驅(qū)動(dòng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行，不僅能夠檢驗(yàn)雷達(dá)對抗裝備對復(fù)雜電磁信號(hào)環(huán)境的偵察處理能力，還可以評(píng)估雷達(dá)對抗裝備對典型體制雷達(dá)系統(tǒng)的干擾效果。通過仿真試驗(yàn)，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝備系統(tǒng)在性能、操作使用等方面的不足，進(jìn)而提出改進(jìn)建議。

圖3中，被測設(shè)備是實(shí)際的雷達(dá)對抗裝備或原理樣機(jī)。數(shù)字場景仿真器和仿真數(shù)據(jù)分析器由計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，是半實(shí)物仿真系統(tǒng)的純數(shù)字部分。復(fù)雜電磁環(huán)境模擬器、雷達(dá)對抗裝備接收天線模擬器、通用雷達(dá)模擬器和目標(biāo)回波模擬器，既有射頻/中頻/視頻信號(hào)發(fā)射接收處理硬件，也有由嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)的信號(hào)處理及數(shù)據(jù)處理的功能模塊，是半實(shí)物仿真系統(tǒng)的模擬數(shù)字混合部分。仿真系統(tǒng)根據(jù)數(shù)字場景仿真器生成的仿真場景數(shù)據(jù)，控制復(fù)雜電磁環(huán)境模擬器和通用雷達(dá)模擬器生成雷達(dá)射頻信號(hào)，被測雷達(dá)對抗裝備的電子支援偵察(ESM)單元對雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行偵收處理后，控制電子干擾(ECM)單元產(chǎn)生干擾射頻信號(hào)，通過射頻電纜直接注入到通用雷達(dá)模擬器接收單元，雷達(dá)受干擾后的響應(yīng)，一方面可以通過雷達(dá)模擬器顯示終端直觀感受到，另一方面也可以利用仿真數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記錄功能，由仿真數(shù)據(jù)分析器進(jìn)行定量評(píng)估。在定量評(píng)估中，對“干擾”或“抗干擾”的效果，可采用“干信比”來描述，用什么樣的干擾樣式，需要多大的干擾壓制系數(shù)，用什么樣的抗干擾措施，可使干擾壓制系數(shù)增加。

4 面向裝備系統(tǒng)操作訓(xùn)練及作戰(zhàn)使用的仿真

過去對裝備操作人員的使用訓(xùn)練主要在實(shí)裝上進(jìn)行，所以這種訓(xùn)練通常是在裝備交付部隊(duì)后才開始的。如果由于某些原因延誤了裝備的交付期限，或者出現(xiàn)裝備少、人員多、現(xiàn)場訓(xùn)練困難、操作條件受限等諸多問題，都會(huì)對裝備操作人員的培訓(xùn)周期和培訓(xùn)質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。因此隨著仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，目前國內(nèi)外越來越重視利用仿真手段構(gòu)建裝備訓(xùn)練環(huán)境進(jìn)行人員培訓(xùn)的各種能力建設(shè)。特別是如果能在研制裝備的同時(shí)也研制相應(yīng)的裝備訓(xùn)練模擬器，不僅能對軍事院校學(xué)員或者部隊(duì)官兵提供裝備使用培訓(xùn)的雙重感受，還同時(shí)解決了培訓(xùn)場地、培訓(xùn)周期和培訓(xùn)條件受限的問題。

任何一種電子信息裝備都需要研究其最佳的戰(zhàn)術(shù)使用方法，使其在特定的戰(zhàn)場環(huán)境下發(fā)揮最大的作戰(zhàn)效能。以往對裝備的戰(zhàn)術(shù)使用優(yōu)化總是通過實(shí)戰(zhàn)演習(xí)的方式進(jìn)行，但這種方式易受環(huán)境制約，演練的規(guī)模和數(shù)量往往受限，而且安全性、保密性也較差。近年來隨著科技的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸成熟，通過建立高逼真的裝備作戰(zhàn)訓(xùn)練模擬器，不僅可以進(jìn)行武器裝備的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)化研究，還可以提高操作人員的裝備使用水平。

