赵正海 张 峰

（91404部队 秦皇岛 066001）

1 引言

装备试验面向实战化的需求愈发强烈，装备软件测试也同样具有面向实战的需求。舰载指控系统作为舰载作战系统的核心，是各类情报信息的收集、传输、处理自动化，实时、有效地进行作战指挥，对武器装备进行控制的指挥自动化系统。舰载指控是以软件为核心的装备，体系结构、信息关系复杂，一般意义上的软件测试侧重于验证软件基本功能和接口，不能充分验证装备软件使命任务完成能力的深层需求；要在试验或演习中验证体系作战能力，代价巨大且样本量较少，设置符合实战要求的场景，以仿真手段驱动舰载指控系统进行验证测试是效费比较高的方式。紧贴实战化考核需求应将被测装备软件纳入相关装备体系，基于实战背景构建试验想定，在体系对抗中检验舰载指控的作战效能；舰载指控的实战需求与舰艇平台紧密相连，以驱逐舰为例，使命任务主要分为防空反导、水面攻击和反潜，通过设置符合舰艇作战系统使命任务的战场态势，检验指控系统主要指标及使命任务完成情况（信息处理容量、信息处理准确性、信息处理精度、指挥控制能力、目标指示能力）［1～2］。

2 实战化测试实现方法

装备软件的测评普遍要求在实装、实际环境中进行，实装指软件运行环境，在实际装备中运行被测软件就能够解决；“实际环境”指装备软件的数据环境，不仅指模拟各传感器发送符合通信协议和信息流程的数据，驱动指控软件运行就能达到目的；指控处理的数据是各传感器在战场上采集的具有战术意义的空海目标形成的航迹数据，在设备、平台、体系中考察软件的能力。

水面舰艇作战指挥综合试验系统能够提供目标、电磁环境、水文气象等模拟信息以及编队、预警机等协调兵力的模拟，实现水面舰艇作战环境的体系仿真［3］。舰艇作战指挥系统软件测试框图如图1所示。

图1 舰艇作战指挥系统软件测试框图

水面舰艇作战指挥综合试验系统主要功能如下。

2.1 剧情编辑

设计试验测试的战场剧情，设置各类空中、水面、水下目标，设计航路及运动参数，设置试验区域内水文气象电磁环境信息。

2.2 雷达模拟

根据被测舰载指控软件配置相应的雷达模拟软件，各雷达模拟软件接收到剧情信息后，根据威力、电磁环境、探测概率等参数生成目标探测信息发送至指控系统［4］。实战中受复杂电磁环境影响后的信息源表现为探测器的探测距离和空间范围被压制，有效探测时间降低，定位精度降低，受欺骗式干扰影响，产生假目标。

复杂电磁环境下，雷达的直接表现为信噪比下降，对目标的发现概率Pd为

其中：Pd为发现概率；RSNR为单个脉冲的信噪比；n为脉冲个数，且n=θ/ω·fr；θ为雷达波束宽度；ω为天线扫描速度；fr为脉冲重复频率。计算出Pd后，随机产生一个服从［0，1］均匀分布的随机数P0，若P0＞Pd则表示发现目标，反之，没有发现目标［5］。

雷达干扰的压制系数计算公式如下：

其中，pj为干扰机的功率；pt为雷达功率；gj为干扰机增益；gt为雷达增益；r为本舰和目标距离；s为目标雷达反射面积；fj为干扰机带宽；fr为雷达带宽；rj为雷达极化。用查表法读取相应参数，实时计算压制系数、虚情率、漏情率，计算距离、方位坐标的误差量，控制目标航迹的输出。

2.3 协同平台

模拟编队协同舰、预警机、岸基指挥中心与被测指控系统软件情报信息及指挥控制命令收发；能够模拟参试平台向编队指挥系统发送的各类信息（组网建链状态信息、平台信息、武器装备状态信息、情报信息、作战计划信息、指挥文电与回执信息等）。

2.4 武器模拟

模拟被测舰艇平台武器系统，接收指控系统目标指示，模拟武器打击目标。能够对舰载电子对抗与水声对抗系统模拟器的工作方式、工作状态等进行操作；能够模拟导弹、舰炮、反潜武器系统的工作方式、工作状态、作战干预响应等进行操作；能够对通信系统模拟器进行建网管理和工作方式操控。

2.5 评估

拟定测试点，录取指控输入输出数据，进行功能、接口、性能测试，根据评估模型进行评估。主要性能指标包括融合精度、反应时间、虚情率、漏情率等。

3 防空反导态势下指控软件测试

舰载作战指挥系统负责完成舰载探测设备的组织和指挥；实时收集视频、图像和数据等信息；实时进行目标信息融合、目标综合识别以及环境等信息的综合处理，实时接收编队指挥节点下发的编队统一态势；动态组织武器通道，人工/自动作出目标指示等作战指挥命令；具体战技指标为信息处理容量、信息处理准确性、信息处理精度、指挥控制能力、目标指示能力，要在实战背景下验证舰载指控的功能性能，必须提供符合实战意义的信息输入，综合考虑战场复杂电磁环境、复杂地理环境、复杂气象环境，对抗的目标及协同目标符合战术原则［6］。

