武器裝備作戰(zhàn)試驗環(huán)境設(shè)計研究

摘要：本文確定了作戰(zhàn)試驗環(huán)境設(shè)計的主要內(nèi)容，圍繞戰(zhàn)場自然環(huán)境、復雜電磁環(huán)境、敵方威脅環(huán)境內(nèi)容進行分析設(shè)計，建立了綜合的作戰(zhàn)試驗環(huán)境矩陣，提出了用反映在三維空間上環(huán)境矩陣離散點代表典型作戰(zhàn)試驗環(huán)境的思路及作戰(zhàn)試驗環(huán)境分析方法，確保了被試裝備作戰(zhàn)環(huán)境試驗的充分性和可信性，對深化武器裝備作戰(zhàn)試驗研究具有一定的借鑒意義。

Abstract： This paper determined the main content of operational test environment design， analyzed from battlefield environment， complex electromagnetic environment and threat environment， established a comprehensive operational test environment matrix， proposed the idea of using environment matrix discrete points reflected in three dimensional space to represent typical operational test environment to ensure the adequacy and credibility of the combat environment test subjects equipment， which has certain reference significance to deepen the weapon equipment operational test study.

關(guān)鍵詞：作戰(zhàn)試驗環(huán)境；設(shè)計；環(huán)境矩陣

Key words： operational test environment；design；environmental matrices

中圖分類號：E91 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）08-0181-04

0 引言

武器裝備作戰(zhàn)試驗是指在裝備全壽命周期內(nèi)，為檢驗和評估裝備作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性，由獨立作戰(zhàn)試驗機構(gòu)依據(jù)裝備訓練與作戰(zhàn)任務(wù)剖面要求，構(gòu)建近似實戰(zhàn)、高度逼真的試驗環(huán)境，運用多種試驗方法和手段，對裝備進行試驗與鑒定的綜合過程。可見，武器裝備作戰(zhàn)試驗重點就是在接近真實的作戰(zhàn)環(huán)境中檢驗武器裝備的作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性，作戰(zhàn)試驗環(huán)境如何構(gòu)建，我們這方面的研究基本是空白的，武器裝備作戰(zhàn)試驗環(huán)境設(shè)計研究，能夠確保作戰(zhàn)試驗環(huán)境的構(gòu)建的獨立性，保證作戰(zhàn)試驗的充分性，提供作戰(zhàn)試驗的費效比，對推進作戰(zhàn)試驗開展具有重要意義。

1 武器裝備作戰(zhàn)試驗環(huán)境的概述

“戰(zhàn)場”在《軍語》的解釋：是指敵我雙方作戰(zhàn)活動的空間，“戰(zhàn)場環(huán)境”是戰(zhàn)場及其周圍對作戰(zhàn)活動有影響的各種情況和條件的統(tǒng)稱，是作戰(zhàn)空間中對戰(zhàn)爭態(tài)勢有影響的各類客觀因素的集合。人們對戰(zhàn)場環(huán)境概念有著不同的理解，一種意見認為，戰(zhàn)場環(huán)境應(yīng)劃分為陸戰(zhàn)場環(huán)境、海戰(zhàn)場環(huán)境、空天戰(zhàn)場環(huán)境和電磁戰(zhàn)場環(huán)境。這種劃分將自然屬性相關(guān)的戰(zhàn)場環(huán)境人為地分層，難以根據(jù)現(xiàn)代條件下戰(zhàn)場環(huán)境的特點，有針對性地研究各個戰(zhàn)場環(huán)境對聯(lián)合作戰(zhàn)行動的影響。另一種意見認為，戰(zhàn)場環(huán)境主要由自然地理環(huán)境、人文環(huán)境、經(jīng)濟環(huán)境和交通運輸與通信等要素構(gòu)成。這種劃分方法不夠全面，尤其缺少對信息化條件下戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)成要素的基本認識，如復雜電磁環(huán)境。比較主流的觀點認為，信息化條件下的戰(zhàn)場環(huán)境，具有自然屬性、社會屬性和軍事屬性。體現(xiàn)了戰(zhàn)場環(huán)境是戰(zhàn)場及其周圍與作戰(zhàn)活動相關(guān)的各種情況和條件統(tǒng)稱。

