基于場(chǎng)景數(shù)據(jù)的電子對(duì)抗系統(tǒng)模擬訓(xùn)練研究?

宮 斌

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所 揚(yáng)州 225001）

1 引言

武器裝備的系統(tǒng)模擬訓(xùn)練對(duì)于提高操作員的操作控制及作戰(zhàn)應(yīng)用能力具有重要作用，隨著戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的日趨復(fù)雜，電子對(duì)抗系統(tǒng)對(duì)操作人員的專業(yè)性要求越來越高，電子對(duì)抗系統(tǒng)模擬訓(xùn)練的重要程度也越來越高［6］。本文主要討論“實(shí)裝嵌入式”模擬訓(xùn)練系統(tǒng)［5］，即以軟件模塊形式運(yùn)行于電子對(duì)抗系統(tǒng)顯控臺(tái)［8］，在偵察、干擾等設(shè)備前端不工作的情況下，利用軟件模擬各種作戰(zhàn)場(chǎng)景，使操作人員能在模擬的各種不同電磁環(huán)境下，進(jìn)行電子對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)操控訓(xùn)練［4］。

2 模擬訓(xùn)練過程

電子對(duì)抗模擬訓(xùn)練軟件一般包含場(chǎng)景設(shè)置和訓(xùn)練監(jiān)控兩大部分，場(chǎng)景設(shè)置設(shè)定訓(xùn)練數(shù)據(jù)和流程，訓(xùn)練監(jiān)控根據(jù)設(shè)置的場(chǎng)景進(jìn)行報(bào)文的生成和訓(xùn)練過程的推演監(jiān)控。以下結(jié)合某型艦載電子對(duì)抗系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練軟件，介紹電子對(duì)抗模擬訓(xùn)練軟件的工作過程［2］。

2.1 模擬訓(xùn)練場(chǎng)景設(shè)置

模擬訓(xùn)練場(chǎng)景設(shè)置是完成訓(xùn)練時(shí)的電磁環(huán)境中各類數(shù)據(jù)的設(shè)置，包括敵我雙方的各類平臺(tái)、裝備的參數(shù)及其運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)等［3］，訓(xùn)練場(chǎng)景是模擬訓(xùn)練的外部數(shù)據(jù)輸入源，通常稱為訓(xùn)練預(yù)案。

通過模擬訓(xùn)練軟件的數(shù)據(jù)管理功能，對(duì)訓(xùn)練場(chǎng)景及其中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，主要有敵我雙方平臺(tái)數(shù)據(jù)，包括導(dǎo)彈、艦船、飛機(jī)及其運(yùn)行軌跡等；裝備數(shù)據(jù)，包括各型雷達(dá)、激光、通信等設(shè)備的各種詳細(xì)參數(shù)及其開關(guān)機(jī)時(shí)間等。完成數(shù)據(jù)的設(shè)置后，將形成完整的訓(xùn)練預(yù)案，以文件或數(shù)據(jù)庫庫表形式進(jìn)行保存。在進(jìn)入模擬訓(xùn)練工作模式后，訓(xùn)練監(jiān)控軟件模塊將對(duì)選取的訓(xùn)練預(yù)案文件或數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，形成訓(xùn)練場(chǎng)景的各類數(shù)據(jù)報(bào)文，通過約定的接口形式與電子對(duì)抗綜合顯控臺(tái)進(jìn)行交互，完成電子對(duì)抗模擬訓(xùn)練功能。

2.2 模擬訓(xùn)練過程監(jiān)控

模擬訓(xùn)練監(jiān)控軟件模塊對(duì)操作員選定的模擬訓(xùn)練預(yù)案進(jìn)行解析后，生成各種數(shù)據(jù)報(bào)文，包括電子對(duì)抗系統(tǒng)/設(shè)備、本艦相關(guān)數(shù)據(jù)，如偵察/干擾設(shè)備狀態(tài)、自檢信息、無源干擾彈、作戰(zhàn)能力信息、本艦經(jīng)緯度、航向、航速、風(fēng)向、風(fēng)速及時(shí)統(tǒng)數(shù)據(jù)等；敵方的導(dǎo)彈、艦船、飛機(jī)等各類平臺(tái)及其運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)，平臺(tái)搭載的各類雷達(dá)、激光、通信等各類裝備數(shù)據(jù)等等。模擬訓(xùn)練監(jiān)控軟件模塊以訓(xùn)練開始時(shí)間至結(jié)束時(shí)間為基準(zhǔn)時(shí)間軸，根據(jù)這些平臺(tái)、裝備的數(shù)據(jù)及運(yùn)行時(shí)間，以統(tǒng)一的節(jié)拍產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送到電子對(duì)抗綜合顯控臺(tái)，形成完整的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)操作員進(jìn)行訓(xùn)練。

