程 翔，王 軒

(海軍裝備部駐揚(yáng)州地區(qū)軍代室，江蘇 揚(yáng)州 225101)

0 引 言

以海灣戰(zhàn)爭為標(biāo)志，大規(guī)模武裝沖突正式進(jìn)入現(xiàn)代戰(zhàn)爭模式。高度信息化的武器裝備和作戰(zhàn)行動(dòng)更加依賴于電磁信號(hào)，也不可避免地受到復(fù)雜電磁環(huán)境的影響：首先，復(fù)雜電磁環(huán)境會(huì)制約信息化武器裝備效能的發(fā)揮；其次，復(fù)雜電磁環(huán)境會(huì)影響信息化系統(tǒng)整體作戰(zhàn)的實(shí)效性；最后，復(fù)雜電磁環(huán)境會(huì)影響戰(zhàn)斗行動(dòng)的實(shí)效性。為了使信息化武器系統(tǒng)和作戰(zhàn)行動(dòng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下充分發(fā)揮效能及戰(zhàn)斗實(shí)效性，需對復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建方法及該環(huán)境下武器裝備作戰(zhàn)效能評(píng)估進(jìn)行深入研究分析，從而以針對性的設(shè)計(jì)來增強(qiáng)電子武器裝備的環(huán)境適應(yīng)性能。本文從復(fù)雜電磁環(huán)境國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，對復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估的發(fā)展趨勢、特點(diǎn)進(jìn)行了概述性的介紹和構(gòu)想。

1 復(fù)雜電磁環(huán)境的定義

1.1 美軍定義

按照美軍定義，戰(zhàn)場電磁環(huán)境是軍隊(duì)、系統(tǒng)或者平臺(tái)在指定作戰(zhàn)環(huán)境中執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)可能遇到的，在不同頻段輻射或傳導(dǎo)條件下的電磁發(fā)射體功率與時(shí)間分布的綜合作用結(jié)果。它是電磁干擾、電磁脈沖、電磁輻射對人員、軍械與揮發(fā)性材料危害的總和?？梢钥闯?，美軍基于電磁環(huán)境效應(yīng)來看待電磁環(huán)境對武器裝備作戰(zhàn)能力的影響，其關(guān)注的焦點(diǎn)是武器裝備的作戰(zhàn)能力。結(jié)合美軍《裝備作戰(zhàn)適應(yīng)性試驗(yàn)與評(píng)估指南》，美軍在裝備作戰(zhàn)適用性試驗(yàn)中考核武器裝備作戰(zhàn)能力受到電磁環(huán)境效應(yīng)影響的程度。

根據(jù)美軍標(biāo)電磁環(huán)境效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-464C《系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)要求》的描述，電磁環(huán)境區(qū)分不同條件、不同場合。不同條件的電磁環(huán)境組成如圖1所示。

圖1 不同條件的電磁環(huán)境

不同場合的電磁環(huán)境主要針對各種典型軍事行動(dòng)，具體主要包括6類典型外部射頻電磁環(huán)境電平，如圖2所示。

圖2 不同場合的電磁環(huán)境

復(fù)雜電磁環(huán)境從特性研究、性能仿真和構(gòu)建產(chǎn)生入手，圍繞電磁兼容設(shè)計(jì)、電磁防護(hù)設(shè)計(jì)、武器性能測試評(píng)估和戰(zhàn)場模擬訓(xùn)練。電磁環(huán)境效應(yīng)研究內(nèi)容如圖3所示。

圖3 電磁環(huán)境效應(yīng)研究內(nèi)容

MIL-STD-464C《系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)要求》是美軍電磁環(huán)境方面的橫向主要標(biāo)準(zhǔn)之一，而在縱向方面，美軍的主要標(biāo)準(zhǔn)是MIL-HDBK-235C《軍事行動(dòng)電磁環(huán)境剖面》。該標(biāo)準(zhǔn)共有10個(gè)分冊，是美軍國防部從不同戰(zhàn)斗部發(fā)布的軍事行動(dòng)電磁環(huán)境手冊，這些手冊均為限制發(fā)布或機(jī)密文件[1]。

