面向裝備論證的任務(wù)級仿真復(fù)雜電磁環(huán)境建模*

李金梁， 李明忠

(1.解放軍95899部隊(duì)， 北京　100076；2.復(fù)雜航空系統(tǒng)仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京　100076)

復(fù)雜電磁環(huán)境是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭的基本特征，也是影響武器裝備體系效能的關(guān)鍵因素之一。裝備論證作為武器裝備發(fā)展建設(shè)的“前端”工程，必須深入研究復(fù)雜電磁環(huán)境對武器裝備作戰(zhàn)效能的影響，計(jì)算仿真技術(shù)的快速發(fā)展為戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境的研究提供了有效的支撐手段。在各類仿真系統(tǒng)中，任務(wù)級仿真在軍方開展武器裝備宏觀綜合論證、型號發(fā)展論證和體系作戰(zhàn)運(yùn)用研究中應(yīng)用最為廣泛。目前美軍有大量的任務(wù)級仿真系統(tǒng)，在軍方主導(dǎo)的裝備采辦論證及作戰(zhàn)任務(wù)籌劃分析方面得到了廣泛且卓有成效的應(yīng)用。國內(nèi)也開展了相關(guān)研究和系統(tǒng)建設(shè)，但由于起步較晚，在戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境的建模與仿真方面與美軍存在很大差距。毋庸置疑，戰(zhàn)場仿真電磁環(huán)境是否符合實(shí)戰(zhàn)情形，將直接影響仿真結(jié)論的可信性。尤其隨著體系貢獻(xiàn)率概念的提出并逐步引起重視，裝備論證要求在近似實(shí)戰(zhàn)的條件下對現(xiàn)有實(shí)際武器系統(tǒng)和未來新概念武器系統(tǒng)在大規(guī)模體系作戰(zhàn)層面進(jìn)行技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)效能的評估，因此，對于大尺度戰(zhàn)場空間內(nèi)大規(guī)模武器裝備體系對抗產(chǎn)生和面對的復(fù)雜電磁環(huán)境建模仿真需求更加迫切。但是，復(fù)雜電磁環(huán)境在現(xiàn)實(shí)客觀世界對電子信息系統(tǒng)的破壞作用機(jī)理及其規(guī)律十分復(fù)雜，還沒徹底認(rèn)識清楚，復(fù)雜電磁環(huán)境建模仿真難度較大。目前，美國等發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域仿真系統(tǒng)、模型方法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)上，已經(jīng)具備了多年的技術(shù)積累，形成了豐富的軟件產(chǎn)品和相關(guān)研究方法，在滿足軍方復(fù)雜電磁環(huán)境模擬需求方面具有較強(qiáng)實(shí)力，這一點(diǎn)從美軍EADSIM等任務(wù)級仿真系統(tǒng)的分析中可窺見一斑。國內(nèi)對電磁環(huán)境建模仿真的研究熱點(diǎn)主要集中在工程級和交戰(zhàn)級，涉及電磁環(huán)境感知、電磁環(huán)境生成、電磁環(huán)境效應(yīng)、電磁環(huán)境度量和電磁態(tài)勢展現(xiàn)等方向，研究成果大多用于支撐裝備研制、作戰(zhàn)訓(xùn)練等軍事應(yīng)用。在任務(wù)級層面成果相對較少，但有交聯(lián)或可轉(zhuǎn)化的研究工作正在開展，如東南大學(xué)毫米波國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的復(fù)雜電磁環(huán)境與感知對抗系統(tǒng)、中國電科集團(tuán)的復(fù)雜電磁環(huán)境高性能應(yīng)用軟件系統(tǒng)、中國電科36所的參數(shù)化電磁環(huán)境生成軟件等。在電子戰(zhàn)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭主旋律的背景下，作為裝備論證重要支撐手段之一，任務(wù)級仿真對戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建的需求日益迫切，亟需形成一套科學(xué)的理論方法和技術(shù)手段，并盡早推出能夠滿足體系對抗條件下裝備論證需求的軟件產(chǎn)品。為此，本文進(jìn)行一些初步的探討，以裝備論證仿真實(shí)踐工程經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，重點(diǎn)圍繞面向裝備論證應(yīng)用的任務(wù)級仿真系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境“仿什么”、“模型如何建”等問題進(jìn)行分析，以期對任務(wù)級仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)提供借鑒與參考。