3 方法研究

模擬訓(xùn)練中作戰(zhàn)場(chǎng)景、電磁環(huán)境越接近真實(shí)情況，訓(xùn)練效果越好［10］。而如何提高訓(xùn)練作戰(zhàn)場(chǎng)景和電磁環(huán)境的逼真度，是模擬訓(xùn)練需要解決的重要問題［9］。

模擬訓(xùn)練過程是外部輸入數(shù)據(jù)與操作員的操作控制的動(dòng)態(tài)交互過程，訓(xùn)練效果很大程度上取決于外部輸入數(shù)據(jù)是否最大程度接近真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境，同時(shí)是否能夠準(zhǔn)確反映操作員的操作意圖。原有的模擬訓(xùn)練場(chǎng)景數(shù)據(jù)的逼真程度，基本依賴于操作員的能力水平，且對(duì)于真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境中的各種動(dòng)態(tài)變化過程，很難通過人工設(shè)置的數(shù)據(jù)模擬出來，因此模擬訓(xùn)練的效果不佳。本文即研究利用真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)景的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)，生成模擬訓(xùn)練預(yù)案，使得訓(xùn)練中的電磁環(huán)境能夠盡可能接近實(shí)戰(zhàn)環(huán)境，從而完善模擬訓(xùn)練功能，增強(qiáng)模擬訓(xùn)練效果。

真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境數(shù)據(jù)是電子對(duì)抗系統(tǒng)在作戰(zhàn)過程中對(duì)各類數(shù)據(jù)的記錄信息，它包含了作戰(zhàn)過程中較為全面的電子對(duì)抗裝備狀態(tài)信息和戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境信息，真實(shí)反映了戰(zhàn)場(chǎng)中各類電磁信息的變化情況，是電子對(duì)抗系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，不僅可以用于作戰(zhàn)過程分析，也是電子對(duì)抗情報(bào)信息的來源之一。而同時(shí)，真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境數(shù)據(jù)也和作戰(zhàn)過程中電子對(duì)抗系統(tǒng)本身的狀態(tài)及操作控制密切相關(guān)［1］，具有一定的時(shí)域、頻域、空域特定性，必須經(jīng)過處理才能被利用作為模擬訓(xùn)練場(chǎng)景數(shù)據(jù)。因此，如何對(duì)真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以便與模擬訓(xùn)練場(chǎng)景設(shè)置數(shù)據(jù)相結(jié)合生成較為逼真的訓(xùn)練場(chǎng)景，是本文研究的重點(diǎn)。

對(duì)于作戰(zhàn)過程中記錄的電磁環(huán)境信息，包括雷達(dá)偵察、激光偵察及通訊偵察數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的干擾數(shù)據(jù)信息，在模擬訓(xùn)練過程中需要進(jìn)行適當(dāng)處理，以形成合適的訓(xùn)練場(chǎng)景數(shù)據(jù)。處理過程分為數(shù)據(jù)分析與匹配、靜態(tài)篩選和動(dòng)態(tài)調(diào)整三部分，通過這些處理方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇、過濾和動(dòng)態(tài)修改，使得真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以適應(yīng)訓(xùn)練過程中的各種人工輸入，準(zhǔn)確反映操作員的動(dòng)作，達(dá)到在真實(shí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行有效訓(xùn)練的效果。