另外，美軍電磁環(huán)境效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系中的主要管理指令有DoDD 5000.1(國防采辦系統(tǒng))、DoDD 5000.2(國防采辦系統(tǒng)運(yùn)行)和DoDD 3222.3(國防部電磁環(huán)境效應(yīng)綱要)[2]。

1.2 我軍定義

我軍在GJB 6130-2007中給出了復(fù)雜電磁環(huán)境的定義：復(fù)雜電磁環(huán)境是指在一定的空域、時(shí)域、頻域和功率域上，多種電磁信號(hào)同時(shí)存在，對武器裝備運(yùn)用和作戰(zhàn)行動(dòng)產(chǎn)生一定影響的電磁環(huán)境。根據(jù)以上定義，復(fù)雜電磁環(huán)境的主要組成為交戰(zhàn)雙方在對抗過程中武器裝備作戰(zhàn)時(shí)產(chǎn)生的電磁信號(hào)[3]。

我軍在GJB 6520-2008中對戰(zhàn)場電磁環(huán)境進(jìn)行了分類與分級(jí)：分別從輻射信號(hào)類型、受影響的電子信息系統(tǒng)類型和電磁環(huán)境信號(hào)復(fù)雜度等級(jí)三個(gè)維度進(jìn)行戰(zhàn)場電磁環(huán)境分類；依據(jù)頻譜占用度(FO)、時(shí)間占有度(TO)和空間覆蓋率(SO)三個(gè)指標(biāo)對戰(zhàn)場電磁環(huán)境進(jìn)行分級(jí)，將戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度分為簡單電磁環(huán)境、輕度復(fù)雜電磁環(huán)境、中度復(fù)雜電磁環(huán)境和重度復(fù)雜電磁環(huán)境四個(gè)等級(jí)[4]，如表1所示。

表1 戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

該標(biāo)準(zhǔn)從頻域、時(shí)域和空域三個(gè)維度對戰(zhàn)場電磁環(huán)境進(jìn)行了量化分析，給出了戰(zhàn)場電磁環(huán)境分級(jí)時(shí)的計(jì)算方法。

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外現(xiàn)狀分析

國外針對復(fù)雜電磁環(huán)境的研究較早，且十分重視面向雷達(dá)對抗戰(zhàn)場復(fù)雜電磁干擾的效能評(píng)估研究，針對雷達(dá)抗干擾效能評(píng)估方面提出了以功率準(zhǔn)則、信息準(zhǔn)則、概率準(zhǔn)則、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則(效率準(zhǔn)則)等為代表的評(píng)估準(zhǔn)則，并建立了由抗干擾改善因子、抗干擾能力度量、壓制系數(shù)、自衛(wèi)距離、抗干擾品質(zhì)因子等評(píng)估指標(biāo)體系。

上世紀(jì)七十年代起，國外研究人員通過試驗(yàn)對雷達(dá)及電子戰(zhàn)等各型武器裝備進(jìn)行仿真建模，建立了數(shù)學(xué)模型。到九十年代初，以美英為代表的北約發(fā)達(dá)國家已初步實(shí)現(xiàn)了對雷達(dá)/電子戰(zhàn)設(shè)計(jì)、干擾/抗干擾分析的計(jì)算機(jī)仿真。