1　任務(wù)級仿真及其特點(diǎn)

軍事領(lǐng)域歷來是建模與仿真的研究“熱區(qū)”，也是推動建模與仿真發(fā)展的最強(qiáng)大動力。實(shí)踐中，不同的應(yīng)用目的對建模與仿真的需求也不同，這就形成了不同類型的模型及其相應(yīng)的仿真系統(tǒng)。美軍國防部建模與仿真辦公室，按照模型分辨率由高到低的順序把軍事領(lǐng)域的建模與仿真分為工程、交戰(zhàn)、任務(wù)、戰(zhàn)役四個層級。其中，任務(wù)級仿真主要描述一方武器裝備系統(tǒng)遂行特定作戰(zhàn)任務(wù)，另一方武器裝備系統(tǒng)實(shí)施防御和反擊的作戰(zhàn)過程。該類仿真一直是軍方關(guān)注的重點(diǎn)。目前美軍有大量的任務(wù)級仿真系統(tǒng)，如擴(kuò)展防空仿真系統(tǒng)EADSIM、兵力結(jié)構(gòu)效能仿真系統(tǒng)4ACES、柔性分析建模與訓(xùn)練系統(tǒng)FLAMES等。與其他層次仿真相比，該類仿真具有四個顯著特征：

一是仿真規(guī)模聚焦于作戰(zhàn)任務(wù)力量編組。任務(wù)級仿真是對完成某一特定類型作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)力量編組及其完成任務(wù)過程進(jìn)行的仿真，仿真對象針對的是構(gòu)成作戰(zhàn)力量編組的武器平臺或武器系統(tǒng)以及戰(zhàn)斗員形成的有機(jī)整體，不僅包括單個武器平臺及其武器系統(tǒng)，還包括指揮機(jī)構(gòu)及其戰(zhàn)斗員的決策，系統(tǒng)實(shí)體模型以能反映實(shí)體功能的低分辨率聚合體為主，同時包涵大量裝備實(shí)體模型和指揮決策模型。

二是建模重點(diǎn)聚焦任務(wù)流程與裝備系統(tǒng)間對抗。任務(wù)級仿真的實(shí)質(zhì)是對執(zhí)行某一特定任務(wù)的多兵種或多武器平臺進(jìn)行的建模與仿真。模型描述重點(diǎn)是作戰(zhàn)任務(wù)流程，各種武器裝備系統(tǒng)之間的指揮、控制、通信和情報(bào)關(guān)系，以及武器裝備系統(tǒng)間的作用影響，而不是單個裝備系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)理的描述。通常情況下，單個裝備系統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能及作戰(zhàn)效能是依靠工程級、交戰(zhàn)級等下級系統(tǒng)提供輸入來解決。

三是仿真輸出聚焦于作戰(zhàn)任務(wù)完成率。模型描述內(nèi)容及其粒度決定了仿真系統(tǒng)的輸出。任務(wù)級仿真模型特點(diǎn)決定了系統(tǒng)的輸出是作戰(zhàn)任務(wù)力量編組完成作戰(zhàn)任務(wù)的程度，也就是任務(wù)裝備體系的任務(wù)效能，具體包括損失比率、交戰(zhàn)概率、某項(xiàng)任務(wù)完成率等可反映裝備體系執(zhí)行任務(wù)能力的綜合性效能指標(biāo)。

四是實(shí)驗(yàn)應(yīng)用定位于任務(wù)裝備體系評估驗(yàn)證。在裝備論證領(lǐng)域，任務(wù)級仿真系統(tǒng)主要適用于任務(wù)裝備體系效能仿真評估及體系結(jié)構(gòu)分析驗(yàn)證兩類問題研究。在武器裝備體系論證中，可以基于仿真結(jié)果對以任務(wù)為主線各種裝備結(jié)構(gòu)形成的裝備體系執(zhí)行任務(wù)能力進(jìn)行仿真評估，提供多武器平臺對抗效果層面的體系效能指標(biāo)，支撐任務(wù)裝備體系作戰(zhàn)能力需求分析評估，同時也可支撐基于任務(wù)的裝備體系結(jié)構(gòu)組成、不同裝備系統(tǒng)之間的信息關(guān)系的驗(yàn)證分析。