一般意义上的软件测试验证软件功能、性能等与软件需求的符合程度；实战化测试：根据装备使命任务，验证在整个装备体系中，在符合实战的态势下，完成使命任务的能力。使命任务与软件需求没有明确的映射关系，更多的是以隐含需求的方式存在，实际操作中需对使命任务进行挖掘分解，将隐含需求明确映射至特定场景，设置环境与数据对隐含需求抽样测试。下面以水面舰艇防空反导为例，进行指控软件需求的映射关系挖掘；防空反导任务中舰载指控组织全舰探测器进行信息收集，接收指挥所或友邻舰艇下发的情报信息，组织本舰武器系统多层次、多批次防空反导。检验指控系统的战术使用合理性、信息流程正确性、指挥关系协调性［7］。从测试角度验证，落实到可操作层面，需对应的测试项和测试用例支撑。

电磁环境设置：环境信号密度、威胁目标信号样式类型，威胁雷达包括敌方的各种警戒雷达、火控雷达和导弹末制导雷达。

水文气象信息设置：风向、风速、温度、湿度等参数。探测器模拟软件模型中设置了环境影响因子，电磁和水文气象参数影响探测器的发现距离、发现概率、探测误差、航迹稳定性等结果，从而影响指控输出的航迹数据。

目标数量设置：考虑目标容量测试性能指标，根据设置的目标态势，各探测器软件形成的原始航迹数量应不小于指控软件目标容量指标。

目标态势设置：双机编队对本舰进行导弹攻击，飞机航路符合对海导攻的战术原则，导弹航路以典型对海导弹为原型设置（掠海飞行、蛇形机动、末端跃升），并进行简单航路规划；目标距离覆盖远中近，组织本舰进行多层次多批次的防空反导；设置目标不同威胁等级，考察指控进行目标威胁判断与排序、拦截可行性判断。

协同平台设置：预警机、编队、岸基指挥所发送目标情报信息，指挥控制命令。

防空效果评估：防空效果主要表征为防空行动中舰艇未损伤的数学期望值，即受攻击后舰艇战斗力的保存概率。

式中：Pb为单枚普通导弹命中舰艇概率；Ph为特殊导弹在舰艇杀伤半径范围内引爆概率；W为摧毁一艘舰艇所需导弹平均命中数；N为舰艇数量；Q()

n为n个来袭目标中未被舰艇防空兵力摧毁的数学期望值；np为敌普通导弹总数；nh为敌特殊导弹总数［8］。

4 数据录取与评估

单舰指控在防空反导的实战态势下，进行指控软件主要指标的评估，评估结果更具备实战参考价值。剧情网与装备网相互独立，同时录取剧情目标信息（作为真值）和装备网内探测器航迹数据及指控输出的数据，进行下列指标分析和评估［9～10］。

信息处理能力：验证指控系统软件处理航迹容量和精度是否满足指标要求。融合精度一般指控融合后的数据与目标真值之间的均方根差，编队或指控中心一般以经纬度作为衡量指标，单舰指控以距离和方位的均方根差作为衡量指标更具备实际意义。

融合精度计算公式：

s为目标方位或距离误差均方根，xi为某次融合的一次差，xˉ为一次差均值。

图2 融合精度数据示意图

虚情率和漏情率：根据指标及置信度要求，计算得到数据量要求，设置目标数量，控制用例执行时间，录取剧情和指控软件输出航迹信息，验证虚情率和漏情率是否满足要求。

指挥控制能力：根据剧情态势，控制兵力类型、目指批数，验证指控软件的指挥控制能力。

辅助决策能力：剧情目标真值数据与指控软件输出数据进行时间、位置、批号等进行匹配；根据剧情态势真值，验证指控软件的威胁判断、排序、拦截可行性判断功能正确性。

系统反应时间：人工目标指示反应时间与态势复杂性、操作人员操作水平密切相关，要使该指标的测试结果具备实战参考价值，必须要在实战态势下由经过合格培训的操作人员完成；态势应覆盖反导、对海攻击、反潜等典型态势；经多次测试、取最大时间作为测试结果。自动目指的反映时间可用在程序内插桩的方式获取接收到航迹的时间和发出目指的时间，人工目指时间可用秒表多次人工测量获得［11］。

信息处理实时性：目标出现在全舰探测范围到指控系统形成有效航迹的处理时间，是具备实战意义的指标。该指标测试结果与电磁环境复杂性紧密相关，测试中设置不同脉冲密度的电磁环境，该指标测试结果一般不作为是否合格的依据，只作为装备软件使用参考。

5 结语

装备软件应用场景是战场环境，只有在符合战场环境的态势下测试，才能充分暴露软件缺陷；而战场环境的复杂性、不确定性决定了软件测试的充分性是个难题，需要深入挖掘装备的使命任务与软件测试需求的映射关系［12］；软件测试是一种抽样，本文以防空反导为例论述了指控软件的实战化测试的思路，如何覆盖水面舰艇的对海攻击、反潜等核心使命任务，需要进一步开展专题研究。