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航天科工203所具备复杂电磁环境构建系统解决方案能力电磁利刃赢得主动权
作者：周述勇吴巍
来源：《中国军转民》 2018年第1期
近年来，航天科工二院203所整合信号模拟与监测、电子对抗、电磁兼容测试等专业优势，开展了复杂电磁环境构建及适应性测试的理论研究及关键核心设备的研发，形成了从内场到外
场的复杂电磁环境构建及适应性测试的成套解决方案。
复杂战场电磁环境，是指在一定的战场空间内，由空域、时域、频域、能量上分布的多类型、全频谱、高密度、动态交迭的电磁辐射信号构成的电磁环境。
其特点为在时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠、能量上为密度不均的环境。
在市场需求推动下，203所开展了复杂电磁环境计算机仿真、电磁环境模拟、信号监测、
适应性评估以及相关的大系统实时控制、高精度时间同步、电磁场景展示等相关技术研究，突
破了一系列关键技术。
立足于复杂电磁环境构建的特殊需求，研发成功了快速捷变矢量信号源、复杂电磁环境监测设备、各类专用信号模拟器等标准产品。
可实现高密度宽带、复杂调制、快
速捷变信号的产生；各类回波、杂波、多径、欺骗、干扰信号的产生；各类信号特征快速提取、分选、记录和回放。
203所针对装备复杂电磁环境适应性考核和鉴定试验，复杂电磁环境条件下训练，装备相
关性能测试的需求，与相关的科研院所、试验基地开展了需求对接．形成了详细的内、外场系
统建设方案，初步开展了相关项目的实施。
后续，203所将以此为契机，优化系统方案，完善标准产品体系，打造核心产品，进一步
开拓市场，促进相关项目的落地，为装备现代化建设再立新功。
（周述勇吴巍）。
第1章绪论1.1 课题背景及意义任何作战行动都在一定的空间和环境中进行。
作战空间和作战环境是一个时代的科学技术、武器装备、作战方式和自然因素有机结合的产物。
当今时代，信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用，孕育了新的战争形态——信息化战争，信息化战争中，交战双方大量使用电子信息装备，不仅数量庞大、体制复杂、种类多样，而且功率大，在激烈对抗条件下所产生的多类型、全频谱、高密度的电磁辐射信号，以及己方大量使用电子设备引起的相互影响和干扰，造成在电磁信号时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠。
即信息化战争开辟了与陆海空天相并列的“第五维战争空间”——电磁空间，形成了与传统的社会、地理、气象、水文等并重的新的战场环境——战场电磁环境。
随着军队信息化进程的加快，战场电磁环境日益复杂，电磁空间的斗争空前加剧，并对军事活动产生着深刻的影响。
使得战场感知难、指挥控制难、支援保障难以及信息化装备作战效能难。
因此夺取制电磁权，成为夺取制信息权，进而夺取战争主动权的关键。
深入研究复杂战场电磁环境，对掌握信息化战争的主动权，打赢信息化战争具有重要意义。
1.2战场复杂电磁环境的相关研究现状战场电磁环境对于世界而言还是个全新的学科，各国对于战场电磁环境的认识与研究还有无限的提升的空间。
美国国防部认为，电磁环境(EME)是存在于防护区内的一个或若干个射频场战场，在2009年指出战场电磁环境是军队、系统或平台在指定的作战环境中执行作战任务时，可能遇到的在不同频段辐射或传导的电磁发射体的功率与时间分布的作用结果。
前苏联军事百科全书中指出，电磁环境是影响无线电装置或其部件工作的电磁辐射环境。
美、俄(苏)军方对于电磁环境概念的表述不仅限于一定区域内的电磁现象总和，更有时域、频域、空域、能量域“四域”特征方面的认识。
我国对战场电磁环境相关问题的研究起步较晚，且战场电磁环境概念在学术界还未统一。
其中具有代表性的观点是：战场电磁环境，就是指在一定的战场空间内，由空域、时域、频域、能量上分布的数量繁多、样式复杂、密集重叠、动态交迭的电磁信号构成的战场电磁环境。
战场复杂电磁环境视景仿真研究战场复杂电磁环境视景仿真研究0引言现代高科技战争是高技术条件下立体的、多维的战争，是现代化的武器装备、信息、技术、通信、侦察、网络、高级决策能力之间的较量。
在此条件下，人们使用了种类繁多，参数多变的电子辐射武器，导致了战场空间的电磁环境空前复杂、密集、交迭。
面对如此复杂的战场电磁环境，进行相关的数字建模和仿真，对分析战场电磁环境和加快电子战系统的研制进程，以及对电子战性能做出有效评估具有十分重要的意义。
目前战场仿真研究的热点是利用虚拟现实技术，适应多武器平台攻防对抗作战的仿真要求进行高逼真度的视景仿真，把未来数字化战场环境贴近真实地模拟再现。
战场电磁环境视景仿真是指运用计算机仿真、可视化计算、多媒体、图形图像等技术，实现复杂电磁环境条件下战场的逼真呈现，并为作战模拟、分布交互仿真等提供虚拟的战场环境。
战场电磁环境视景仿真就是以电磁辐射仿真为核心，为作战仿真系统提供环境支撑的应用系统。
1系统总体设计战场电磁环境视景仿真系统的主要功能是，通过战场电磁环境仿真系统，生成虚拟战场电磁环境，并在此基础上开展仿真实验，使其作为武器系统效能评估、电子战演练等军事仿真的参考依据。
