刘丽明,黄文亮,孙璐璐

(解放军91336部队,秦皇岛066326)

0 引 言

信息作战条件下,现代海战场的电磁环境愈来愈复杂,作战各方和自然界形成的复杂电磁环境严重威胁着水面舰艇武器装备的安全和效能发挥,争夺制信息权成为海上作战的主要行动。装备雷达、声纳、通信、导航、光电及电子战等大量电子信息武器装备的现代水面舰艇,是海军遂行多种样式作战任务、争夺海战场电磁优势的重要兵力。未来的海上作战,可能由海军独立遂行作战任务,也可能是由陆军、海军、空军和其他兵种联合遂行作战任务。海军的主战场在广阔的海洋之上,作战平台大都处于机动中,要使我方的海上作战信息共享,并阻止敌方获取和利用信息,敌我双方都要使用大量的信息系统和电子对抗系统。海上作战中的一切信息保障只能依靠电磁环境来完成,这样就造成了对无线电装备的严重依赖性,导致海战场电磁辐射源的数量骤增。能否在复杂的电磁环境中取得电磁频谱的控制权,是获取战争胜利的关键因素之一。这就需要尽快建立起对海战场复杂电磁环境的理性认识,发现其特征和规律,找到应对策略,谋求战场主动权。

1 海战场复杂电磁环境的构建要点

从国内外作战训练的实践来看,复杂电磁环境特指具有一定复杂程度的战场电磁环境。对于战场电磁环境,将其定义为:一定的战场空间内对作战有影响的电磁活动和现象的总和。而复杂电磁环境是指一定的空域、时域、频域上,电磁信号纵横交叉、连续交错、密集重叠、功率分布参差不齐,对相应的电磁活动产生重大影响的电磁环境。海战场复杂电磁环境是在以特定海域及其周围空域为主要作战区域的战场上形成的复杂电磁环境。与其他战场的复杂电磁环境相比,海战场复杂电磁环境具有较为典型的特征,更不确定。这为复杂电磁环境的构建带来了一定的难度。未来信息作战什么样,怎么打?未来海战场态势如何,电磁信号环境复杂程度有多高?在战争进行之前没有固定解。而且兵无常势,水无常形,每场战争所生成的电磁环境与战场自然环境、作战平台种类和数量、战术使用及兵力组合等因素密切相关。剧情想定相当于使用假设法解答复杂电磁环境构建的命题,假设在某个作战海域发生红蓝对抗,双方各自出动兵力,进行电磁频谱域的对抗。

剧情想定是复杂电磁环境构建中的首要条件,主要包括以下要素:

(1)作战区域:海战场的电磁环境取决于海战场及其周边能影响到该区域的电磁辐射源和海战场的电磁传播条件。美国海军水面作战中心电子战分部的一份技术报告称:在近海环境下,收到的大多数脉冲都是来自友方、中立方或者准中立方的信号。信号包括民用信号和军用信号,既可能来自陆地,也可能来自海洋和天空。信号环境主要由己方舰船及其附近的辐射源以及陆地和海上平台对这些辐射源的反射信号组成。在远洋环境下,背景信号相对简单一些,绝大多数将是敌我双方信号。

(2)作战对象:包括红、蓝双方的国别、主要作战平台、电磁辐射源型号和数量。

(3)背景对象:中立方或者准中立方的国别、可能在作战区域出现的作战平台、电磁辐射源型号和数量,以及自然环境产生的电磁环境背景。

(4)作战过程:红、蓝方在信息作战条件下,何时使用何种作战平台中的何种电子战武器,使用何种战术进行电磁频谱争夺,以及电子战或硬武器杀伤造成的作战能力损毁等过程。作战过程设计必须注意要有很强的战术性和激烈的对抗态势。由于信息战的作战性质,其作战过程与以火力打击为主的作战进程不是一一对应关系,在构建复杂电磁环境时,可选择信息作战全过程中的一个作战区间,如单舰反导。

(5)复杂度等级:即电磁环境的整体复杂程度,在应用中,与作战对象、背景对象、红方装备适应电磁环境的能力等进行综合考虑。复杂度等级可由确定,Fo为频谱占用度,To为时间占有度,So为空间覆盖率,计算方法如下:

