基于獨(dú)立組件的雷達(dá)對抗模擬訓(xùn)練評定系統(tǒng)設(shè)計(jì)

萬紅坡，朱 麗

(解放軍91336部隊(duì)，河北 秦皇島 066326)

0 引 言

模擬訓(xùn)練，就是通過仿真手段模擬真實(shí)訓(xùn)練環(huán)境，供操作手在此環(huán)境中訓(xùn)練，以達(dá)到熟練操作的活動。

現(xiàn)階段，雷達(dá)對抗裝備不斷更新，而具有裝備熟練操作技能的操作手需求也在不斷增加，與之相適應(yīng)的模擬訓(xùn)練也在迅速增多，但現(xiàn)有的評定設(shè)備存在評定對象單一、評定擴(kuò)展困難、評定模式單一的問題，無法滿足多種對抗裝備、多種科目的模擬訓(xùn)練結(jié)果的評定迫切需求。

為了適應(yīng)這種需求，本文設(shè)計(jì)了一種新型的訓(xùn)練評定系統(tǒng)，此系統(tǒng)將眾多的評定對象設(shè)計(jì)為獨(dú)立組件，在訓(xùn)練中通過靈活的組合，滿足雷達(dá)對抗設(shè)備訓(xùn)練評定的需求，為實(shí)現(xiàn)裝備操作手多樣化模擬訓(xùn)練的結(jié)果評定奠定基礎(chǔ)。

1 獨(dú)立組件設(shè)計(jì)

獨(dú)立組件是一種軟件結(jié)構(gòu)[1-2]，它為軟件的動態(tài)架構(gòu)提供了基本材料。獨(dú)立組件的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 獨(dú)立組件構(gòu)成圖

(1)通過組件基礎(chǔ)類描述某一類型的評估對象，例如雷達(dá)偵察裝備類，此基礎(chǔ)類定義了評估對象的公共特性，是拓展具體對象的基礎(chǔ)。

(2)組件描述文件是具體對象的特征和行為表述，通過讀取描述文件，并配合組件基礎(chǔ)類，形成完整的具體對象表述。

(3)具體組件n是實(shí)現(xiàn)評定工作的基礎(chǔ)。它包含輸入/輸出接口、評定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、評定參數(shù)讀取等功能。當(dāng)有新的評估組件加入時(shí)，只需按照組件描述文件格式創(chuàng)建新的描述文件即可。

由此可見，獨(dú)立組件具有通用性和強(qiáng)擴(kuò)展性的特點(diǎn)。

2 訓(xùn)練評定系統(tǒng)組件構(gòu)成

訓(xùn)練評定系統(tǒng)涉及了模擬訓(xùn)練所需的多種平臺(艦載、岸基、彈載、機(jī)載)的多種型號雷達(dá)對抗設(shè)備，并為每型設(shè)備設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)組件和組件描述文件，同時(shí)后續(xù)可通過擴(kuò)展獲得更多的獨(dú)立組件。

所有組件均具有編輯功能，可添加或刪除某些評定項(xiàng)目。

2.1 偵察機(jī)獨(dú)立評定組件

設(shè)計(jì)目標(biāo)：按照接口描述文件，對組件進(jìn)行配置，明確此評定組件的型號類別，即與特定評定對象(對應(yīng)型號的雷達(dá)偵察實(shí)裝或者模擬訓(xùn)練設(shè)備)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，同時(shí)，還需根據(jù)訓(xùn)練需求，設(shè)定評定指標(biāo)，設(shè)置指標(biāo)參數(shù)：威脅目標(biāo)截獲率rc、威脅目標(biāo)識別率ri和威脅目標(biāo)截獲時(shí)間Tc，最終計(jì)算偵察效能C作為偵察操作手的訓(xùn)練能力評定結(jié)果：

C=Wrc×rc+Wri×ri+Wtc×Tc

(1)