由于面向裝備系統(tǒng)操作訓(xùn)練及作戰(zhàn)使用的仿真通常有實(shí)時(shí)性要求，而且強(qiáng)調(diào)受訓(xùn)人員有身臨其境之感，因此這類訓(xùn)練模擬器的核心功能大多采用功能級(jí)仿真技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，原因是功能級(jí)仿真模型運(yùn)算速度快、運(yùn)算效率高，容易滿足實(shí)時(shí)性要求，而且目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形圖像處理技術(shù)、三維視景仿真技術(shù)等仿真支撐技術(shù)的飛速發(fā)展以及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言的不斷進(jìn)步，為裝備訓(xùn)練模擬器的研制提供了充足的外部環(huán)境。這里以飛行員訓(xùn)練模擬器為例，如圖4所示。飛行員訓(xùn)練模擬器屬于人在回路的仿真系統(tǒng)，這是因?yàn)轱w行員在飛機(jī)座艙內(nèi)對各種設(shè)備(仿真設(shè)備+實(shí)際設(shè)備)的操作是關(guān)鍵因素。

圖4中，飛機(jī)座艙要按照實(shí)際型號(hào)飛機(jī)座艙進(jìn)行1∶1設(shè)計(jì)，座艙內(nèi)各種儀器儀表的顯示也要與實(shí)際的完全一樣，飛機(jī)操縱桿等機(jī)械設(shè)備可采用實(shí)際設(shè)備，飛行員所看到的場景采用三維視景仿真技術(shù)以達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸感。而對飛機(jī)搭載的雷達(dá)、通信電臺(tái)、電子戰(zhàn)設(shè)備等航空電子設(shè)備，則采用數(shù)字仿真技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對各類電子設(shè)備的功能級(jí)仿真，例如機(jī)載火控雷達(dá)對作戰(zhàn)空域內(nèi)的目標(biāo)檢測與跟蹤過程的功能級(jí)仿真，雷達(dá)告警接收機(jī)對作戰(zhàn)空域內(nèi)威脅雷達(dá)偵收處理及告警過程的功能級(jí)仿真等。

5 面向裝備系統(tǒng)體系作戰(zhàn)效能評(píng)估及作戰(zhàn)演練的仿真

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，作戰(zhàn)雙方的對抗已不再是單一裝備間的對抗，而是裝備體系間的對抗，是由各種作戰(zhàn)力量組成的系統(tǒng)整體對抗，其核心是網(wǎng)絡(luò)化的信息系統(tǒng)和電子信息裝備。由于現(xiàn)代戰(zhàn)場電磁環(huán)境的復(fù)雜性和電子信息武器裝備對電磁頻譜空間的依賴性，依靠有限的實(shí)戰(zhàn)演習(xí)難以完成對電子信息裝備及其裝備體系在作戰(zhàn)中的實(shí)際效能和各種電子信息裝備平臺(tái)間協(xié)同作戰(zhàn)能力的綜合評(píng)判，而且實(shí)戰(zhàn)演習(xí)具有耗時(shí)長、費(fèi)用高、保密性差、易受環(huán)境制約、試驗(yàn)結(jié)果不可重復(fù)等明顯缺陷。因此近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬戰(zhàn)場的概念應(yīng)運(yùn)而生，利用仿真技術(shù)建立逼真的虛擬戰(zhàn)場環(huán)境來進(jìn)行裝備體系作戰(zhàn)效能評(píng)估和作戰(zhàn)演練研究是一條切實(shí)可行且靈活便捷的技術(shù)途徑。