2　復(fù)雜電磁環(huán)境建模需求分析

2.1　任務(wù)級仿真電磁環(huán)境建模目的

面向裝備論證的任務(wù)級仿真實(shí)驗(yàn)，一般要針對需要解決的裝備論證問題，構(gòu)建模型體系。電磁環(huán)境作為影響以電磁頻譜為紐帶的信息化裝備作戰(zhàn)效能的顯著因素，需要納入其模型體系。通過構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境，模擬武器裝備電磁環(huán)境效應(yīng)，進(jìn)而反映到任務(wù)裝備體系的任務(wù)效能上，是任務(wù)級仿真電磁環(huán)境建模的基本目的。也就是說，任務(wù)級仿真并不是為了戰(zhàn)場電磁環(huán)境評估，不需要全面反映電磁環(huán)境本身的特性特征和復(fù)雜性度量指標(biāo)，而僅僅是武器裝備效能模擬的必要條件。因此，任務(wù)級仿真電磁環(huán)境建模對象是能夠?qū)θ蝿?wù)裝備體系作戰(zhàn)效能產(chǎn)生顯著影響的武器裝備復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)。為此，一種相對簡單且常用的做法是，根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢，設(shè)計(jì)復(fù)雜電磁環(huán)境判斷條件，直接調(diào)整武器作戰(zhàn)效能，并不對電磁環(huán)境過多著墨。但這種方法通常適用于作戰(zhàn)計(jì)劃推演，當(dāng)面向裝備論證應(yīng)用時，無法真實(shí)反映武器裝備的復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)。戰(zhàn)場電磁環(huán)境、作用對象和影響效應(yīng)之間的關(guān)系如圖1所示。

輻射源發(fā)射電磁信號，經(jīng)過傳播環(huán)境，在接收機(jī)產(chǎn)生電磁環(huán)境效應(yīng)，包括軟殺傷導(dǎo)致裝備效能降低和硬殺傷導(dǎo)致裝備物理毀傷。兩種效應(yīng)都可能導(dǎo)致裝備體系的任務(wù)效能下降。電磁信號特性和電磁傳播環(huán)境影響都十分復(fù)雜，需要對哪些進(jìn)行建模，如何建模，應(yīng)以裝備電磁環(huán)境效應(yīng)為牽引展開分析。硬殺傷作為一類特殊的電磁環(huán)境效應(yīng)，可按照毀傷模型進(jìn)行建模，在此不展開討論。本文僅針對軟殺傷電磁環(huán)境效應(yīng)，以雷達(dá)對抗為例，分析復(fù)雜電磁環(huán)境建模要素。分析方法可描述為：首先基于作戰(zhàn)力量編組和作戰(zhàn)流程，分析能夠影響作戰(zhàn)任務(wù)完成率的雷達(dá)指標(biāo)；然后根據(jù)裝備系統(tǒng)之間的對抗關(guān)系，分析影響雷達(dá)指標(biāo)的電磁環(huán)境要素；最后著眼任務(wù)裝備體系評估驗(yàn)證建立雷達(dá)裝備電磁環(huán)境模型體系。

2.2　雷達(dá)電磁環(huán)境效應(yīng)指標(biāo)