根据战场中射频电子武器装备的布局态势，综合分析和预测不同工作频率的各辐射源在战场空间某点的频率和场强，用于生成电子侦察和电子干扰仿真计算所需的作战想定和虚拟战场电磁环境。
系统采用视景仿真形式，形象直观地显示辐射源的布局设置，获得虚拟战场复杂电磁环境的综合电子沙盘。
战场电磁环境视景仿真具备电子战驱动能力，可以从电磁辐射角度对仿真结果进行分析和推演，提供一定方案的电子战驱动能力。
同时，系统得出的相关数据，可提供策略方案判断，如：通信网络规划、雷达与干扰威力估算、测向估计、辐射源与测向台布置辅助、航路规划辅助等实际应用功能。
战场电磁环境视景仿真是多系统、多学科、多层次的交叉应用体系。
仿真系统总体设计主要由4个模块组成，分别是虚拟场景仿真、电磁模型建立、电子兵力生成和综合计算与分析。
复杂电磁环境监测评估系统实现1. 引言1.1 背景介绍随着电磁场环境日益复杂和频繁的变化，电磁干扰对人类生活和电子设备的影响越来越大。
在军事、民用航空、电力通信等领域，电磁环境监测评估系统的重要性日益凸显。
当前的电磁环境监测技术和设备已经无法满足对复杂电磁环境的监测需求，因此迫切需要研究并实现更先进、更精准的电磁环境监测评估系统。
在过去的研究中，针对复杂电磁环境的监测评估系统存在着很多问题和挑战。
例如，传统的监测设备对于电磁信号的频率范围、动态范围和精度都存在一定局限性；数据采集与处理技术方面也需要不断改进和优化；评估方法和指标的选择对系统的性能和准确性起着至关重要的作用。
因此，对于复杂电磁环境监测评估系统进行深入研究和探索，对提高电磁环境监测的准确性和可靠性具有重要意义。
1.2 研究意义电磁环境是指在某一区域或空间范围内存在的所有电磁场的总和，是人类生产生活中必不可少的一部分。
随着现代社会科技的不断发展，电磁环境越来越复杂，给人类的生产生活带来了许多潜在的危害与影响。
对复杂电磁环境进行监测评估变得至关重要。
研究复杂电磁环境监测评估系统具有重要的意义。
可以帮助人们了解周围环境中电磁辐射的分布情况，及时发现潜在的电磁辐射危害源，并采取有效的措施加以控制。
可以为相关部门提供科学依据，保障公众健康和环境安全。
通过系统的监测评估，能够为电磁环境治理提供重要参考，并推动相关技术的发展和应用。
研究复杂电磁环境监测评估系统的意义不仅在于保护人类健康和环境安全，还在于推动电磁环境治理的发展，为全面建设资源节约型、环境友好型社会提供技术支撑。
1.3 研究目的研究目的部分的内容可以包括：本文旨在设计并实现一种复杂电磁环境监测评估系统，通过对电磁环境进行全面监测和评估，提高对电磁辐射等环境因素的了解和控制能力。
具体目的包括：一、建立一个全面、准确、可靠的电磁环境监测评估系统，实现对复杂电磁环境的实时监测和数据采集；二、研究开发具有高效率和高精度的数据采集与处理技术，以实现对电磁环境数据的准确分析和处理；三、探索合适的评估方法与指标，对电磁环境进行科学评估和定量分析，为环境保护和管理提供科学依据；四、对系统进行性能测试与优化，提高系统的稳定性和可靠性，确保监测评估结果的准确性和可信度。
复杂电磁环境下体系对抗仿真及数字化样机
仿真汇报-V课件 (一)
复杂电磁环境下体系对抗仿真及数字化样机仿真是当前电子对抗领域
的重要研究方向。
近日，V课件组织了一次汇报会议，就该领域的最新研究进展进行了交流。
会上，专家们提出了一些关键技术，如电子对抗仿真系统的设计、天
线匹配仿真技术、雷达系统仿真技术与误差分析等。
他们指出，基于
高精度天线匹配仿真技术的电子对抗仿真系统是进行仿真研究的基础，可以提高体系仿真的精度。
此外，其也可以应用于系统的数字化样机
仿真，提高了系统的实际操作效果。
随着电子技术的飞速发展，数字化样机仿真技术作为最先进的仿真手段，已经得到广泛的应用。
V课件专家团队的研究表明，数字化样机仿真技术可以模拟各种复杂的电磁环境，并产生逼真的对抗态势，用于
对系统进行仿真验证和评估，同时可以优化系统整体结构，提高系统
的性能指标。
在数字化样机仿真技术的基础上，专家们还研究探讨了电子对抗系统
的集成仿真技术。
集成仿真技术是将各模块进行集成，采用统一的解
决方案进行仿真，具有集成度高、可靠性强、操作简单等诸多优点。
总的来说，本次汇报会议是电子对抗仿真领域的一次盛会，不仅展示
了当前领域的最新研究成果，还加深了大家对电子对抗仿真领域的深
入了解，对于提高我国电子对抗水平，具有重要意义。
第４０卷第３期２０１８年６月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ ４０㊀Ｎｏ ３Ｊｕｎ ２０１８文章编号：１６７３⁃３８１９（２０１８）０３⁃００６９⁃０６面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模∗李金梁１，２，李明忠１，２（１ 解放军９５８９９部队，北京㊀１０００７６；２ 复杂航空系统仿真重点实验室，北京㊀１０００７６）摘㊀要：复杂电磁环境是现代战争的基本特征，其对武器装备体系效能的影响是装备发展论证不可忽视的重要问题㊂以装备论证对复杂电磁环境影响效应评估需求为背景，分析了美军装备采办中广泛应用的任务级仿真的特点㊂围绕任务级仿真系统复杂电磁环境 仿什么 ㊁ 模型如何建 关键问题，研究了其建模需求和仿真模型体系，并基于电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系，提出了电磁环境建模要素以及模型体系结构组成与交互关系，可支撑任务级仿真系统模型分析与设计㊂关键词：任务级仿真；装备论证；复杂电磁环境；建模与仿真中图分类号：Ｅ９１㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０１８．