作戰(zhàn)環(huán)境又叫做戰(zhàn)場環(huán)境，是獨立于作戰(zhàn)系統(tǒng)而存在的客觀環(huán)境。根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)選定戰(zhàn)場區(qū)域后，其客觀自然環(huán)境、社會環(huán)境即相對穩(wěn)定。因此，作戰(zhàn)環(huán)境主要包括具有自然屬性和社會屬性的戰(zhàn)場自然環(huán)境、自然屬性和軍事屬性的復雜電磁環(huán)境、軍事屬性的敵方威脅環(huán)境。作戰(zhàn)試驗環(huán)境應(yīng)盡可能接近真實的戰(zhàn)場環(huán)境，是對作戰(zhàn)環(huán)境的模擬。因此，作戰(zhàn)試驗環(huán)境設(shè)計應(yīng)該圍繞戰(zhàn)場自然環(huán)境、復雜電磁環(huán)境和敵方威脅環(huán)境進行設(shè)計。如圖1，作戰(zhàn)試驗環(huán)境的總體設(shè)計。

2 戰(zhàn)場自然環(huán)境設(shè)計

戰(zhàn)場自然環(huán)境設(shè)計主要包括地表環(huán)境、氣象環(huán)境、水文環(huán)境的設(shè)計。地表環(huán)境又可以分為高原環(huán)境、山地環(huán)境、丘陵環(huán)境、盆地環(huán)境、平原環(huán)境、草原環(huán)境、沙漠環(huán)境、水網(wǎng)環(huán)境、冰蓋環(huán)境等；氣象環(huán)繞又可以分為溫度環(huán)境、濕度環(huán)境、氣流環(huán)境、光照環(huán)境、能見度環(huán)境、降水環(huán)境、云層環(huán)境等；水文環(huán)境又可以分為水溫環(huán)境、水流環(huán)境、潮沙環(huán)境、浪涌環(huán)境、水體環(huán)纜、腐蝕環(huán)境、能見度環(huán)境、水底環(huán)境等。在作戰(zhàn)行動中，一些戰(zhàn)術(shù)指標往往受到多種戰(zhàn)場自然環(huán)境因素的影響。戰(zhàn)場自然環(huán)境對裝備的戰(zhàn)術(shù)指標影響，不能用單個因素的作戰(zhàn)性能因子來反映，而應(yīng)該采用多種因素綜合表征。如圖2，戰(zhàn)場自然環(huán)境的影響因素設(shè)計。

根據(jù)作戰(zhàn)需求，提出研制新裝備的需求，同時可以確定該裝備的作戰(zhàn)使命。新研制裝備要進行作戰(zhàn)試驗，包括作戰(zhàn)效能試驗和作戰(zhàn)適用性試驗。以被試裝備的作戰(zhàn)效能為例，每個效能指標能獨立分解成若干個能力指標，能力指標要在作戰(zhàn)試驗環(huán)境中考核。在戰(zhàn)場自然環(huán)境的考核中，主要是地表、氣象、水文等環(huán)境的考核，地表、氣象、水文根據(jù)不同的作戰(zhàn)任務(wù)確定的不同試驗內(nèi)容而決定。例如，在高原環(huán)境條件下陸軍某型坦克作戰(zhàn)試驗環(huán)境的構(gòu)建，應(yīng)根據(jù)高原地表、水文、氣象特點和影響因素設(shè)計作戰(zhàn)試驗環(huán)境內(nèi)容，高原地表環(huán)境可以按照殘丘的戈壁地、簡易土路、沙漠路等試驗環(huán)境進行設(shè)計；高原氣象環(huán)境可以按照降水強度、氣壓、溫度濕度等試驗環(huán)境進行設(shè)計。

3 復雜電磁環(huán)境設(shè)計

復雜電磁環(huán)境從產(chǎn)生輻射的角度來看，主要包括三個方面：人為電磁輻射、自然電磁輻射，以及輻射傳播因素。人為電磁輻射是戰(zhàn)場電磁環(huán)境的主體，按照作戰(zhàn)進程不斷發(fā)生著劇烈的變化，主要包括對抗性電磁環(huán)境、非對抗性電磁環(huán)境、電磁噪聲環(huán)境，其中，對抗性電磁環(huán)境分為壓制干擾環(huán)境、欺騙干擾環(huán)境、電磁脈沖環(huán)境；非對抗性電磁環(huán)境分為不同體制信號干擾環(huán)境和同體制信號干擾環(huán)境；電磁噪聲環(huán)境分為地區(qū)噪聲環(huán)境和平臺噪聲環(huán)境。自然電磁輻射主要包括靜電、雷電、宇宙射線等，這在野戰(zhàn)環(huán)境中是一個幾乎不可控的組成要素。輻射傳播因素主要指能夠影響電磁波傳播形態(tài)的各種媒介物質(zhì)，如大氣、土壤、人造電磁散射體等。如圖3，復雜電磁環(huán)境結(jié)構(gòu)圖。

