復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對(duì)抗仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

汲雪飛，王振楠，那丹彤

（裝甲兵技術(shù)學(xué)院電子工程系，吉林長(zhǎng)春 130117）

復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對(duì)抗仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

汲雪飛，王振楠，那丹彤

（裝甲兵技術(shù)學(xué)院電子工程系，吉林長(zhǎng)春 130117）

針對(duì)當(dāng)前裝甲部隊(duì)開展復(fù)雜電磁環(huán)境下通信對(duì)抗實(shí)裝訓(xùn)練面臨的諸多難題，提出開發(fā)一套復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對(duì)抗模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。在系統(tǒng)分析裝甲通信面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境威脅及裝甲通信對(duì)抗一般過程的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能需求及成員結(jié)構(gòu)關(guān)系，并通過基于HLA的分布式仿真技術(shù)將其具體實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性和重用性，滿足裝甲部隊(duì)開展訓(xùn)練需要。

復(fù)雜電磁環(huán)境；通信對(duì)抗；仿真訓(xùn)練系統(tǒng)；HLA

裝甲通信是裝甲部隊(duì)遂行軍事任務(wù)的重要環(huán)節(jié)，是保證各級(jí)作戰(zhàn)指揮通暢順利的前提。當(dāng)前，裝甲通信設(shè)備面臨的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，迅猛發(fā)展的電子干擾技術(shù)更是戰(zhàn)場(chǎng)裝甲通信的致命威脅。因此，采取有效的技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)手段，抵御敵方電磁干擾威脅，保證復(fù)雜電磁環(huán)境下的正常通信，成為當(dāng)前裝甲部隊(duì)所面臨的重要訓(xùn)練科目和研究課題。針對(duì)目前部隊(duì)需求和普遍存在的問題，筆者提出設(shè)計(jì)一種可擴(kuò)展的、主要用于復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對(duì)抗演練的仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，詳細(xì)分析了該系統(tǒng)的功能及成員組成，并通過基于HLA下的分布式仿真技術(shù)將其具體實(shí)現(xiàn)。

1 裝甲通信及對(duì)抗的一般過程

分析裝甲通信所面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)成要素，是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)仿真電磁環(huán)境的基礎(chǔ)。通過對(duì)裝甲通信受電磁輻射影響因素分析［1］，總結(jié)裝甲通信所面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境的主要構(gòu)成要素如圖1所示。

1．1 通信過程

在復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信的示意圖如圖2所示。

其一般過程是：通過設(shè)置通信參數(shù)，電臺(tái)A與電臺(tái)B建立通信聯(lián)系；進(jìn)行通信時(shí)，其中一方發(fā)射語音信號(hào)而另一方接收，接收電臺(tái)將該信號(hào)解調(diào)并輸出語音。在此過程中，復(fù)雜電磁環(huán)境所產(chǎn)生頻率、強(qiáng)度各異的多種電磁信號(hào)也一并被接收天線接收，如果不進(jìn)行濾波的話，這些電磁信號(hào)會(huì)隨語音信號(hào)一起被解調(diào)然后輸出，在輸出端可表現(xiàn)為多種類型的噪聲，影響通信質(zhì)量。

1．2 對(duì)抗過程

同樣，在復(fù)雜電磁環(huán)境下進(jìn)行裝甲通信對(duì)抗的示意圖如圖3所示。

圖1 裝甲通信所面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)成

圖2 復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信示意圖

圖3 復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對(duì)抗示意圖

其一般過程是：在進(jìn)行上述通信時(shí)，如果有干擾設(shè)備對(duì)通信過程進(jìn)行干擾，干擾信號(hào)進(jìn)入接收電臺(tái)，會(huì)進(jìn)一步嚴(yán)重降低通話質(zhì)量，甚至導(dǎo)致通信中斷；對(duì)此，可采取必要的干擾對(duì)抗措施，使干擾的影響降低甚至失效，保證通信的暢通。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

2．1 功能分析

綜合考慮上述內(nèi)容和對(duì)當(dāng)前部隊(duì)開展復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對(duì)抗訓(xùn)練的需求分析，該仿真系統(tǒng)全程模擬電臺(tái)通信及對(duì)抗的流程，并支持系統(tǒng)成員的擴(kuò)展和重用，其具備的主要功能包括：

1）通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，模擬復(fù)雜電磁環(huán)境生成，逼真模擬電臺(tái)通信、干擾實(shí)施及對(duì)抗的現(xiàn)實(shí)流程；

2）圍繞訓(xùn)練內(nèi)容，制定通信對(duì)抗訓(xùn)練計(jì)劃，根據(jù)計(jì)劃設(shè)置參訓(xùn)裝備及其位置，并能根據(jù)訓(xùn)練進(jìn)度實(shí)時(shí)進(jìn)行導(dǎo)調(diào)；

3）系統(tǒng)根據(jù)部隊(duì)訓(xùn)練規(guī)模和需要對(duì)系統(tǒng)規(guī)模和功能成員進(jìn)行擴(kuò)展。

2．2 成員結(jié)構(gòu)［2－4］

基于系統(tǒng)的功能分析，將系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)劃為前臺(tái)成員和后臺(tái)成員兩大部分，其中，前臺(tái)成員主要用于系統(tǒng)模擬功能刻畫以及戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)顯示等；后臺(tái)成員主要用于系統(tǒng)成員控制、維護(hù)和數(shù)據(jù)、信息的底層交互等。