以防空作戰(zhàn)行動偵察預(yù)警環(huán)節(jié)為例，防空作戰(zhàn)任務(wù)效能指標(biāo)是對敵機(jī)總的攔截概率，其中，偵察預(yù)警環(huán)節(jié)貢獻(xiàn)指標(biāo)為偵察預(yù)警系統(tǒng)獲取目標(biāo)情報(bào)的概率。偵察預(yù)警系統(tǒng)主要包括地面警戒雷達(dá)網(wǎng)、空中預(yù)警機(jī)及情報(bào)通信系統(tǒng)。雷達(dá)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)指標(biāo)為目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率。雷達(dá)干擾對偵察預(yù)警環(huán)節(jié)的影響主要針對各種警戒、預(yù)警雷達(dá)實(shí)施干擾，以降低雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率、推遲雷達(dá)預(yù)警時間，實(shí)質(zhì)是壓制雷達(dá)作用距離。因此，偵察預(yù)警環(huán)節(jié)首先需要模擬計(jì)算的雷達(dá)效能指標(biāo)是雷達(dá)作用距離，在此基礎(chǔ)上計(jì)算雷達(dá)或雷達(dá)網(wǎng)的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率、暴露區(qū)、預(yù)警時間，及其對任務(wù)完成率的貢獻(xiàn)。防空作戰(zhàn)其他環(huán)節(jié)和空中進(jìn)攻任務(wù)各環(huán)節(jié)指標(biāo)分析見表1。

表1　雷達(dá)貢獻(xiàn)指標(biāo)分析

建模要素中，受電磁環(huán)境影響顯著的是雷達(dá)威力范圍、測量精度和抗干擾能力三項(xiàng)指標(biāo)。其中，雷達(dá)探測精度，如果考慮裝備參數(shù)、技術(shù)體制和電磁環(huán)境的綜合影響，模型十分復(fù)雜，很難保證解析結(jié)果?？芍苯邮褂脦追N典型隨機(jī)分布模型描述雷達(dá)探測精度，如正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布、指數(shù)分布、常數(shù)分布、均勻分布等，由用戶選擇和配置參數(shù)。雷達(dá)威力范圍和抗干擾能力，可通過干擾條件下的雷達(dá)作用距離來描述，這是任務(wù)級仿真雷達(dá)系統(tǒng)建模的主要內(nèi)容。

2.3　雷達(dá)電磁環(huán)境建模要素

從雷達(dá)作戰(zhàn)流程來看，與電磁環(huán)境緊密相關(guān)的環(huán)節(jié)為目標(biāo)探測和目標(biāo)攻擊，雷達(dá)類型主要有早期預(yù)警雷達(dá)、防空警戒雷達(dá)、空中預(yù)警雷達(dá)、機(jī)載火控雷達(dá)、雷達(dá)導(dǎo)引頭等。為使上述裝備作戰(zhàn)效能降到最低，敵我雙方展開激烈的電子對抗活動。電子對抗裝備分為三類：電子支援措施ESM、電子干擾ECM和電子對抗反措施ECCM。ESM主要目的是戰(zhàn)術(shù)偵測，即獲取敵方電子裝備的戰(zhàn)術(shù)情報(bào)，主要指敵方電磁輻射源信息及分布情況，用于支持自衛(wèi)干擾和支援干擾等戰(zhàn)術(shù)行動。ESM典型裝備包括雷達(dá)告警、紅外告警、激光告警、電子支援、通信支援等。ECM主要目的是最大程度降低敵方電子裝備的作戰(zhàn)能力，作戰(zhàn)對象包括搜索雷達(dá)、跟蹤雷達(dá)、紅外探測系統(tǒng)、激光探測系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等。ECM典型手段包括噪聲干擾、欺騙干擾、箔條干擾、投擲式誘餌、通信干擾、紅外干擾、激光干擾、衛(wèi)星導(dǎo)航干擾、外形隱身等。ECCM目的是盡可能降低或消除敵方有意實(shí)施的電子干擾，典型系統(tǒng)包括搜索雷達(dá)反干擾、跟蹤雷達(dá)反干擾、紅外反干擾和通信反干擾等。頻繁的電子對抗活動作用于環(huán)境，導(dǎo)致電磁環(huán)境十分復(fù)雜，反過來影響處于復(fù)雜環(huán)境中的武器裝備。根據(jù)作戰(zhàn)力量編組構(gòu)成、裝備之間的對抗關(guān)系和裝備與環(huán)境之間的交互關(guān)系，影響雷達(dá)作用距離的電磁環(huán)境要素可分為三類：雷達(dá)干擾、傳播損耗和目標(biāo)特性，數(shù)學(xué)模型由雷達(dá)方程和干擾方程描述，要素分析見表2。