０３．０１６㊀ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｍｐｌｅｘＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＭｉｓｓｏｎＬｅｖｅｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｅｄｔｏＡｒｍａｍｅｎｔＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎＬＩＪｉｎ⁃ｌｉａｎｇ１，２，ＬＩＭｉｎｇ⁃ｚｈｏｎｇ１，２（１．Ｕｎｉｔ９５８９９ｏｆＰＬＡ；２．ＫｅｙＬａｂｏｆＣｏｍｐｌｅｘＡｖｉａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｆｅａｔｕｒｅｏｆｍｏｄｅｒｎｗａｒｆａｒｅ，ａｎｄｉｔｓｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｗｅａｐｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｃａｎｎｏｔｂｅｉｇｎｏｒｅｄｉｎａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ．Ｏｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＵＳｍｉｌ⁃ｉｔａｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｒｏｕｎｄｔｈｅｃｏｒｅｐｒｏｂｌｅｍ，ｓｕｃｈａｓ ｗｈａｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ， ｍｏｄｅｌｈｏｗｔｏｂｕｉｌｄ ｏｆｃｏｍ⁃ｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｍｏｄｅｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｍｏｄｅｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｒｏｌｅｏｂｊｅｃｔａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ⁃ｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｒｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｕｐｐｏｒｔｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍ⁃ｕｌａｔｉｏｎ收稿日期：２０１７⁃１０⁃２１修回日期：２０１７⁃１２⁃２４∗基金项目：２０１６年装备预研基金第二批项目计划重点实验室基金项目（６１４２００７０３０１０１）作者简介：李金梁（１９７９），男，河北邯郸人，博士，研究方向为电子信息系统和复杂电磁环境作战仿真㊂李明忠（１９７８），男，博士，高级工程师㊂㊀㊀复杂电磁环境是现代信息化战争的基本特征，也是影响武器装备体系效能的关键因素之一㊂装备论证作为武器装备发展建设的 前端 工程，必须深入研究复杂电磁环境对武器装备作战效能的影响，计算仿真技术的快速发展为战场复杂电磁环境的研究提供了有效的支撑手段㊂在各类仿真系统中，任务级仿真在军方开展武器装备宏观综合论证㊁型号发展论证和体系作战运用研究中应用最为广泛㊂目前美军有大量的任务级仿真系统，在军方主导的装备采办论证及作战任务筹划分析方面得到了广泛且卓有成效的应用㊂国内也开展了相关研究和系统建设，但由于起步较晚，在战场复杂电磁环境的建模与仿真方面与美军存在很大差距㊂毋庸置疑，战场仿真电磁环境是否符合实战情形，将直接影响仿真结论的可信性㊂尤其随着体系贡献率概念的提出并逐步引起重视，装备论证要求在近似实战的条件下对现有实际武器系统和未来新概念武器系统在大规模体系作战层面进行技术和战术效能的评估，因此，对于大尺度战场空间内大规模武器装备体系对抗产生和面对的复杂电磁环境建模仿真需求更加迫切㊂但是，复杂电磁环境在现实客观世界对电子信息系统的破坏作用机理及其规律十分复杂，还没彻底认识清楚，复杂电磁环境建模仿真难度较大㊂目前，美国等发达国家在该领域仿真系统㊁模型方法和试验数据上，已经具备了多年的技术积累，形成了丰富的软件产品和相关研究方法，在满足军方复杂电磁环境模拟需求方面具有较强实力，这一点从美军ＥＡＤＳＩＭ等任务级仿真系统的分析中可窥见一斑㊂国内对电磁环境建模仿真的研究热点主要集中在工程级和交战级，涉及电磁环境感知㊁电磁环境生成㊁电磁环境效应㊁电磁环境度量和电磁态势展现等方向，研究成果大多用于支撑装备研制㊁作战训练等军事应用㊂在任务级层面成果相对较少，但有交联或可转化的研究工作正在开展，. All Rights Reserved.