面向裝備系統(tǒng)體系作戰(zhàn)效能評(píng)估及作戰(zhàn)演練的仿真系統(tǒng)通常是一個(gè)規(guī)模和結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜的系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)或超實(shí)時(shí)仿真要求。在這類典型的作戰(zhàn)場景中，某種武器裝備，例如雷達(dá)、電子戰(zhàn)裝備等，只是整個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)中一個(gè)很小的組成部分，為了保證仿真系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)性及仿真運(yùn)行的速度和效率，對武器裝備一般采用抽象建模方法來建立粗粒度的功能級(jí)仿真模型，即通過理論分析建立數(shù)學(xué)模型，或利用實(shí)戰(zhàn)演練、外場試驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立統(tǒng)計(jì)模型。從截止到目前國內(nèi)外已建立的用于裝備體系作戰(zhàn)效能評(píng)估或裝備作戰(zhàn)演練的仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)看，幾乎全部都采用了分布式仿真結(jié)構(gòu)，如圖5所示。仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，從二十世紀(jì)八十年代末九十年代初的異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)互連的分布式交互仿真DIS、聚合級(jí)仿真協(xié)議ALSP，發(fā)展到目前大量使用的通用技術(shù)框架的高層體系結(jié)構(gòu)HLA，使仿真模型和仿真應(yīng)用具有良好的可重用性和互操作性，避免因仿真模型重復(fù)開發(fā)和仿真系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)而帶來研制費(fèi)用的急劇增長，極大地促進(jìn)了仿真系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)范性、開放性，以及仿真系統(tǒng)間的互聯(lián)、互通、互操作性。

以作戰(zhàn)演練仿真應(yīng)用為例，首先可通過綜合應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界與作戰(zhàn)演練仿真所構(gòu)建的虛擬世界的有機(jī)融合，進(jìn)而帶給受訓(xùn)人員以強(qiáng)烈的沉浸感。其次，為了幫助受訓(xùn)人員理解不同的軍事組織及其系統(tǒng)是如何進(jìn)行協(xié)同的，需要把數(shù)據(jù)、人員、真實(shí)的或模擬的武器系統(tǒng)與自動(dòng)化指揮系統(tǒng)(C4ISR)連成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真試驗(yàn)，這種集實(shí)況仿真、虛擬仿

真、構(gòu)造仿真于一體的LVC仿真能力已成為目前作戰(zhàn)演練仿真的一個(gè)主要目標(biāo)。例如，2016年6月，羅克韋爾·科林斯公司將分別位于法國、英國和美國的訓(xùn)練模擬器與真實(shí)飛機(jī)相聯(lián)，讓不同地理位置和不同作戰(zhàn)平臺(tái)上的作戰(zhàn)人員同時(shí)進(jìn)行訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了LVC仿真訓(xùn)練在關(guān)鍵場景下的互操作能力，使基于LVC的仿真訓(xùn)練達(dá)到了一個(gè)新的高度。由此可見，作戰(zhàn)演練仿真是建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的，通過把分散在不同地點(diǎn)上的軟硬件設(shè)備及有關(guān)人員聯(lián)系起來，形成一個(gè)在時(shí)間和空間上互相耦合，同時(shí)共享一個(gè)人工合成的包括多個(gè)武器平臺(tái)的綜合虛擬作戰(zhàn)環(huán)境而進(jìn)行的體系對抗作戰(zhàn)仿真。需要注意的是，對這類復(fù)雜大系統(tǒng)的仿真，雖然對其中涉及到的武器裝備仿真通常采用的是功能級(jí)仿真模型，但是功能級(jí)模型需要不斷利用裝備實(shí)戰(zhàn)演練數(shù)據(jù)、裝備外場試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和迭代完善，同時(shí)結(jié)合裝備信號(hào)級(jí)仿真試驗(yàn)結(jié)果來持續(xù)提高功能級(jí)模型的逼真度。

6 結(jié)束語

隨著仿真技術(shù)的進(jìn)步，特別是高性能電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和迅猛發(fā)展，仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷在深度和廣度上擴(kuò)展。仿真技術(shù)不僅僅服務(wù)于武器裝備研制的某一階段，還擴(kuò)大到服務(wù)于裝備型號(hào)研制的全過程；仿真技術(shù)不但能應(yīng)用于獨(dú)立的單個(gè)系統(tǒng)，也能應(yīng)用于由多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，重視并應(yīng)用仿真技術(shù)所帶來的成效是有目共睹的，已成為現(xiàn)代武器裝備發(fā)展的重要推動(dòng)力?！?/p>

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