式中:U为单位跃阶函数;S(r,t,f)为功率谱密度;r为空间位置坐标;VΩ为作战空间体积;S0为电磁环境门限;t为作战时间。

(6)情报信息:是复杂电磁环境构建的重要条件,情报信息准不准直接关系到电磁环境真不真的问题,尤其是蓝方、中立方等的情报资料(包括作战平台的工作参数、平台上搭载辐射源的工作参数、工作属性、战术使用原则、使用时机等)。根据剧情想定有重点地收集情报资料。

2 构建方法和平台的确定

复杂电磁环境构建可采用的方法有外场实兵模拟、半实物仿真模拟和数字仿真模拟。各种方法都有其不同的用途和优缺点,如表1所示。

3 复杂电磁环境构建举例

外场实兵模拟一般包括方案设计、组织指挥、兵力调配、组织实施和后勤保障等相关工作。半实物仿真一般包括方案设计、系统构建、态势设计、组织实施、环境监测和数据处理及分析等相关工作。不同的仿真方法所涉及的环境构建要素不同,随着对复杂电磁环境认识的不断深入,以及海军部队大量技术先进、结构复杂的武器装备的列装,给部队的训练带来了新的难题。复杂电磁环境组织难、构建难、保密难和消耗大等特点,限制了部队熟练掌握武器系统复杂电磁环境下的工作机理、操作使用技巧,以及各种技术、战术协同训练的需求,因此,必须采用仿真的方法构建海战场复杂电磁环境,并注意体现复杂电磁环境的复杂性、动态性、战术性特征和海军作战的特点。

下面以复合仿真为例,简要介绍复杂电磁环境的仿真实现。

该次复杂电磁环境仿真的方案设计为:红方接近蓝方某海域内,蓝方远程预警机发现红方舰艇编队后,指控中心调动远程岸基警戒雷达进行监测,并出动舰艇编队、飞机编队对红方编队进行合围,蓝方确定红方兵力后,电子干扰飞机掩护双机编队对红方实施导弹攻击,红方进行反导作战。

表1 海战场复杂电磁环境构建方法的对比

采用图1所示系统进行复杂雷达对抗电磁环境仿真。该系统可用于雷达对抗装备仿真试验、训练及复杂电磁环境相关技术研究,能够输出3类复杂电磁环境数据:一是在微波暗室内形成的以射频信号为主的复杂电磁环境;二是接收处理后形成的PDW数据;三是经过分选融合后的目标分选数据,附带搭载平台的航向、航速和位置信息。

图1 基于复合仿真技术的复杂电磁环境生成系统

态势设计主要根据方案设计的剧情、海战场区域特征和电子战装备战术使用原则,确定电磁环境的复杂度、背景信号、威胁信号、杂波和干扰信号的参数和工作时间,并选择适当的仿真器进行仿真。利用射频环境监测及采集设备对暗室中的电磁信号进行监测,信号数量随时间变化曲线如图2所示。

图2 信号数量随时间变化曲线

电磁信号密度随时间变化曲线如图3所示。t3～t4阶段,电子战干扰机的压制干扰导致干扰信号阻塞射频环境监测及采集设备的接收通道,使输出的信号数量明显减少,而电磁信号密度明显增加。

图3 电磁信号密度随时间变化曲线

4 结束语

信息作战条件下复杂电磁环境的构建,是当前的热点问题,对于担负海军装备训练和试验部队来说,尤为重要。本文只是根据工作实践经验,对复杂电磁环境构建进行了粗浅的探讨。要解决这个问题,还需要在多方面进行深入扎实的研究(如复杂电磁环境构成机理、信息作战样式和战术、杂波及多路径数学模型和模拟技术等),同时要与时俱进地紧跟信息作战装备的发展趋势,随时掌握信息作战条件下复杂电磁环境的发展变化。

[1]王汝群.战场电磁环境[M].北京:解放军出版社,2006.

[2]刘丽明,刘相利,樊鸿.海战战场电磁环境仿真方法研究[A].中国电子学会电子对抗分会第十四届学术会议论文集[C],2005.

[3]吴重光.仿真技术[M].北京:化学工业出版社,2000.