目前，除了干擾/抗干擾效能評(píng)估方法，國外對復(fù)雜電磁環(huán)境領(lǐng)域的研究還聚焦到整個(gè)體系的對抗上。將電子武器裝備置于實(shí)際使用環(huán)境下，對電子武器裝備的復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行更加系統(tǒng)和精確的評(píng)估。美俄等軍事發(fā)達(dá)國家均已開展電子偵察-干擾-抗干擾試驗(yàn)的閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)研究。美國等少數(shù)國家已建成先進(jìn)的裝備干擾/抗干擾效能評(píng)估試驗(yàn)體系，有效支撐電子武器裝備的研制與作戰(zhàn)使用。為了完成復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建，美國等發(fā)達(dá)國家也較早地開展了內(nèi)場仿真試驗(yàn)條件建設(shè)及大型外場試驗(yàn)條件建設(shè)與改進(jìn)等一系列工作，建成了由國防部主導(dǎo)的國家靶場和軍工巨頭使用的試驗(yàn)場組成的電子戰(zhàn)裝備試驗(yàn)體系。

根據(jù)公開報(bào)道，以北約為代表的西方軍事強(qiáng)國在構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境方面開展的對抗試驗(yàn)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)利用真實(shí)的敵方電子裝備進(jìn)行試驗(yàn)。如北約波利岡電子靶場利用獲得的蘇聯(lián)地空導(dǎo)彈系統(tǒng)、雷達(dá)干擾機(jī)系統(tǒng)成為針對蘇式武器的重要訓(xùn)練任務(wù)基地；

(2)利用大量的模擬器系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。美國利用獲得的各種信息在大西洋電子靶場配備了大量可模擬俄制地空導(dǎo)彈系統(tǒng)、防空火炮系統(tǒng)、I/J波段干擾機(jī)等模擬器，可以隨時(shí)部署在廠區(qū)任何位置；

(3)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字仿真模擬。美軍陸軍電子靶場有一套大型的軟件試驗(yàn)平臺(tái)Starship系統(tǒng)，法國雷恩軍事中心有LIGASE數(shù)字模型系統(tǒng)，法國布魯茲軍事電子中心有VHEDAA數(shù)字模型系統(tǒng)。

可以看出，國外先進(jìn)國家的對抗實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)呈現(xiàn)出不同層次、不同類型、全面全方位覆蓋的態(tài)勢，以支持其雷達(dá)與電子對抗理論研究、實(shí)際裝備測試、戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法研究、實(shí)際作戰(zhàn)訓(xùn)練等[5]。

2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀分析

國內(nèi)在復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估領(lǐng)域的研究起步較晚，但從理論體系構(gòu)建以及試驗(yàn)開展來看，已取得長足的進(jìn)步。干擾與抗干擾指標(biāo)體系建立、效能評(píng)估及試驗(yàn)方法研究等近些年也一直是電子武器裝備的研究熱點(diǎn)，尤其在以電磁戰(zhàn)、信息戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)為代表的新型對抗形式下，在國家和軍隊(duì)的高度重視下，已然成為國內(nèi)各大科研機(jī)構(gòu)、高校、裝備研制廠商的研究熱點(diǎn)。針對典型雷達(dá)裝備，均建立了其抗干擾指標(biāo)體系，并對抗干擾效能評(píng)估開展了大量研究。

同時(shí)，在內(nèi)外場試驗(yàn)研究方面，以軍方及試驗(yàn)基地為主導(dǎo)、科研院所等工業(yè)部門積極參與的試驗(yàn)也在大范圍開展。通過對抗演練構(gòu)建模擬仿真系統(tǒng)或建設(shè)試驗(yàn)場開展對抗試驗(yàn)，均取得了不錯(cuò)的效果。這些研究有力支撐了雷達(dá)及對抗設(shè)備的研制開發(fā)、評(píng)估、鑒定、戰(zhàn)術(shù)研究。但是，復(fù)雜電磁環(huán)境對能量、信息效應(yīng)以及技戰(zhàn)術(shù)的影響還需進(jìn)一步深化研究[6]。

3 發(fā)展趨勢和構(gòu)想

針對未來戰(zhàn)爭需求，關(guān)于復(fù)雜電磁環(huán)境的研究也越來越急迫，主要圍繞“如何描述對抗”、“如何定義戰(zhàn)場電磁環(huán)境”、“戰(zhàn)場電磁環(huán)境如何構(gòu)建”、“電磁環(huán)境如何量化”、“考核體系如何建立”和“如何進(jìn)行效能評(píng)估”等展開。