７０㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷如东南大学毫米波国家重点实验室的复杂电磁环境与感知对抗系统㊁中国电科集团的复杂电磁环境高性能应用软件系统㊁中国电科３６所的参数化电磁环境生成软件等㊂在电子战成为现代战争主旋律的背景下，作为装备论证重要支撑手段之一，任务级仿真对战场复杂电磁环境构建的需求日益迫切，亟需形成一套科学的理论方法和技术手段，并尽早推出能够满足体系对抗条件下装备论证需求的软件产品㊂为此，本文进行一些初步的探讨，以装备论证仿真实践工程经验为依据，重点围绕面向装备论证应用的任务级仿真系统复杂电磁环境 仿什么 ㊁ 模型如何建 等问题进行分析，以期对任务级仿真系统设计与建设提供借鉴与参考㊂１㊀任务级仿真及其特点军事领域历来是建模与仿真的研究 热区 ，也是推动建模与仿真发展的最强大动力㊂实践中，不同的应用目的对建模与仿真的需求也不同，这就形成了不同类型的模型及其相应的仿真系统㊂美军国防部建模与仿真办公室，按照模型分辨率由高到低的顺序把军事领域的建模与仿真分为工程㊁交战㊁任务㊁战役四个层级㊂其中，任务级仿真主要描述一方武器装备系统遂行特定作战任务，另一方武器装备系统实施防御和反击的作战过程㊂该类仿真一直是军方关注的重点㊂目前美军有大量的任务级仿真系统，如扩展防空仿真系统ＥＡＤＳＩＭ㊁兵力结构效能仿真系统４ＡＣＥＳ㊁柔性分析建模与训练系统ＦＬＡＭＥＳ等㊂与其他层次仿真相比，该类仿真具有四个显著特征：一是仿真规模聚焦于作战任务力量编组㊂任务级仿真是对完成某一特定类型作战任务的作战力量编组及其完成任务过程进行的仿真，仿真对象针对的是构成作战力量编组的武器平台或武器系统以及战斗员形成的有机整体，不仅包括单个武器平台及其武器系统，还包括指挥机构及其战斗员的决策，系统实体模型以能反映实体功能的低分辨率聚合体为主，同时包涵大量装备实体模型和指挥决策模型㊂二是建模重点聚焦任务流程与装备系统间对抗㊂任务级仿真的实质是对执行某一特定任务的多兵种或多武器平台进行的建模与仿真㊂模型描述重点是作战任务流程，各种武器装备系统之间的指挥㊁控制㊁通信和情报关系，以及武器装备系统间的作用影响，而不是单个装备系统内部机理的描述㊂通常情况下，单个装备系统战术技术性能及作战效能是依靠工程级㊁交战级等下级系统提供输入来解决㊂三是仿真输出聚焦于作战任务完成率㊂模型描述内容及其粒度决定了仿真系统的输出㊂任务级仿真模型特点决定了系统的输出是作战任务力量编组完成作战任务的程度，也就是任务装备体系的任务效能，具体包括损失比率㊁交战概率㊁某项任务完成率等可反映装备体系执行任务能力的综合性效能指标㊂四是实验应用定位于任务装备体系评估验证㊂在装备论证领域，任务级仿真系统主要适用于任务装备体系效能仿真评估及体系结构分析验证两类问题研究㊂在武器装备体系论证中，可以基于仿真结果对以任务为主线各种装备结构形成的装备体系执行任务能力进行仿真评估，提供多武器平台对抗效果层面的体系效能指标，支撑任务装备体系作战能力需求分析评估，同时也可支撑基于任务的装备体系结构组成㊁不同装备系统之间的信息关系的验证分析㊂２㊀复杂电磁环境建模需求分析２ １㊀任务级仿真电磁环境建模目的面向装备论证的任务级仿真实验，一般要针对需要解决的装备论证问题，构建模型体系㊂电磁环境作为影响以电磁频谱为纽带的信息化装备作战效能的显著因素，需要纳入其模型体系㊂通过构建复杂电磁环境，模拟武器装备电磁环境效应，进而反映到任务装备体系的任务效能上，是任务级仿真电磁环境建模的基本目的㊂也就是说，任务级仿真并不是为了战场电磁环境评估，不需要全面反映电磁环境本身的特性特征和复杂性度量指标，而仅仅是武器装备效能模拟的必要条件㊂因此，任务级仿真电磁环境建模对象是能够对任务装备体系作战效能产生显著影响的武器装备复杂电磁环境效应㊂为此，一种相对简单且常用的做法是，根据战场态势，设计复杂电磁环境判断条件，直接调整武器作战效能，并不对电磁环境过多着墨㊂但这种方法通常适用于作战计划推演，当面向装备论证应用时，无法真实反映武器装备的复杂电磁环境效应㊂战场电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系如图１所示㊂辐射源发射电磁信号，经过传播环境，在接收机产生电磁环境效应，包括软杀伤导致装备效能降低和硬杀伤导致装备物理毁伤㊂两种效应都可能导致装备体系的任务效能下降㊂电磁信号特性和电磁传播环境影响都十分复杂，需要对哪些进行建模，如何建模，应以装备电磁环境效应为牵引展开分析㊂硬杀伤作为一类特殊的电磁环境效应，可按照毁伤模型进行建模，在此不展开讨论㊂本文仅针对软杀伤电磁环境效应，以雷达对抗为例，分析复杂电磁环境建模要素㊂分析方法可描述为：首先基于作战力量编组和作战流程，分析能够影响作战任务完成率的雷达指标；然后根据装备系. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真７１㊀图１㊀电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系统之间的对抗关系，分析影响雷达指标的电磁环境要素；最后着眼任务装备体系评估验证建立雷达装备电磁环境模型体系㊂２ ２㊀雷达电磁环境效应指标以防空作战行动侦察预警环节为例，防空作战任务效能指标是对敌机总的拦截概率，其中，侦察预警环节贡献指标为侦察预警系统获取目标情报的概率㊂侦察预警系统主要包括地面警戒雷达网㊁空中预警机及情报通信系统㊂雷达系统的贡献指标为目标发现概率㊂雷达干扰对侦察预警环节的影响主要针对各种警戒㊁预警雷达实施干扰，以降低雷达发现概率㊁推迟雷达预警时间，实质是压制雷达作用距离㊂因此，侦察预警环节首先需要模拟计算的雷达效能指标是雷达作用距离，在此基础上计算雷达或雷达网的目标发现概率㊁暴露区㊁预警时间，及其对任务完成率的贡献㊂防空作战其他环节和空中进攻任务各环节指标分析见表１㊂表１㊀雷达贡献指标分析作战任务效能指标任务环节雷达贡献指标建模要素防空作战拦截能力空中进攻突击能力侦察预警防空警戒雷达㊁预警机对目标的发现能力拦截引导目标指示雷达／炮瞄雷达／制导雷达对目标的测量精度空中截击机载火控雷达对目标的搜索和跟踪能力突防阶段机载火控雷达对目标的搜索和跟踪能力突击阶段轰炸瞄准雷达／导弹制导雷达对目标的测量精度雷达威力范围雷达覆盖范围雷达分辨力雷达测量精度多目标能力抗干扰能力㊀㊀㊀建模要素中，受电磁环境影响显著的是雷达威力范围㊁测量精度和抗干扰能力三项指标㊂其中，雷达探测精度，如果考虑装备参数㊁技术体制和电磁环境的综合影响，模型十分复杂，很难保证解析结果㊂可直接使用几种典型随机分布模型描述雷达探测精度，如正态分布㊁对数正态分布㊁指数分布㊁常数分布㊁均匀分布等，由用户选择和配置参数㊂雷达威力范围和抗干扰能力，可通过干扰条件下的雷达作用距离来描述，这是任务级仿真雷达系统建模的主要内容㊂２ ３㊀雷达电磁环境建模要素从雷达作战流程来看，与电磁环境紧密相关的环节为目标探测和目标攻击，雷达类型主要有早期预警雷达㊁防空警戒雷达㊁空中预警雷达㊁机载火控雷达㊁雷达导引头等㊂为使上述装备作战效能降到最低，敌我双方展开激烈的电子对抗活动㊂电子对抗装备分为三类：电子支援措施ＥＳＭ㊁电子干扰ＥＣＭ和电子对抗反措施ＥＣＣＭ㊂ＥＳＭ主要目的是战术侦测，即获取敌方电子装备的战术情报，主要指敌方电磁辐射源信息及分布情况，用于支持自卫干扰和支援干扰等战术行动㊂ＥＳＭ典型装备包括雷达告警㊁红外告警㊁激光告警㊁电子支援㊁通信支援等㊂ＥＣＭ主要目的是最大程度降低敌方电子装备的作战能力，作战对象包括搜索雷达㊁跟踪雷达㊁红外探测系统㊁激光探测系统和通信系统等㊂ＥＣＭ典型手段包括噪声干扰㊁欺骗干扰㊁箔条干扰㊁投掷式诱饵㊁通信干扰㊁红外干扰㊁激光干扰㊁卫星导航干扰㊁外形隐身等㊂ＥＣＣＭ目的是尽可能降低或消除敌方有意实施的电子干扰，典型系统包括搜索雷达反干扰㊁跟踪雷达反干扰㊁红外反干扰和通信反干扰等㊂频繁的电子对抗活动作用于环境，导致电磁环境十分复杂，反过来影响处于复杂环境中的武器装备㊂根据作战力量编组构成㊁装备之间的对抗关系和装备与环境之间的交互关系，影响雷达作用距离的电磁环境要素可分为三类：雷达干扰㊁传播损耗和目标特性，数学模型由雷达方程和干扰方程描述，要素分析见表２㊂压制干扰和欺骗干扰是构成战场复杂电磁环境的主要因素，需要对各种干扰辐射样式重点建模㊂压制干扰包括瞄准干扰㊁阻塞干扰㊁多频干扰㊁扫频干扰㊁箔条走廊等，欺骗干扰包括距离欺骗㊁速度欺骗㊁角度欺. All Rights Reserved.７２㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷表２㊀雷达电磁环境建模要素分析电磁环境要素重要性模拟方法模型粒度雷达干扰人为干扰压制干扰重要模型时㊁空㊁频㊁能欺骗干扰重要模型时㊁空㊁能民用干扰一般数据库空㊁能杂波地杂波中等模型空㊁频㊁能海杂波中等模型空㊁频㊁能气象杂波一般模型空㊁频㊁能环境噪声重要参数能传播损耗自由传输损耗中等公式空㊁频㊁能大气吸收损耗中等数据库空㊁频㊁能多径传输损耗一般模型空㊁频㊁能地物绕射损耗一般模型空㊁频㊁能目标特性目标雷达截面积重要数据库空㊁频㊁极化目标起伏特性中等模型㊀骗㊁箔条弹㊁多假目标㊁诱饵等㊂在任务级仿真中，应根据作战力量编组的武器装备和作战想定针对性建模和采集数据，通过干扰方程反映干扰样式㊁干扰距离㊁干扰强度等对目标雷达探测跟踪性能的影响㊂因此，干扰信号的模型粒度需要涉及时间㊁空间㊁频率㊁能量等特性㊂欺骗干扰一般可假设频率㊁波形与目标信号相同，因此，只需要对干扰时间㊁空间㊁能量特性建模㊂民用干扰与战场态势无关，且非主要影响因素，可建立基础数据库供调用㊂地杂波和海杂波对地面雷达和机载下视雷达影响较大，可根据实际精度需求和条件建设能力适当建模㊂任务级仿真中，建议采用杂波关系模型，通过描述由实验数据拟合σ０与俯仰角㊁极化㊁频率㊁环境参数等物理量的依赖关系进行建模㊂如有气象条件，也可对气象杂波建模，但均不应过于复杂㊂环境噪声与频段和空间位置有关，由经验数据描述，不需要建模㊂传播损耗中自由传输损耗和大气吸收损耗为主要因素，自由传输损耗指自由空间传播能量损耗，仅与距离和频率有关，可公式计算；大气吸收损耗对于传播距离较远或信号载频较高的情况影响较大，可通过建立大气吸收损耗数据库，使用插值方法计算以电磁波频率㊁路径角度㊁传播距离为变量的损耗值㊂如ＥＡＤＳＩＭ采用的ＡＬＡＲＭ３．