式中：Wrc、Wri、Wtc分別為威脅目標(biāo)截獲率、威脅目標(biāo)識別率和威脅目標(biāo)截獲時(shí)間的權(quán)系數(shù)，即重要度，且：

Wrc+Wri+Wtc=1

(2)

在模擬訓(xùn)練時(shí)，操作手的偵察活動由偵察機(jī)獨(dú)立評定組件進(jìn)行記錄，在訓(xùn)練結(jié)束時(shí)按照評定指標(biāo)計(jì)算評定結(jié)果。

2.2 有源干擾機(jī)獨(dú)立評定組件

設(shè)計(jì)目標(biāo)：按照接口描述文件，設(shè)置為特定型號的有源干擾評定組件，并配置此型號有源干擾機(jī)的干擾類型、各干擾類型在實(shí)施干擾時(shí)的操作步驟和干擾時(shí)長。同時(shí)，根據(jù)訓(xùn)練需求，結(jié)合有源干擾實(shí)施步驟及干擾準(zhǔn)則，設(shè)定評定準(zhǔn)則，確定評定指標(biāo)參數(shù)：干擾引導(dǎo)準(zhǔn)確性rj、干擾樣式準(zhǔn)確性rst和干擾引導(dǎo)時(shí)間Tj，最終計(jì)算干擾效能J作為操作手的干擾訓(xùn)練能力評定結(jié)果：

J=Wrj×rj+Wrst×rst+Wtj×Tj

(3)

式中：Wrj、Wrst、Wtj分別為干擾引導(dǎo)準(zhǔn)確性、干擾樣式準(zhǔn)確性和干擾引導(dǎo)時(shí)間的權(quán)系數(shù)，即重要度，且：

Wrj+Wrst+Wtj=1

(4)

在模擬訓(xùn)練時(shí)，操作手的有源干擾引導(dǎo)信息和干擾操作信息被有源干擾機(jī)獨(dú)立評定組件獲取并記錄，在訓(xùn)練結(jié)束后，對有源干擾進(jìn)行評定。

2.3 無源干擾機(jī)組合評定組件

設(shè)計(jì)目標(biāo)：根據(jù)接口描述文件，將獨(dú)立組件配置為特定型號的無源干擾評定組件，并按照此型號無源干擾機(jī)的干擾類型以及干擾操作流程，對評定組件設(shè)定。同時(shí)，根據(jù)訓(xùn)練需求，設(shè)定評定準(zhǔn)則，確定評定指標(biāo)參數(shù)(參見公式(3)和公式(4))。

在訓(xùn)練過程中，評定組件接收無源干擾評定原始數(shù)據(jù)，包含干擾對象的干擾目標(biāo)信息、干擾操作信息、無源干擾的類型等，結(jié)合有源干擾實(shí)施步驟及干擾準(zhǔn)則，對有源干擾進(jìn)行評定。

2.4 雷達(dá)對抗設(shè)備組合評定組件

設(shè)計(jì)目標(biāo)：對特定型號的雷達(dá)對抗設(shè)備，按照其實(shí)際的功能組成，設(shè)計(jì)組合組件描述文件，形成具備系統(tǒng)評定能力的組合組件。

該組合組件不但能夠完成內(nèi)部各個(gè)獨(dú)立組件的評定，還能夠?qū)ρb備操作手進(jìn)行綜合評定，評價(jià)其雷達(dá)對抗綜合能力T：

T=Wc×C+Wja×Ja+Wjp×Jp

(5)

式中：Wc、Wja、Wjp分別為偵察效能、有源干擾效能和無源干擾效能的權(quán)系數(shù)，即重要度，且：

Wc+Wja+Wjp=1

(6)

設(shè)計(jì)完成后的組合組件可以進(jìn)行保存，在后續(xù)訓(xùn)練中可直接調(diào)用，大大簡化了評定流程，提高了評定效率。

3 訓(xùn)練評定系統(tǒng)設(shè)計(jì)