為了應(yīng)對復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)的影響，從干擾技術(shù)和干擾戰(zhàn)術(shù)兩個(gè)層面進(jìn)行表征。在復(fù)雜電磁環(huán)境量化時(shí)，除了從傳統(tǒng)的時(shí)、空、頻、能量、調(diào)制、極化等六域?qū)﹄姶怒h(huán)境屬性進(jìn)行描述，還應(yīng)重點(diǎn)從戰(zhàn)術(shù)層面研究對抗博弈。最典型的就是美空軍上校博伊德于上世紀(jì)七十年代提出的“OODA”理論，即從觀察(Observation)、瞄準(zhǔn)(Orientation)、決策(Decision)和行動(dòng)(Action)4個(gè)方面表征戰(zhàn)場雙方的對抗博弈過程，是交戰(zhàn)雙方以“環(huán)”的方式描述電子支援、電子攻擊、電子防御等多方面的一整套作戰(zhàn)策略，如圖4所示。

圖4 對抗博弈的OODA環(huán)

在構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境的未來發(fā)展趨勢上，圍繞數(shù)字仿真、內(nèi)場測試和外場試驗(yàn)驗(yàn)證展開。在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字模擬仿真方面，在現(xiàn)有參數(shù)的基礎(chǔ)上建立交戰(zhàn)雙方的武器裝備模型，以模型驅(qū)動(dòng)交戰(zhàn)雙方進(jìn)行可視化虛擬對抗，典型代表是美國的Starship系統(tǒng)和法國的LIGASE/VHEDAA系統(tǒng)。在內(nèi)場測試方面，利用大量模擬器或半實(shí)物/實(shí)物模塊等裝置，通過縮比等效等方式在微波暗室開展試驗(yàn)來驗(yàn)證電子裝備的單項(xiàng)性能，典型代表是洛·馬公司為F-22戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)的先進(jìn)動(dòng)態(tài)射頻仿真系統(tǒng)(ADRS)，已于2000年前后投入使用。

逼真戰(zhàn)場電磁環(huán)境的構(gòu)建離不開外場驗(yàn)證試驗(yàn)。通過組織協(xié)調(diào)作戰(zhàn)兵力(部分可用模擬器替代)，同時(shí)利用背景環(huán)境(如海雜波等)，各型裝備進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)裝對抗，使對抗博弈不斷趨近實(shí)戰(zhàn)化。未來在構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境時(shí)，數(shù)字仿真、內(nèi)場測試和外場試驗(yàn)驗(yàn)證將緊密結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)字仿真設(shè)計(jì)，初步獲取戰(zhàn)場電磁對抗態(tài)勢；結(jié)合內(nèi)場測試進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證；最后通過外場驗(yàn)證試驗(yàn)完成戰(zhàn)場電磁環(huán)境搭建。反過來可利用內(nèi)外場試驗(yàn)數(shù)據(jù)對數(shù)字仿真中搭建的模型進(jìn)行不斷修正完善迭代，開展后續(xù)戰(zhàn)場電磁環(huán)境構(gòu)建。

在完成復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建后，需評(píng)估交戰(zhàn)雙方電子裝備的作戰(zhàn)效能。依據(jù)電子裝備作戰(zhàn)使用和技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用合適的效能評(píng)估方法對電子裝備的作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前常見的效能評(píng)估方法包括層次分析法、灰色評(píng)估法、ADC法、因子分析法、主成分分析法和TOPSIS法等。根據(jù)評(píng)估指標(biāo)的不同選取合適的評(píng)估方法。而且，因各種評(píng)估方法的側(cè)重點(diǎn)不同，可根據(jù)需要組合運(yùn)用多種評(píng)估方法，以獲得最優(yōu)效能評(píng)估結(jié)果。