壓制干擾和欺騙干擾是構(gòu)成戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境的主要因素，需要對各種干擾輻射樣式重點(diǎn)建模。壓制干擾包括瞄準(zhǔn)干擾、阻塞干擾、多頻干擾、掃頻干擾、箔條走廊等，欺騙干擾包括距離欺騙、速度欺騙、角度欺騙、箔條彈、多假目標(biāo)、誘餌等。在任務(wù)級仿真中，應(yīng)根據(jù)作戰(zhàn)力量編組的武器裝備和作戰(zhàn)想定針對性建模和采集數(shù)據(jù)，通過干擾方程反映干擾樣式、干擾距離、干擾強(qiáng)度等對目標(biāo)雷達(dá)探測跟蹤性能的影響。因此，干擾信號的模型粒度需要涉及時間、空間、頻率、能量等特性。欺騙干擾一般可假設(shè)頻率、波形與目標(biāo)信號相同，因此，只需要對干擾時間、空間、能量特性建模。民用干擾與戰(zhàn)場態(tài)勢無關(guān)，且非主要影響因素，可建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫供調(diào)用。地雜波和海雜波對地面雷達(dá)和機(jī)載下視雷達(dá)影響較大，可根據(jù)實(shí)際精度需求和條件建設(shè)能力適當(dāng)建模。任務(wù)級仿真中，建議采用雜波關(guān)系模型，通過描述由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合σ0與俯仰角、極化、頻率、環(huán)境參數(shù)等物理量的依賴關(guān)系進(jìn)行建模。如有氣象條件，也可對氣象雜波建模，但均不應(yīng)過于復(fù)雜。環(huán)境噪聲與頻段和空間位置有關(guān)，由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)描述，不需要建模。傳播損耗中自由傳輸損耗和大氣吸收損耗為主要因素，自由傳輸損耗指自由空間傳播能量損耗，僅與距離和頻率有關(guān)，可公式計(jì)算；大氣吸收損耗對于傳播距離較遠(yuǎn)或信號載頻較高的情況影響較大，可通過建立大氣吸收損耗數(shù)據(jù)庫，使用插值方法計(jì)算以電磁波頻率、路徑角度、傳播距離為變量的損耗值。如EADSIM采用的ALARM 3.0(Advanced Low Altitude Radar Model，先進(jìn)低海拔雷達(dá)模型)中的ATTEN模型。多徑傳輸損耗和地物繞射損耗在超短波和微波頻段，主要考慮地表反射引起的多路徑效應(yīng)、地表繞射損耗和刃峰繞射損耗，可根據(jù)實(shí)際條件適當(dāng)建模，針對任務(wù)級仿真應(yīng)用特點(diǎn)，建議選擇大尺度確定性模型，如Free Space、SEKE、TIREM、Longley-Rice、Durkin等。目標(biāo)RCS是計(jì)算回波功率的重要參數(shù)，在精度要求不高，缺乏數(shù)據(jù)來源的情況下，可使用平均值表示，但還應(yīng)盡量考慮頻段、極化、角度等因素影響，建立相對合理的數(shù)據(jù)庫。在條件允許的情況下，還可考慮對其起伏特性適當(dāng)建模。典型起伏目標(biāo)特性統(tǒng)計(jì)模型有χ2分布模型、Swerling模型、萊斯分布模型和對數(shù)正態(tài)分布模型等。

表2　雷達(dá)電磁環(huán)境建模要素分析

3　復(fù)雜電磁環(huán)境仿真模型體系

3.1　模型體系結(jié)構(gòu)

為支撐任務(wù)裝備體系評估驗(yàn)證，除上述電磁環(huán)境建模要素外，還需要構(gòu)建裝備作戰(zhàn)效能、電磁空間態(tài)勢和基礎(chǔ)支撐等相關(guān)模型，共同模擬復(fù)雜電磁環(huán)境對武器裝備作戰(zhàn)效能的影響。模型體系涵蓋電磁環(huán)境信號生成、電波傳播、信號檢測、態(tài)勢分析等環(huán)節(jié)，如圖2。