復雜電磁環(huán)境試驗是驗證武器裝備最終能否有效發(fā)揮作戰(zhàn)效能的高級階段。為滿足復雜電磁環(huán)境下武器裝備作戰(zhàn)試驗，必須根據(jù)裝備定型試驗的特點，設(shè)計其復雜電磁環(huán)境試驗考核內(nèi)容。根據(jù)復雜電磁環(huán)境結(jié)構(gòu)圖，裝備復雜電磁環(huán)境的設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括電磁兼容性試驗環(huán)境設(shè)計、瞬態(tài)電磁干擾試驗環(huán)境設(shè)計和射頻及光電環(huán)境適應(yīng)性試驗環(huán)境設(shè)計。電磁兼容性試驗環(huán)境設(shè)計，解決復雜電磁環(huán)境下裝備兼容工作問題，涉及相同或不同體制信號干擾、地區(qū)電磁噪聲和平臺電磁干擾等環(huán)境；瞬態(tài)電磁干擾試驗環(huán)境設(shè)計，解決裝備干擾和反干擾能力問題，涉及雷電干擾、靜電放電、電磁脈沖、壓制干擾、欺騙干擾等環(huán)境；射頻及光電環(huán)境適應(yīng)性試驗設(shè)計解決輻射傳播因素的內(nèi)場和外場試驗，涉及大氣傳播媒介、土壤傳播媒介和人造電磁散射體等環(huán)境。最后，依據(jù)被試裝備的功能、性能、使用頻率等基本信息，充分利用獲得的電磁兼容試驗、復雜射頻及光電環(huán)境適應(yīng)性試驗、瞬態(tài)電磁干擾試驗及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，建立系統(tǒng)分析模型，對被試裝備在復雜電磁環(huán)境下作戰(zhàn)試驗進行評估，考核被試裝備在復雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性。

4 敵方威脅環(huán)境設(shè)計

火力威脅是戰(zhàn)場上敵方最主要的威脅。敵方聯(lián)合火力威脅主要包括遠程火力威脅和近距離作戰(zhàn)火力威脅。遠程火力威脅是指使用作戰(zhàn)飛機、導彈、多管火箭炮等遠程武器和精確制導炮彈實施長時間、大規(guī)模、高強度的火力飽和打擊，大量殺傷威脅我方有生力量，癱瘓我方指揮系統(tǒng)，削弱我方作戰(zhàn)潛力。近距離作戰(zhàn)火力威脅是指敵我雙方在近距離交戰(zhàn)中，敵方利用火炮、反坦克炮、坦克炮和火箭炮及槍械等常規(guī)武器裝備，對我方進行火力威脅打擊，并聯(lián)合遠程火力對其實施火力支援威脅。

敵方聯(lián)合火力威脅環(huán)境的影響因素分為直接影響因素和間接影響因素兩類，如圖4。直接影響因素主要包括：敵方武器彈藥對裝備造成的直接損傷，因爆炸沖擊波對裝備造成的震動而引發(fā)的裝備故障，因爆炸改變的地表形狀造成的裝備通行障礙，以及因爆炸引起的煙塵而造成的裝備觀瞄障礙等。間接影響因素主要指的是敵方聯(lián)合火力環(huán)境對裝備操作者的影響，包括震動、強光、噪聲、刺激性氣味等容易使裝備操作者產(chǎn)生煩躁、焦慮等不良情緒，如果裝備自身同時存在操作復雜、可靠性差等特征，則更容易加重操作員的負面情緒，使得裝備難以發(fā)揮出正常的效能，由此反映出裝備的聯(lián)合火力環(huán)境適用性不強。