前臺(tái)成員主要包括：電臺(tái)成員、干擾成員、態(tài)勢(shì)顯示成員和技、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)調(diào)成員；

后臺(tái)成員主要包括：系統(tǒng)管理與維護(hù)成員、復(fù)雜電磁環(huán)境生成與控制成員和數(shù)據(jù)庫成員。根據(jù)不同成員的參數(shù)、功能和成員間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，設(shè)計(jì)其成員結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲通信對(duì)抗仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的成員結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3．1 軟件實(shí)現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及系統(tǒng)仿真需求，仿真系統(tǒng)采用基于HLA的分布式仿真技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)［5－6］，其軟件體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。

該結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)抽象為符合HLA規(guī)范下的裝甲通信對(duì)抗聯(lián)邦，將成員間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系抽象為聯(lián)邦對(duì)象間的公布－訂購(gòu)關(guān)系，所有成員都通過規(guī)范的接口與聯(lián)邦運(yùn)行底層支撐環(huán)境－RTI連接，將數(shù)據(jù)交互過程統(tǒng)一在RTI上實(shí)現(xiàn)。采用VC＋＋編程開發(fā)各成員，其中態(tài)勢(shì)顯示成員還使用了Map X控件技術(shù)進(jìn)行地圖及電磁態(tài)勢(shì)圖上相關(guān)元素的開發(fā)。

3．2 硬件支撐

根據(jù)軟件應(yīng)用目的和系統(tǒng)運(yùn)行需要，采用局域網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件環(huán)境搭建，其硬件結(jié)構(gòu)如圖6所示。其中，各成員分別由搭載相應(yīng)功能軟件的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，所有成員及RTI服務(wù)器通過網(wǎng)線與交換機(jī)連接；進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，數(shù)據(jù)流經(jīng)網(wǎng)線送至交換機(jī)再統(tǒng)一傳輸至RTI服務(wù)器，由RTI根據(jù)預(yù)先設(shè)置的公布－訂購(gòu)關(guān)系，將數(shù)據(jù)送至對(duì)應(yīng)成員。這樣，保證了數(shù)據(jù)交互規(guī)范有序進(jìn)行，并節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)流量，避免網(wǎng)路堵塞，提高了傳輸效能。

圖5 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

圖6 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

3．3 工作流程

系統(tǒng)的概略工作流程如圖7所示。其中，系統(tǒng)管理與維護(hù)成員負(fù)責(zé)仿真聯(lián)邦的創(chuàng)建、仿真步長(zhǎng)推進(jìn)、仿真成員管理、仿真開始／暫停／結(jié)束以及仿真聯(lián)邦的注銷；復(fù)雜電磁環(huán)境生成與控制成員和態(tài)勢(shì)顯示成員分別負(fù)責(zé)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境和態(tài)勢(shì)顯示的初始化及更新；各前臺(tái)功能成員直接參與通信對(duì)抗訓(xùn)練過程，通過RTI進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互，及時(shí)更新屬性。另外，在系統(tǒng)仿真過程中，可以通過復(fù)雜電磁環(huán)境生成與控制成員和態(tài)勢(shì)顯示成員調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)的重用和仿真歷史回放。

4 結(jié) 語

圖7 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)通過模擬復(fù)雜電磁環(huán)境下電臺(tái)通信、干擾施加、對(duì)抗生效等裝甲通信對(duì)抗內(nèi)容，可滿足裝甲部隊(duì)開展復(fù)雜電磁環(huán)境下通信對(duì)抗訓(xùn)練一般科目的需要，并可大幅縮減訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)和人力物力投入。由于采用基于HLA的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)分布式仿真存在的數(shù)據(jù)交互流龐雜冗余、網(wǎng)絡(luò)利用率低等問題，使大規(guī)模仿真訓(xùn)練成為可能；且系統(tǒng)成員擴(kuò)展性和重用性強(qiáng)，仿真系統(tǒng)的功能和規(guī)模都可以根據(jù)訓(xùn)練需要進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)充。

［1］ 王汝群．戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境［M］．北京：解放軍出版社，2006．

［2］ 馮加建，武 斌，肖曠林．基于HLA的海軍通信指揮訓(xùn)練仿真系統(tǒng)軟件集成研究［J］．指揮控制與仿真，2008，30（6）：90－92．

［3］ 張鋒軍，程安潮，葉酉蓀．基于HLA的短波網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)［J］．計(jì)算機(jī)工程，2009，35（24）：278－279．

［4］ 余曉剛，張玉冰，姚富強(qiáng)．基于HLA的通信電子戰(zhàn)仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)［J］．電子對(duì)抗技術(shù)，2002，16（1）：32－34．

［5］ 周 彥，戴劍偉．HLA仿真程序設(shè)計(jì)［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2002．

［6］ 曹 潔，肖鐵基．基于Map X的電子地圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)［J］．電子測(cè)量技術(shù)，2009（5）：71－73．

TP391．9

A

1008－1542（2011）07－0136－03

2011－06－20；責(zé)任編輯：王士忠

汲雪飛（1976－），女，吉林長(zhǎng)春人，碩士，主要從事戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境、戰(zhàn)場(chǎng)電磁兼容方面的研究。