依照構(gòu)建指標(biāo)體系-創(chuàng)建評(píng)估方案-執(zhí)行評(píng)估任務(wù)-獲取評(píng)估結(jié)果的工作流程開展評(píng)估[7-8]，如圖5所示。

圖5 效能評(píng)估工作流程

在技術(shù)高速發(fā)展和競爭日益激烈的環(huán)境下，為了保持高新技術(shù)武器裝備的研制能力，確保武器裝備性能處于世界領(lǐng)先水平，保持在軍事上的優(yōu)勢地位，以美國為主的國外面向雷達(dá)、電子戰(zhàn)的復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建和干擾/抗干擾效能評(píng)估技術(shù)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

(1)構(gòu)建可重構(gòu)的雷達(dá)、電子對抗干擾/抗干擾效能評(píng)估試驗(yàn)條件；

(2)構(gòu)建基于“怎么打，怎么驗(yàn)”的雷達(dá)、電子對抗裝備干擾/抗干擾效能評(píng)估、考核體系。

構(gòu)想未來復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估應(yīng)該有以下特點(diǎn)：

(1)實(shí)戰(zhàn)化

深入研究復(fù)雜電磁環(huán)境是為了打贏未來戰(zhàn)爭，構(gòu)建的復(fù)雜電磁環(huán)境若能貼近實(shí)戰(zhàn)，能夠逼真復(fù)現(xiàn)敵我交戰(zhàn)雙方的對抗博弈過程，則能更好地檢驗(yàn)電子武器裝備作戰(zhàn)時(shí)的復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性，提高其戰(zhàn)時(shí)效能。所以，為了構(gòu)建的復(fù)雜電磁環(huán)境更加貼近實(shí)戰(zhàn)，交戰(zhàn)的紅藍(lán)雙方兵力部署需趨近于戰(zhàn)時(shí)組織結(jié)構(gòu)，攻防戰(zhàn)術(shù)及對抗措施與實(shí)際相仿。以海戰(zhàn)場作戰(zhàn)想定為例，其紅藍(lán)雙方的組織結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示。武器裝備試驗(yàn)與作戰(zhàn)部隊(duì)訓(xùn)練走向融合，開展一體化聯(lián)合試驗(yàn)訓(xùn)練，“像作戰(zhàn)那樣進(jìn)行試驗(yàn)”。

圖6 藍(lán)軍部隊(duì)組織結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 紅軍部隊(duì)組織結(jié)構(gòu)示意圖

(2)數(shù)字化

為了提高構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境及效能評(píng)估的效率，節(jié)省資源，“將外場試驗(yàn)搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”，采用計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真等技術(shù)完成作戰(zhàn)預(yù)演和態(tài)勢顯示，利用模型驅(qū)動(dòng)紅藍(lán)雙方開展對抗博弈。例如面向雷達(dá)與電子戰(zhàn)對抗，可建立不斷修正完善的典型作戰(zhàn)對象的目標(biāo)模型和目標(biāo)RCS特性數(shù)據(jù)以及干擾和雜波模型，在各型模擬器上開展對抗。

(3)體系化

未來戰(zhàn)爭必將是陸?？仗斓捏w系化作戰(zhàn)。圍繞戰(zhàn)時(shí)電磁環(huán)境構(gòu)建，不能單一考慮單平臺(tái)、單編隊(duì)開展，需打造多兵種協(xié)同聯(lián)合作戰(zhàn)模式，在更貼近未來戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境的條件下檢驗(yàn)武器裝備。

4 結(jié)束語

本文從復(fù)雜電磁環(huán)境的概念出發(fā)，分別描述了美軍和我軍對復(fù)雜電磁環(huán)境的定義；圍繞復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估，分析了國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；最后以發(fā)展現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，對復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建及效能評(píng)估的未來發(fā)展趨勢和未來發(fā)展特點(diǎn)進(jìn)行了展望。隨著對復(fù)雜電磁環(huán)境研究的不斷深入，復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建及效能評(píng)估必將更加科學(xué)與完善。