０（ＡｄｖａｎｃｅｄＬｏｗＡｌｔｉｔｕｄｅＲａ⁃ｄａｒＭｏｄｅｌ，先进低海拔雷达模型）中的ＡＴＴＥＮ模型㊂多径传输损耗和地物绕射损耗在超短波和微波频段，主要考虑地表反射引起的多路径效应㊁地表绕射损耗和刃峰绕射损耗，可根据实际条件适当建模，针对任务级仿真应用特点，建议选择大尺度确定性模型，如ＦｒｅｅＳｐａｃｅ㊁ＳＥＫＥ㊁ＴＩＲＥＭ㊁Ｌｏｎｇｌｅｙ⁃Ｒｉｃｅ㊁Ｄｕｒｋｉｎ等㊂目标ＲＣＳ是计算回波功率的重要参数，在精度要求不高，缺乏数据来源的情况下，可使用平均值表示，但还应尽量考虑频段㊁极化㊁角度等因素影响，建立相对合理的数据库㊂在条件允许的情况下，还可考虑对其起伏特性适当建模㊂典型起伏目标特性统计模型有χ２分布模型㊁Ｓｗｅｒｌｉｎｇ模型㊁莱斯分布模型和对数正态分布模型等㊂３㊀复杂电磁环境仿真模型体系３ １㊀模型体系结构为支撑任务装备体系评估验证，除上述电磁环境建模要素外，还需要构建装备作战效能㊁电磁空间态势和基础支撑等相关模型，共同模拟复杂电磁环境对武器装备作战效能的影响㊂模型体系涵盖电磁环境信号生成㊁电波传播㊁信号检测㊁态势分析等环节，如图２㊂基础电磁环境，负责模拟以电子战装备为主要辐射源的战场复杂电磁环境，包括干扰辐射控制㊁电磁传播计算㊁地海杂波计算三个部分，涉及信号侦察㊁干扰引导㊁干扰发射㊁电波传播㊁目标特性㊁地海杂波等６类模型；干扰辐射控制决定干扰信号的时域㊁空域㊁频域和能域特性㊂时域由开关机模型控制㊂空域控制包括天线扫描和波束分配模拟㊂频域控制指信号频率控制模型，需要对频率控制规律进行建模，或对其抗干扰效果直接建模；能域控制包括天线方向图和功率分配㊂电子干扰装备的信号辐射控制与战场实时情报有关，选定某目标进行干扰前，需要目标情报支持㊂因此，需要模拟信号侦察和干扰引导㊂信号侦察用于模拟ＥＳＭ和ＲＷＲ对目标雷达信号的接收计算和参数获取；干扰引导用于根据信号侦察结果㊁目标优先级㊁重点区域等，引导干扰机生成干扰方式和干扰样式㊂在此基础上，雷达干扰机进行时域㊁空域㊁频域和能域的干扰资源分配模拟㊂. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真７３㊀图２㊀任务级仿真复杂电磁环境模型体系框架装备作战效能，负责计算复杂电磁环境下武器装备作战效能及其对任务效能的影响，包括信号辐射控制㊁信号接收检测㊁作战效能计算三个部分，涵盖信号控制㊁探测发射㊁接收检测㊁抗干扰处理㊁装备效能指标㊁任务效能指标等６类模型；雷达辐射控制与干扰辐射控制在时空频能域的建模要素大体相同，但除天线方向图外，其他模型一般不能通用㊂信号检测的基本模型是信噪比功率级模型，基本要素是目标信号和系统噪声，还需要考虑人为干扰㊁传播损耗㊁杂波干扰和抗干扰体制等影响㊂目标检出可考虑确定性和概率性两种方法，前者使用信噪比门限判断，后者结合虚警概率，计算发现概率，通过随机抽样判断㊂作战效能计算分为装备作战效能和作战任务效能两个层面指标，需要根据实验目的具体设计㊂电磁空间态势，负责度量和展现武器装备的局部电磁态势和电子对抗关系，支撑装备效能和任务效能分析与评估，主要包括局部电磁态势㊁电子对抗态势和电磁态势展现三个方面，属于扩展模型部分㊂局部电磁态势描述指定武器装备在任意时间点所面临的电磁态势，包括所有干扰的来源㊁类型㊁效果㊁概率等属性，为装备作战效能分析和评估提供基础和依据；电子对抗态势指某一时间点或时间段用频装备之间㊁战术子网之间的电子对抗态势，为任务效能分析和评估提供基础和依据；电磁态势展现指对电磁域战场态势进行可视化描述，辅助实验分析㊂电磁空间态势模型是根据任务级仿真实验一般需求提出的，是否需要支持更多的态势分析功能需要根据具体实验任务而定㊂另外，上述模型需要地形㊁大气㊁海况等环境模型，及任务规划㊁战场规则等其他基础模型支撑㊂３ ２㊀模型交互关系各模型要素之间的关系如图３㊂用频装备和电子干扰设备构成战场电磁环境的主要辐射源，其中，电子干扰需要信号侦察模型和干扰引导模型支撑㊂电磁传播计算模型根据辐射源辐射的信号，生成接收天线所处电磁环境㊂接收机经过信号检测，一方面计算典型装备和作战任务的电磁环境效应；另一方面可作为电磁态势描述和展现的输入㊂另外，信号接收检测需要考虑接收机的抗干扰能力和目标特性㊂通过干扰和抗干扰博弈条件下的信号检测计算，确定受到的电磁环境影响，计算装备作战效能和作战任务效能㊂图３㊀任务级仿真复杂电磁环境模型要素交互关系. All Rights Reserved.