下面以某型雷達(dá)對抗裝備為例詳細(xì)表述獨(dú)立組件的設(shè)計(jì)。

(1)對該雷達(dá)對抗裝備進(jìn)行編號，由于該裝備具有偵察機(jī)和無源干擾機(jī)，因此需要設(shè)置2個(gè)獨(dú)立評定組件，分別與偵察機(jī)和無源干擾機(jī)相關(guān)聯(lián)。

(2)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)組件工廠類，用于實(shí)例化基礎(chǔ)組件，其代碼實(shí)現(xiàn)如下：

class EWPluginFactory:public QObject,public pluginInterfaceFactory

{

Q_OBJECT

Q_PLUGIN_METADATA(IID”QDataSource.EWPluginFactory“FILE”EWPluginFactory.json”)

Q_INTERFACES(pluginInterfaceFactory)

public:

virtual boolsetPluginName(QString name)Q_DECL_OVERRIDE;

// 獲取偵察機(jī)實(shí)例

virtual pluginInterface* getReconnaissanceInstance()Q_DECL_OVERRIDE;

// 獲取有源干擾機(jī)實(shí)例

virtual pluginInterface* getActivejammingInstance()Q_DECL_OVERRIDE;

// 獲取無源干擾機(jī)實(shí)例

virtual pluginInterface* getPassivejammingInstance()Q_DECL_OVERRIDE;

virtual void destoryPlugins()Q_DECL_OVERRIDE;

private:

pluginInterface* reconnaissanceInstance;

pluginInterface* activejammingInstance;

pluginInterface* passivejammingInstance;

};

然后設(shè)計(jì)偵察機(jī)獨(dú)立組件和無源干擾機(jī)獨(dú)立組件，具備組件描述文件讀取、解析、設(shè)置功能和評定原始數(shù)據(jù)收集功能，在訓(xùn)練過程中完成數(shù)據(jù)收集工作，其代碼實(shí)現(xiàn)如下：

class pluginReconnaissance:public pluginInterface

{

Q_OBJECT

public:

pluginReconnaissance();

～pluginReconnaissance();

virtual void setMainwindow(QMainwindow window)Q_DECL_OVERRIDE;

virtual void showWidget()Q_DECL_OVERRIDE;

virtual void createTCP()Q_DECL_OVERRIDE;

virtual void createUDP()Q_DECL_OVERRIDE;

signals:

void setNetInfo(QStringip);

private:

// 讀取配置文件

virtual void readProfile()Q_DECL_OVERRIDE;

// 設(shè)置配置信息

virtual boolsetRecvStruce()Q_DECL_OVERRIDE;//接收報(bào)文

virtual boolsetSendStruce()Q_DECL_OVERRIDE;//發(fā)送報(bào)文

virtual boolsetIO()Q_DECL_OVERRIDE; //接收、發(fā)送報(bào)文處理

QStringipUDP,ipTCP;//網(wǎng)絡(luò)地址，配置文件設(shè)置

QInt16 portUDP,portTCP;//網(wǎng)絡(luò)端口，配置文件設(shè)置

double dbRFMax;//工作頻段最大值由配置文件和實(shí)裝顯控臺設(shè)置

double dbRFMin;//工作頻段最小值由配置文件和實(shí)裝顯控臺設(shè)置

};

(3)根據(jù)偵察機(jī)的技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，設(shè)置此偵察獨(dú)立組件的屬性，標(biāo)識該雷達(dá)對抗裝備中的偵察機(jī)工作頻段、工作方式，天線掃描方式等，同時(shí)根據(jù)評定 指標(biāo)，設(shè)置評定指標(biāo)參數(shù)，配置為描述文件。

(4)根據(jù)無源干擾機(jī)的工作能力和技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，設(shè)置無源干擾獨(dú)立組件的屬性，標(biāo)識該雷達(dá)對抗裝備中的無源干擾機(jī)的干擾樣式，干擾操作流程，干擾操作時(shí)間等，此外，設(shè)置評定指標(biāo)和參數(shù)，配置為描述文件。