5 作戰(zhàn)試驗環(huán)境分析

作戰(zhàn)試驗環(huán)境是開展作戰(zhàn)試驗的平臺，把平臺設(shè)計好，才能保證作戰(zhàn)試驗的充分性和作戰(zhàn)試驗結(jié)果的可信性。對作戰(zhàn)試驗環(huán)境的設(shè)計，首先，對作戰(zhàn)試驗環(huán)境進行科學的分析，確定試驗環(huán)境相對應(yīng)的影響因素，構(gòu)建出體現(xiàn)影響因素的各試驗場景環(huán)境。其次，對各試驗場景或環(huán)境進行分析，細化分解成相對獨立的關(guān)鍵要素，把要素按照強、中、弱的程度進行劃分，對作戰(zhàn)試驗環(huán)境進行細化設(shè)計。最后，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)和經(jīng)驗分析判斷，優(yōu)選出具有代表性的典型作戰(zhàn)試驗環(huán)境。

作戰(zhàn)試驗環(huán)境的分析方法，一般按照“五先五后”原則，即先整體后局部、先敵方后我方、先主要方向后次要方向、先前沿后縱深、先概略分析后精確分析，采取整體分析、分區(qū)分析、要素分析、重點分析相結(jié)合的方式對作戰(zhàn)試驗環(huán)境進行系統(tǒng)分析設(shè)計。如圖5，作戰(zhàn)試驗環(huán)境分析。方法步驟如下。

5.1 通觀全貌整體分析。根據(jù)被試裝備的作戰(zhàn)使命，整體分析被試裝備的作戰(zhàn)試驗環(huán)境，確定被試裝備的影響因素，圍繞戰(zhàn)場自然環(huán)境、復雜電磁環(huán)境、敵方威脅環(huán)境的關(guān)鍵影響因素，構(gòu)建各個試驗場景環(huán)境，進行作戰(zhàn)試驗環(huán)境的總體設(shè)計。

5.2 著眼特點分區(qū)分析。著眼作戰(zhàn)試驗特點，對戰(zhàn)場自然環(huán)境、復雜電磁環(huán)境、敵方威脅環(huán)境進行獨立分析。圍繞戰(zhàn)場自然環(huán)境進行分析，能夠分解成自然場景1、自然場景2、自然場景3，直至若干自然場景n；圍繞復雜電磁環(huán)境進行分析，能夠分解成電磁環(huán)境1、電磁環(huán)境2、電磁環(huán)境3，直至若干電磁環(huán)境n；圍繞敵方威脅環(huán)境進行分析，主要是指敵方的火力威脅，能夠分解成火力環(huán)境1、火力環(huán)境2、火力環(huán)境3，直至若干火力環(huán)境n。通過對各個作戰(zhàn)試驗環(huán)境的獨立深入分析，找出各試驗環(huán)境對被試裝備的獨特影響要素。

5.3 區(qū)分要素逐個分析。就是把作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)具有影響裝備作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)適用性價值的作戰(zhàn)試驗環(huán)境要素，分門別類進行分析判斷、優(yōu)選，從中優(yōu)選出每個環(huán)境要素對被試裝備的影響程度，在每個環(huán)境的各關(guān)鍵要素的強、中、弱程度影響下，考核被試裝備的效能發(fā)揮程度、完成任務(wù)的好壞程度，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)及評估結(jié)果，評估被試裝備，為決策者提供有價值的信息。

5.4 緊貼任務(wù)重點分析。根據(jù)不同的作戰(zhàn)任務(wù)，在總體分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)攻防作戰(zhàn)的特點和需要，就影響作戰(zhàn)的關(guān)鍵試驗環(huán)境要素進行逐一逐層的分析。