1）數(shù)據(jù)分析與匹配

真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境數(shù)據(jù)是以記錄文件的形式保存的，對(duì)于一個(gè)記錄文件，即包含了某次作戰(zhàn)過程的全部信息，對(duì)于這些信息首先要進(jìn)行分析。分析主要內(nèi)容是獲取兩部分信息，一是作戰(zhàn)過程的作戰(zhàn)海域/區(qū)域、時(shí)間段、任務(wù)類型（偵察、有源干擾、無源干擾）等，二是各類電磁信息參數(shù)及其變化情況。第一部分?jǐn)?shù)據(jù)將與模擬訓(xùn)練設(shè)置的場(chǎng)景進(jìn)行匹配，確定作戰(zhàn)海域/區(qū)域、作戰(zhàn)時(shí)間段、作戰(zhàn)主要任務(wù)等。匹配過程提供操作員進(jìn)行選擇設(shè)置，這一部分?jǐn)?shù)據(jù)可以使用真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，也可以使用人工設(shè)置參數(shù)，確定以后將生成電子對(duì)抗系統(tǒng)及本艦的主要參數(shù)信息，包括偵察/干擾設(shè)備各類信息數(shù)據(jù)、本艦經(jīng)緯度、航向、航速、風(fēng)向、風(fēng)速及時(shí)統(tǒng)數(shù)據(jù)等等；第二部分信息將加入到模擬訓(xùn)練場(chǎng)景的電磁信息數(shù)據(jù)中，與原有的設(shè)置數(shù)據(jù)相結(jié)合。完成后還需要對(duì)這一新的場(chǎng)景進(jìn)行進(jìn)一步處理——靜態(tài)篩選，才能形成可用的訓(xùn)練預(yù)案文件或數(shù)據(jù)庫庫表。

2）靜態(tài)篩選

靜態(tài)篩選主要是對(duì)上述的電磁信息參數(shù)進(jìn)行處理。首先根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)等信息篩選出需要的數(shù)據(jù)，例如僅有偵察任務(wù)訓(xùn)練，則相關(guān)的干擾信息數(shù)據(jù)將被剔除；僅有雷達(dá)偵察干擾任務(wù)，則相關(guān)的激光、通信信息將被剔除；僅有無源干擾任務(wù)，則相關(guān)的有源干擾信息將被剔除。根據(jù)一定的原則，將無需保留的電磁信息數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，保留本次訓(xùn)練場(chǎng)景需要的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。其次對(duì)各偵察目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選并與場(chǎng)景設(shè)置參數(shù)進(jìn)行整合，形成完整合理的訓(xùn)練場(chǎng)景數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫庫表。以下以某一部末制導(dǎo)雷達(dá)偵察目標(biāo)數(shù)據(jù)為例，描述對(duì)具體電磁信息數(shù)據(jù)的處理過程，處理流程如圖1所示。

根據(jù)以上處理，將真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境數(shù)據(jù)中的各類型雷達(dá)、激光及通信偵察目標(biāo)逐個(gè)加入到訓(xùn)練場(chǎng)景中，生成一個(gè)完整的模擬訓(xùn)練預(yù)案。這一預(yù)案的場(chǎng)景信息中，既包含了真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，而又有人工設(shè)置的電子對(duì)抗系統(tǒng)信息、本艦信息以及其他偵察目標(biāo)信息，能夠使得模擬訓(xùn)練的電磁環(huán)境較大程度上接近真實(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。同時(shí)通過對(duì)這一場(chǎng)景進(jìn)行人工修改、添加偵察目標(biāo)數(shù)據(jù)，可以將訓(xùn)練以及考核內(nèi)容融入其中，使得整個(gè)場(chǎng)景既能夠完成逼真的真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境模擬，也可以完成特定的訓(xùn)練考核任務(wù)。

圖1 靜態(tài)篩選流程

3）動(dòng)態(tài)調(diào)整

上述處理完成后的訓(xùn)練場(chǎng)景是一個(gè)完整全面的模擬訓(xùn)練場(chǎng)景，即模擬訓(xùn)練預(yù)案，以文件或數(shù)據(jù)庫庫表的形式進(jìn)行保存。當(dāng)電子對(duì)抗系統(tǒng)進(jìn)入模擬訓(xùn)練工作模式時(shí)，操作員選擇該訓(xùn)練預(yù)案后，模擬訓(xùn)練監(jiān)控軟件對(duì)預(yù)案中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后，生成各類數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送到電子對(duì)抗綜合顯控臺(tái)，開始訓(xùn)練過程。在解析出的數(shù)據(jù)中，最重要的數(shù)據(jù)是各類偵察目標(biāo)，包括雷達(dá)、激光及通信目標(biāo)數(shù)據(jù)等，這些目標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)文的出現(xiàn)和消失時(shí)間還需要在訓(xùn)練過程中，根據(jù)其他相關(guān)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，這一過程可以稱之為目標(biāo)信息的動(dòng)態(tài)調(diào)整。這些相關(guān)信息包括如目標(biāo)平臺(tái)運(yùn)行的軌跡、與本艦的距離、電子對(duì)抗系統(tǒng)操作員進(jìn)行的操作控制命令等，只有結(jié)合這些信息，對(duì)偵察目標(biāo)的出現(xiàn)和消失時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，才能更真實(shí)地反映出作戰(zhàn)過程中的實(shí)際狀態(tài)，更好地對(duì)操作員的操作控制進(jìn)行反饋，才能達(dá)到更好的訓(xùn)練效果。以下以某導(dǎo)彈平臺(tái)末制導(dǎo)雷達(dá)目標(biāo)信號(hào)的處理過程為例，描述動(dòng)態(tài)調(diào)整的過程，處理流程如圖2所示。