基礎(chǔ)電磁環(huán)境，負(fù)責(zé)模擬以電子戰(zhàn)裝備為主要輻射源的戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境，包括干擾輻射控制、電磁傳播計(jì)算、地海雜波計(jì)算三個部分，涉及信號偵察、干擾引導(dǎo)、干擾發(fā)射、電波傳播、目標(biāo)特性、地海雜波等6類模型；干擾輻射控制決定干擾信號的時域、空域、頻域和能域特性。時域由開關(guān)機(jī)模型控制?？沼蚩刂瓢ㄌ炀€掃描和波束分配模擬。頻域控制指信號頻率控制模型，需要對頻率控制規(guī)律進(jìn)行建模，或?qū)ζ淇垢蓴_效果直接建模；能域控制包括天線方向圖和功率分配。電子干擾裝備的信號輻射控制與戰(zhàn)場實(shí)時情報(bào)有關(guān)，選定某目標(biāo)進(jìn)行干擾前，需要目標(biāo)情報(bào)支持。因此，需要模擬信號偵察和干擾引導(dǎo)。信號偵察用于模擬ESM和RWR對目標(biāo)雷達(dá)信號的接收計(jì)算和參數(shù)獲??；干擾引導(dǎo)用于根據(jù)信號偵察結(jié)果、目標(biāo)優(yōu)先級、重點(diǎn)區(qū)域等，引導(dǎo)干擾機(jī)生成干擾方式和干擾樣式。在此基礎(chǔ)上，雷達(dá)干擾機(jī)進(jìn)行時域、空域、頻域和能域的干擾資源分配模擬。

裝備作戰(zhàn)效能，負(fù)責(zé)計(jì)算復(fù)雜電磁環(huán)境下武器裝備作戰(zhàn)效能及其對任務(wù)效能的影響，包括信號輻射控制、信號接收檢測、作戰(zhàn)效能計(jì)算三個部分，涵蓋信號控制、探測發(fā)射、接收檢測、抗干擾處理、裝備效能指標(biāo)、任務(wù)效能指標(biāo)等6類模型；雷達(dá)輻射控制與干擾輻射控制在時空頻能域的建模要素大體相同，但除天線方向圖外，其他模型一般不能通用。信號檢測的基本模型是信噪比功率級模型，基本要素是目標(biāo)信號和系統(tǒng)噪聲，還需要考慮人為干擾、傳播損耗、雜波干擾和抗干擾體制等影響。目標(biāo)檢出可考慮確定性和概率性兩種方法，前者使用信噪比門限判斷，后者結(jié)合虛警概率，計(jì)算發(fā)現(xiàn)概率，通過隨機(jī)抽樣判斷。作戰(zhàn)效能計(jì)算分為裝備作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)任務(wù)效能兩個層面指標(biāo)，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康木唧w設(shè)計(jì)。

如果路面滲水則會導(dǎo)致瀝青材料受到嚴(yán)重影響，增加水泥處理基層被腐蝕的可能性。同時路面基層不能夠及時排出積水，隨著積水的不斷增多，在一定程度上會導(dǎo)致整個路面結(jié)構(gòu)的支撐能力下降。而且當(dāng)?shù)缆愤吘壉挥倌喽氯麜r，排水功能就會失去效果，密級配基層的滲透率低滲透率就得不到有效控制，導(dǎo)致排水性能下降。因此在設(shè)計(jì)過程中，可以選用一些新型的路面材料。三維復(fù)合排水網(wǎng)材料具備孔隙率高、排水效果強(qiáng)等特點(diǎn)，將該材料應(yīng)用在排水系統(tǒng)中，不但能提高整體路面的抗拉強(qiáng)度，同時還能夠?yàn)楣仿坊馁|(zhì)量提供保證[3]。