6 作戰(zhàn)試驗環(huán)境關(guān)鍵要素確定

通過對上述的作戰(zhàn)試驗環(huán)境分析，在戰(zhàn)場自然環(huán)境層次方面，確定場景1的自然環(huán)境關(guān)鍵要素，依次類推，確定場景2、場景3……場景n的關(guān)鍵要素；在復雜電磁環(huán)境層次方面，獨立分析電磁環(huán)境1至電磁環(huán)境n的關(guān)鍵要素，再分析場景1在電磁環(huán)境1至電磁環(huán)境n影響下的要素，確定場景1直至場景n在電磁環(huán)境1至電磁環(huán)境n影響下的各個關(guān)鍵要素。通過上述得出，戰(zhàn)場自然環(huán)境關(guān)鍵要素和復雜電磁環(huán)境關(guān)鍵要素構(gòu)成了一個被試裝備待試環(huán)境的關(guān)鍵要素矩陣A={a11，a12，…，a1n}，其中a11={b11， b12，…，b1n}T，a1n={bn1，bn2，…，bnn}T，a1n代表自然場景n的關(guān)鍵要素集合，bnn代表自然場景n的在電磁環(huán)境1至電磁環(huán)境n影響下的關(guān)鍵要素。同理，戰(zhàn)場自然環(huán)境關(guān)鍵要素和復雜電磁環(huán)境關(guān)鍵要素構(gòu)成的矩陣A={a11，a12，…，a1n}，在敵方火力威脅下的關(guān)鍵要素分析，得出矩陣C={c11，c12，…，c1n}，其中c11={d11，d12，…，d1n}T，c1n={dn1，dn2，…，dnn}T，c1n代表獨立火力威脅n的關(guān)鍵要素集合，dnn代表矩陣A中的第bnn關(guān)鍵要素在火力威脅n影響下的關(guān)鍵要素。通過這樣的分析確定方法，找出的被試裝備作戰(zhàn)試驗環(huán)境的所有關(guān)鍵要素，他們要素之間都是相互獨立的，且每個要素指標之間不具有重復性，這些個關(guān)鍵要素的離散點，如圖6，代表的就是基于作戰(zhàn)任務(wù)的典型作戰(zhàn)試驗環(huán)境。在開展實裝對抗的武器裝備作戰(zhàn)試驗過程中，找到這些具有代表性的離散點對應(yīng)的試驗環(huán)境，構(gòu)建作戰(zhàn)試驗環(huán)境每個關(guān)鍵要素的指標體系，進行作戰(zhàn)試驗環(huán)境設(shè)計，才能保證試驗的充分性和可信性。

7 結(jié)論與展望

我軍作戰(zhàn)試驗的研究處于起步階段，對作戰(zhàn)試驗環(huán)境設(shè)計研究基本是空白的，現(xiàn)行的裝備試驗的主要分為研制試驗和定型試驗兩個主要部分，研制試驗是在可控的理想試驗環(huán)境下進行的試驗，定型試驗在彌補實戰(zhàn)短板方面進行了部隊試驗和部隊試用，雖然試驗環(huán)境更加嚴酷，但是距離作戰(zhàn)試驗環(huán)境要求還有差距，且依托平時的演習進行的部隊試驗和部隊試用，試驗環(huán)境單一、不全面。本文通過戰(zhàn)場自然環(huán)境、復雜電磁環(huán)境、敵方威脅環(huán)境三者間的交互分析，建立了環(huán)境指標矩陣和三維試驗空間模型，空間內(nèi)的全部離散點代表不同作戰(zhàn)試驗環(huán)境的點的集合。本文還提出了作戰(zhàn)試驗環(huán)境分析方法，利用這種作戰(zhàn)試驗環(huán)境分析方法，根據(jù)具體的作戰(zhàn)使命和任務(wù)特點，能夠在“戰(zhàn)場自然環(huán)境—復雜電磁環(huán)境—敵方威脅環(huán)境”三維空間上找出對應(yīng)的一組離散點，離散點代表的就是基于作戰(zhàn)任務(wù)的具有代表性的典型作戰(zhàn)試驗環(huán)境，圍繞這些具有代表性的典型作戰(zhàn)試驗環(huán)境進行設(shè)計，能夠確保被試裝備的作戰(zhàn)環(huán)境試驗的充分性，這種針對離散點的作戰(zhàn)試驗環(huán)境設(shè)計的試驗較以往的環(huán)境試驗，更能節(jié)省資源、降低經(jīng)費、提高效率，避免試驗的重復性，具有重要的研究價值。作戰(zhàn)試驗環(huán)境指標需要根據(jù)被試裝備的作戰(zhàn)使命和任務(wù)來確定，如陸軍某型裝備在復雜電磁環(huán)境下對防御之敵進攻戰(zhàn)斗的對抗試驗，應(yīng)該根據(jù)不同的作戰(zhàn)使命和被試裝備的用途，選擇嚴寒、濕熱、高寒、沙漠等不同地區(qū)，假想威脅對象的戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)法和火力威脅模式，構(gòu)建近似實戰(zhàn)的作戰(zhàn)試驗環(huán)境。可見，深化作戰(zhàn)試驗環(huán)境設(shè)計研究，對于推進武器裝備作戰(zhàn)試驗的研究具有重要價值，對應(yīng)指導作戰(zhàn)試驗的實踐工作具有重要意義。

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