(5)偵察機(jī)獨(dú)立組件和無源干擾機(jī)獨(dú)立組件讀取各自的配置文件進(jìn)行配置，明確對應(yīng)裝備的技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，在訓(xùn)練過程中收集操作手的操作信息，在訓(xùn)練結(jié)束后根據(jù)評定指標(biāo)對操作手的訓(xùn)練進(jìn)行評定，指導(dǎo)操作手的訓(xùn)練。

系統(tǒng)組成圖如圖2所示，其中虛線裝備為數(shù)字組件。

圖2 評定系統(tǒng)組成圖

(6)根據(jù)評定組件的設(shè)計(jì)可知，偵察機(jī)組件和干擾機(jī)組件可根據(jù)組件描述文件任意擴(kuò)展，因此可覆蓋多型評定對象，有效解決了評定對象多、評定擴(kuò)展難的難題。

4 評定系統(tǒng)工作流程

評定系統(tǒng)分為2個(gè)階段，即設(shè)計(jì)階段和運(yùn)行階段。

設(shè)計(jì)階段主要是完成獨(dú)立組件的設(shè)計(jì)，或者是根據(jù)評定需求將多個(gè)獨(dú)立組件進(jìn)行組合，完成評定系統(tǒng)的構(gòu)設(shè)。構(gòu)設(shè)完成后可進(jìn)行保存，便于重復(fù)使用。

運(yùn)行階段主要是完成訓(xùn)練開始后獲取數(shù)據(jù)、評定計(jì)算以及評定結(jié)果顯示。

4.1 設(shè)計(jì)階段工作流程

在設(shè)計(jì)階段，考評員根據(jù)訓(xùn)練裝備的類型選擇獨(dú)立組件和組合組件，將其拖動到設(shè)計(jì)界面上，然后通過連接線將其連接，同時(shí)還可根據(jù)評估需要修改獨(dú)立組件和組合組件的屬性，最后保存完成設(shè)計(jì)工作。其工作流程如圖3所示。

4.2 運(yùn)行階段工作流程

在訓(xùn)練開始前，評定系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)階段所要評定的項(xiàng)目，通知數(shù)據(jù)接收獨(dú)立組件，獲取相應(yīng)的評估原始數(shù)據(jù)。

在訓(xùn)練開始后，評定系統(tǒng)從數(shù)據(jù)接收獨(dú)立組件獲取評定原始數(shù)據(jù)，并評定模型計(jì)算各個(gè)分項(xiàng)結(jié)果[3]。

訓(xùn)練結(jié)束后，評定系統(tǒng)將計(jì)算結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)庫讀寫?yīng)毩⒔M件。并根據(jù)需要調(diào)用評定結(jié)果，顯示獨(dú)立組件，顯示結(jié)果并生成報(bào)告[4]。

其工作流程如圖4所示。

圖3 設(shè)計(jì)階段工作流程示意圖

圖4 運(yùn)行階段工作流程示意圖

5 系統(tǒng)應(yīng)用

在完成某型雷達(dá)對抗裝備的評定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)后，對該設(shè)備的操作手進(jìn)行訓(xùn)練評定[5]，評定結(jié)果如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)應(yīng)用示意圖

從圖5可以看出，通過本評定系統(tǒng)對操作手的訓(xùn)練進(jìn)行評定，使得該操作手的操作能力有了大幅提升，偵察效能由0.24提高到0.8，干擾效能由0.4提高到0.76。

6 結(jié) 論

本文介紹了一種將獨(dú)立組件應(yīng)用于評定系統(tǒng)的技術(shù)。此方法不僅可以提高評定系統(tǒng)的適用范圍，提高工作效率，還能有效解決評定對象多、評定擴(kuò)展難、評定模式單一的問題，為實(shí)現(xiàn)雷達(dá)對抗裝備操作手多樣化模擬訓(xùn)練的結(jié)果評定奠定基礎(chǔ)。