７４㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷㊀㊀需要指出，接收天线所处的电磁环境，不仅包括敌方电子干扰㊁地海杂波㊁地物回波，还可能包括不同类型装备频谱重叠的电磁信号，甚至是己方电磁信号等㊂电磁传播计算模型除进行各种传播损耗计算，还需要根据战场上接收机时空频等特性，过滤所有战场辐射源信号，对其可能产生影响的信号进行合成计算，输出局部电磁信号环境㊂合成计算有两种方式：功率叠加和场强合成㊂功率叠加方式直接将接收机前段各种干扰信号功率相加，忽略各信号之间的相位差别㊂功率叠加方式是目前绝大多数体系级分析论证仿真系统采取的方法，计算效率高；场强合成方式先根据接收机前段各干扰信号场强和相位计算总电场强度，再由合成电场求出接收功率㊂由于战场上各干扰信号之间一般不相关，场强合成方式与功率叠加方式结果近似等价㊂考虑到体系作战仿真系统超实时仿真需求，建议采用功率叠加方式㊂４㊀结束语本文初步探讨了面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模问题，以雷达对抗为例，提出相应的建模要素㊁模型方法㊁模型体系和交互关系㊂研究结论已应用于相关仿真系统设计和建设，初步表明了其科学性和合理性㊂本文希望在任务级仿真复杂电磁环境 仿什么，怎么仿 的问题研究上提供一点借鉴和参考，但限于篇幅和笔者水平，更多工程问题尚未涉及，例如：大尺度场景辐射传播效应模拟㊁大规模实体电磁辐射影响交互模拟㊁电磁环境模拟运算与作战效能仿真同步同效等，需要根据系统建设实际逐一研究解决㊂参考文献：［１］㊀李修和，等．战场电磁环境建模与仿真［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１４．［２］㊀管清波，等．战场环境的抽象化模型设计与仿真［Ｊ］．系统仿真技术，２００９，５（４）：１１９⁃２２５．［３］㊀ＡｎｄｒｅａｓＴｏｌｋ．作战建模与分布式仿真的工程原理［Ｍ］．郭齐胜等译，北京：国防工业出版社，２０１６．［４］㊀王国玉，等．雷达电子战系统数学仿真与评估［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００４．［５］㊀ＦｉｌｉｐｐｏＮｅｒｉ．电子防御系统概论［Ｍ］．第２版．北京：电子工业出版社，２０１４．［６］㊀聂皞，等．电子信息系统复杂电磁环境效应［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１３．［７］㊀周倜．海战场电磁态势生成若干关键技术研究［Ｄ］．哈尔滨工程大学，２０１３．. All Rights Reserved.。
A gilentM easurementF orum利用ADS进行复杂电磁环境仿真安捷伦EEsof EDAA gilentM easurement 前言F orum随着目前无线通信的日益发达以及各国对电子战重视程度日益增加，空间中各种制式的干扰频谱也越来越多，在进行通信、雷达系统设计初期必须将这些干扰考虑进去。
使用安捷伦的ADS软件配合多种信号捕捉仪表，可以有效的对空间信号进行捕捉、编辑、合成、再现，不仅可以对系统的抗干扰能力进行提前仿真，还能够生成实际信号来对样机进行测试，模拟严酷电磁环境。
这样能够大大减少通信、雷达系统最后的联调时间。
Page 2A gilentM easurementF orum 电磁兼容案例（1）Page 360年代末期，在美国"福莱斯特"级航母的甲板上，由于电磁干扰触发飞机火箭爆炸造成了32架飞机、134名人员和1.72亿美元的损失。
A gilentM easurementF orum电磁兼容案例（2）Page 4英阿马岛海战时，英国的“谢菲尔德”号驱逐舰被阿海军发射的飞鱼导弹击沉。
就在阿根廷空军的“超级军旗”攻击机编队飞来的同时，“谢菲尔德”号驱逐舰正在与伦敦总部进行例行的卫星通信报告。
由于军舰的电磁兼容性能不很理想，防御雷达系统对卫星通讯信号造成了一定影响，通讯官向舰长请求，关闭远程对空警戒雷达以减少对卫星通信的干扰。
A gilentM easurementF orum 日程•系统级电磁兼容仿真•复杂电磁环境半实物测试•分机级电磁兼容仿真•电路级电磁兼容仿真Page 5A gilentM easurementF orum 系统级电磁兼容仿真、半实物测试Page 6系统平台设备确定关联关系确定干扰对场耦合路耦合天线隔离（时间、空间、极化等）设备抗电磁干扰效能分析路干扰设备抗电磁干扰效能分析射频前端非线性发射机带外杂散接收机寄生通道A gilentM easurementF orum 行为级模型建模仿真Page 7接收机发射机调制解调射频中频功放中频基带编码基带解调数据流入数据流出调用多路类似的行为级模型，可以表征不同干扰对机载设备的影响，即非预计信号。
复杂电磁环境模拟系统
复杂电磁环境模拟系统用于在桌面环境下，采用射频注入的方式模拟各种真实复杂电磁环境，使被测设备在该可控环境下进行指标和功能测试，以检验被测设备在实际电磁环境下的性能，从而在研发阶段就解决被测设备在实际电磁环境下可能遇到的问题。
复杂电磁环境模拟系统可根据配置动态生成用户所需的多路具有复杂信号特征和复杂逻辑关系的电磁信号，包括通用信号、雷达发射信号和目标回波信号、运动目标和多目标信号、卫星通信和导航信号、测控及遥感信号、电子战信号等，并具备信号捕获、记录和动态回放的功能。
●
具备复杂特征电磁信号产生功能，支持多音、连续波、各种脉冲调制、脉内调制、模拟调频调幅调相、数字调频调幅调相、噪声调制、频率捷变等
●
具备多种用途信号特征模拟能力，信号特征库覆盖各种体制雷达、常规通信、电子战、侦察、遥感、测控、卫星通信、引导、导航定位、数据链等各种应用场景