電磁空間態(tài)勢，負(fù)責(zé)度量和展現(xiàn)武器裝備的局部電磁態(tài)勢和電子對抗關(guān)系，支撐裝備效能和任務(wù)效能分析與評估，主要包括局部電磁態(tài)勢、電子對抗態(tài)勢和電磁態(tài)勢展現(xiàn)三個方面，屬于擴(kuò)展模型部分。局部電磁態(tài)勢描述指定武器裝備在任意時間點(diǎn)所面臨的電磁態(tài)勢，包括所有干擾的來源、類型、效果、概率等屬性，為裝備作戰(zhàn)效能分析和評估提供基礎(chǔ)和依據(jù)；電子對抗態(tài)勢指某一時間點(diǎn)或時間段用頻裝備之間、戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)之間的電子對抗態(tài)勢，為任務(wù)效能分析和評估提供基礎(chǔ)和依據(jù)；電磁態(tài)勢展現(xiàn)指對電磁域戰(zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行可視化描述，輔助實(shí)驗(yàn)分析。電磁空間態(tài)勢模型是根據(jù)任務(wù)級仿真實(shí)驗(yàn)一般需求提出的，是否需要支持更多的態(tài)勢分析功能需要根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)而定。

另外，上述模型需要地形、大氣、海況等環(huán)境模型，及任務(wù)規(guī)劃、戰(zhàn)場規(guī)則等其他基礎(chǔ)模型支撐。

3.2　模型交互關(guān)系

各模型要素之間的關(guān)系如圖3。用頻裝備和電子干擾設(shè)備構(gòu)成戰(zhàn)場電磁環(huán)境的主要輻射源，其中，電子干擾需要信號偵察模型和干擾引導(dǎo)模型支撐。電磁傳播計(jì)算模型根據(jù)輻射源輻射的信號，生成接收天線所處電磁環(huán)境。接收機(jī)經(jīng)過信號檢測，一方面計(jì)算典型裝備和作戰(zhàn)任務(wù)的電磁環(huán)境效應(yīng)；另一方面可作為電磁態(tài)勢描述和展現(xiàn)的輸入。另外，信號接收檢測需要考慮接收機(jī)的抗干擾能力和目標(biāo)特性。通過干擾和抗干擾博弈條件下的信號檢測計(jì)算，確定受到的電磁環(huán)境影響，計(jì)算裝備作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)任務(wù)效能。

需要指出，接收天線所處的電磁環(huán)境，不僅包括敵方電子干擾、地海雜波、地物回波，還可能包括不同類型裝備頻譜重疊的電磁信號，甚至是己方電磁信號等。電磁傳播計(jì)算模型除進(jìn)行各種傳播損耗計(jì)算，還需要根據(jù)戰(zhàn)場上接收機(jī)時空頻等特性，過濾所有戰(zhàn)場輻射源信號，對其可能產(chǎn)生影響的信號進(jìn)行合成計(jì)算，輸出局部電磁信號環(huán)境。合成計(jì)算有兩種方式：功率疊加和場強(qiáng)合成。功率疊加方式直接將接收機(jī)前段各種干擾信號功率相加，忽略各信號之間的相位差別。功率疊加方式是目前絕大多數(shù)體系級分析論證仿真系統(tǒng)采取的方法，計(jì)算效率高；場強(qiáng)合成方式先根據(jù)接收機(jī)前段各干擾信號場強(qiáng)和相位計(jì)算總電場強(qiáng)度，再由合成電場求出接收功率。由于戰(zhàn)場上各干擾信號之間一般不相關(guān)，場強(qiáng)合成方式與功率疊加方式結(jié)果近似等價?？紤]到體系作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)超實(shí)時仿真需求，建議采用功率疊加方式。

4　結(jié)束語

本文初步探討了面向裝備論證的任務(wù)級仿真復(fù)雜電磁環(huán)境建模問題，以雷達(dá)對抗為例，提出相應(yīng)的建模要素、模型方法、模型體系和交互關(guān)系。研究結(jié)論已應(yīng)用于相關(guān)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)，初步表明了其科學(xué)性和合理性。本文希望在任務(wù)級仿真復(fù)雜電磁環(huán)境“仿什么，怎么仿”的問題研究上提供一點(diǎn)借鑒和參考，但限于篇幅和筆者水平，更多工程問題尚未涉及，例如：大尺度場景輻射傳播效應(yīng)模擬、大規(guī)模實(shí)體電磁輻射影響交互模擬、電磁環(huán)境模擬運(yùn)算與作戰(zhàn)效能仿真同步同效等，需要根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)際逐一研究解決。