圖2 動(dòng)態(tài)調(diào)整流程

通過對(duì)這一目標(biāo)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，在訓(xùn)練過程中對(duì)操作員的操作控制進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，可以將真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁數(shù)據(jù)信息和訓(xùn)練要求更好地結(jié)合起來，得到更好的訓(xùn)練效果。類似的，在操作員進(jìn)行偵察、干擾設(shè)備的各種操作控制時(shí)，都需要對(duì)控制命令進(jìn)行處理，并通過對(duì)預(yù)案數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整完成反饋，使得整個(gè)訓(xùn)練過程不僅在場(chǎng)景數(shù)據(jù)上接近于實(shí)戰(zhàn)狀態(tài)，而且在對(duì)偵察干擾設(shè)備的模擬上更加接近于實(shí)際裝備狀態(tài)，使得訓(xùn)練更加逼真有效。

4 實(shí)際應(yīng)用

基于真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的電子對(duì)抗系統(tǒng)模擬訓(xùn)練設(shè)計(jì)目前已經(jīng)在XXX艦載電子對(duì)抗系統(tǒng)中進(jìn)行了初步應(yīng)用。在該系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練軟件中，采用真實(shí)的電子對(duì)抗作戰(zhàn)數(shù)據(jù)為背景，在此基礎(chǔ)上對(duì)需要進(jìn)行考核的雷達(dá)偵察目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)考核操作員在限定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)考核目標(biāo)的確認(rèn)，訓(xùn)練操作員從大量雷達(dá)偵察目標(biāo)背景數(shù)據(jù)中快速甄別目標(biāo)的能力。真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境數(shù)據(jù)不僅大大提高了訓(xùn)練場(chǎng)景的真實(shí)程度，也同時(shí)提高了訓(xùn)練的難度和針對(duì)性，使得模擬訓(xùn)練的效果得到較大提升。

5 結(jié)語

電子對(duì)抗系統(tǒng)由于裝備組成的復(fù)雜性、偵察干擾流程的復(fù)雜性等因素，對(duì)于操作員的要求較高［13］，操作人員的專業(yè)程度和熟練程度將會(huì)對(duì)電子對(duì)抗裝備的效能發(fā)揮起到很大的影響。電子對(duì)抗模擬訓(xùn)練不僅能夠訓(xùn)練電子對(duì)抗操作員熟悉裝備的基本操作控制，而且對(duì)訓(xùn)練操作員進(jìn)行目標(biāo)甄別、干擾對(duì)抗控制以及情報(bào)收集等更高層次的操作能力有著重要作用［11］?；谡鎸?shí)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的電子對(duì)抗模擬訓(xùn)練設(shè)計(jì)，將使得訓(xùn)練場(chǎng)景和過程更加接近實(shí)戰(zhàn)狀態(tài)，通過提升訓(xùn)練效果提高操作員的能力水平，使操作員在偵察、干擾作戰(zhàn)過程中更好地發(fā)揮作用，最終使得電子對(duì)抗系統(tǒng)發(fā)揮更大的效能。

此外，基于真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的電子對(duì)抗模擬訓(xùn)練還有許多進(jìn)一步的應(yīng)用，如根據(jù)實(shí)戰(zhàn)數(shù)據(jù)對(duì)干擾對(duì)抗流程進(jìn)行訓(xùn)練、對(duì)情報(bào)搜集操控進(jìn)行訓(xùn)練等［7］。將真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)融入到電子對(duì)抗模擬訓(xùn)練中，是一個(gè)重要途徑，也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，還有很多的工作需要進(jìn)行不斷深入研究。