● 具备多通道相参、非相参信号产生功能 ● 具有基带、中频、射频多种信号形式输出能力 ● 具备运动目标信号特征模拟和动态场景模拟功能 ● 具备多目标信号模拟功能
● 具备延时、多普勒、多径衰落等信道特征模拟能力 ● 具备多通道射频信号合成分配功能 ● 具备信号采集和动态无缝回放的功能 ● 具备远程控制能力 ●
具有良好的可扩展能力
概述
功能及特点
● 工作频段范围：DC~40GHz
● 最大模拟带宽：20GHz （f ≤20GHz ），2GHz （f>20GHz ） ● 输出功率范围：-80dBm~-10dBm （仪器端口）
● 输出信号典型相位噪声(1GHz)：≤-79dBc/Hz@10Hz ，≤-124dBc/Hz@10kHz ● 频率转换时间：最短可达100ns ● 模拟器相位变化时间：10ms
● 一次试验单台模拟器的脉内信号形式：≥50种 ● 模拟信号脉冲脉宽范围：20ns~20ms ● 模拟信号脉冲PRI 范围：100ns~100ms ●
模拟信号达到时间精度：优于0.1ns
复杂电磁环境模拟系统分为软件平台、硬件平台以及信号检测系统三大部分。
软件平台由战场频谱管理软件、通用和专用信号库、电磁信号产生系统平台软件三部分组成。
其中战场频谱管理软件用于设置模拟场景，定义一个复杂电磁环境及其作战序列、信号激励的逻辑关系；通用/专用信号库涵盖了通用信号库以及雷达目标和雷达信号模拟软件、卫星通信和导航信号模拟软件、
主要指标
系统组成
通信信号模拟软件、遥感及测控信号模拟软件，及电子战信号模拟软件5类专用信号库，定义了各种信号的基带波形；电磁信号产生系统平台软件根据场景模拟要求动态提取信号参数，调用信号库产生对应信号并经过合成，下载到硬件平台产生射频输出。
硬件平台分为七大部分：多通道复杂信号产生系统、双通道捷变频信号产生系统、12通道相参信号产生系统、相参校准系统、信号合成与分配网络、信道模拟器及信号记录与回放系统。
多通道复杂信号产生系统采用高性能矢量信号源，用于同步产生多通道非相参信号；捷变频信号产生系统采用具有快速频率切换能力的捷变信号源，用于产生捷变频和跳频信号；多通道相参信号产生系统由多通道任意波形发生器和相应同步模块、信号调理模块组成，生成多通道相参信号，用于DBF模拟；校准系统完成相参信号产生系统多通道幅相一致性校准；信号合成与分配网络将18路DC-40GHz宽带信号和1路回放系统的信号分配到19路输出的任意通道输出，完成用户特定的测试功能；信道模拟器用于模拟信道空间衰减、多径衰落、多普勒频移、延时等特征；信号记录与回放系统可实现信号中频采集存储与射频回放，用于真实场景复现。
信号检测系统由一台频谱仪和一台功率计组成，能够对信号的频谱和功率进行实时监控。
敌方干扰信号
我方设备干扰信号
无意干扰信号
多通道宽带通用信号模拟系统
专用信号模拟系统
信号模型库
信号产生系统
场景信号回放系统
复杂电磁环境模拟系统平台软件
信道模拟器
战场管理系统根据模拟场景提取每个被测设备所需的信号生成流程和特征要求，电磁环境模拟系统平台软件根据要求选择适当的信号模型和参数并下发到信号产生系统，信号产生系统按流程生成多通道信号经合成与分配网络输出，施加到被测设备，模拟被测设备所处的动态电磁环境或激励。
其中一个输出端口接信道模拟器，模拟发射信号在空间中经过衰落、空间效应、云雨等影响后的真实传播情况，并最后作用到被测设备上。
在生成多通道相参信号时，由于任意波形发生器产生的相参信号输出路径中包含电缆连接、通道切换、信号调理等，这些环节都会引入通道间幅度、延时、相位的固有误差。
系统采用多通道示波器和多端口矢量网络分析仪组成校准系统，通过校准网络对信号进行切换、耦合和分配实现对系统误差的测量，并经过补偿修正算法控制任意波形发生器完成幅度、延时、相位的补偿修正。
系统配备信号记录和回放设备，可对模拟电磁环境或真实电磁环境进行采集记录，并在事后反复重建射频信号，复现电磁环境。
工作原理
订购信息
矢量信号发生器E8267D Keysight
微波矢量信号源VS5024A 玖锦科技
毫米波捷变频信号源FH5401A 玖锦科技
任意波形发生器M8195A Keysight
微波矢量网络分析仪N5242APNA-X Keysight
频谱分析仪N9030A Keysight
复杂电磁环境模拟系统平台软件TS7601A-CS01 玖锦科技
通用信号库W1905EPW Keysight
通信信号模拟软件TS7601A-C02 玖锦科技
卫星通信和导航信号模拟软件TS7601A-S01 玖锦科技
信道模拟器M9506A Keysight
信号合成和分配网络TS7601A-SD1919 玖锦科技
多通道同步模块M8197A Keysight
信号调理与校准网络U3038P-24 玖锦科技
示波器DSOZ204A Keysight
信号记录与回放系统M9703X Keysight
峰值功率分析仪8990B Keysight
战场频谱管理软件TS7601A-S201 玖锦科技
雷达目标和雷达信号模拟软件TS7601A-R01 玖锦科技
测控信号产生软件W1939EPW 玖锦科技
电子战信号模拟软件TS7601A-E01 玖锦科技
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