張江南，陳 飛，戎建剛，王 鑫，王 超，李巖松，張 進(jìn)

（中國(guó)航天科工集團(tuán)8511研究所，江蘇南京 210007）

0 引言

在現(xiàn)代信息化電子戰(zhàn)中，綜合化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化電子信息裝備的研制與應(yīng)用加劇了戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的復(fù)雜性，使之呈現(xiàn)出強(qiáng)對(duì)抗性、快速變化性、不確定性等特性，嚴(yán)重影響了武器裝備的作戰(zhàn)效能。為有效提高雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境中的抗干擾能力，需開(kāi)展復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)，來(lái)檢驗(yàn)雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備在戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力。由于該類試驗(yàn)涉及海量抗干擾試驗(yàn)樣本，且外場(chǎng)試驗(yàn)成本高、效費(fèi)比低，因此外場(chǎng)試驗(yàn)無(wú)法滿足適應(yīng)性試驗(yàn)需求，需依靠大量的內(nèi)場(chǎng)抗干擾試驗(yàn)。雷達(dá)制導(dǎo)武器作戰(zhàn)場(chǎng)景涉及的電子對(duì)抗裝備規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)抗技術(shù)和對(duì)抗戰(zhàn)術(shù)的多樣化應(yīng)用，對(duì)內(nèi)場(chǎng)試驗(yàn)電磁環(huán)境的構(gòu)建提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

住宅小區(qū)不宜一概硬化，設(shè)計(jì)盡量選用可滲透地面，給大地以透水透氣的余地，不僅可以蓄積大量的雨水，緩解城市的“熱島效應(yīng)”，改善環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)也可以緩解對(duì)城市下水管網(wǎng)和污水處理管網(wǎng)的壓力。小區(qū)綠化和水體也要綜合考慮，不是僅僅滿足于政府部門(mén)要求的最低綠化率，還要對(duì)植被的性能加以了解應(yīng)用，如在建筑環(huán)境中，使用體態(tài)高大的喬木遮擋冬季寒風(fēng)，行植闊葉樹(shù)可在夏天遮陽(yáng)，大中小喬木與灌木相結(jié)合可降低噪聲。這不僅可以改善小區(qū)的微氣候，還可減少熱島效應(yīng)，改善局部氣候。

當(dāng)前，雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備內(nèi)場(chǎng)抗干擾試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建主要面臨3 個(gè)方面的難題：①作戰(zhàn)場(chǎng)景構(gòu)建要素繁多，如何對(duì)作戰(zhàn)場(chǎng)景中構(gòu)建要素進(jìn)行合理選取；②攻防雙方對(duì)抗策略的運(yùn)用導(dǎo)致戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，如何在內(nèi)場(chǎng)等效構(gòu)建動(dòng)態(tài)博弈的對(duì)抗電磁環(huán)境；③如何對(duì)內(nèi)場(chǎng)等效構(gòu)建的試驗(yàn)電磁環(huán)境進(jìn)行合理的對(duì)抗強(qiáng)度分析，提升內(nèi)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果的置信度。

博弈論作為一門(mén)具有多個(gè)決策主體的優(yōu)化方法論,已在電力系統(tǒng)規(guī)劃、電力市場(chǎng)、調(diào)度、控制等方面得到了大量應(yīng)用[7]。在微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中的各個(gè)目標(biāo)一般存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,每個(gè)目標(biāo)均企圖使自身收益最大[8]。將博弈論應(yīng)用于確定多目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)中,可以克服已有多目標(biāo)優(yōu)化加權(quán)系數(shù)法受限于決策主觀性的不足,通過(guò)Nash均衡找到同時(shí)滿足多個(gè)目標(biāo)的最優(yōu)權(quán)重系數(shù)。

本文以雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備抗干擾內(nèi)場(chǎng)試驗(yàn)任務(wù)需求為牽引，以表征面試驗(yàn)電磁環(huán)境為切入點(diǎn)，詳細(xì)剖析雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備面臨的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境與表征面試驗(yàn)電磁環(huán)境。在此基礎(chǔ)上提出了基于表征面的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)電磁環(huán)境等效構(gòu)建方法，該方法重點(diǎn)從對(duì)抗場(chǎng)景、對(duì)抗技術(shù)、對(duì)抗戰(zhàn)術(shù)等3 個(gè)維度進(jìn)行等效構(gòu)建，利用內(nèi)場(chǎng)半實(shí)物仿真平臺(tái)分析該方法的可行性，并從對(duì)抗強(qiáng)度層面分析試驗(yàn)電磁環(huán)境的對(duì)抗強(qiáng)度指標(biāo)。該方法可為雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備內(nèi)場(chǎng)抗干擾試驗(yàn)電磁環(huán)境等效構(gòu)建提供理論方法指導(dǎo)，解決抗干擾內(nèi)場(chǎng)試驗(yàn)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，具有一定研究意義與價(jià)值。

1 復(fù)雜電磁環(huán)境與表征面試驗(yàn)電磁環(huán)境

1.1 武器裝備面臨的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境

海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境融合了海面、島岸、天空等背景要素、艦船、飛機(jī)等目標(biāo)要素、有源干擾與無(wú)源干擾等干擾要素，是最具有代表性的復(fù)雜電磁環(huán)境之一。本文以反艦雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境為研究對(duì)象，分析復(fù)雜電磁環(huán)境等效構(gòu)建方法。

欺騙干擾時(shí)，干擾模擬設(shè)備輸出的欺騙干擾功率為

圖1 雷達(dá)制導(dǎo)武器在海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境Fig.1 The complex electromagnetic environment faced by radar-guided weapons in the naval battlefield environment

1.2 表征面試驗(yàn)電磁環(huán)境

對(duì)雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備產(chǎn)生影響的電磁信號(hào)必須通過(guò)裝備的接收天線進(jìn)入，天線口面是目標(biāo)回波信號(hào)、背景雜波信號(hào)、干擾信號(hào)等各種電磁信號(hào)進(jìn)入武器裝備的必經(jīng)之地。在天線口面前一定距離處定義一個(gè)虛擬面，我們稱此虛擬面為“表征面”。表征面上集中了進(jìn)入雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備的全部電磁信號(hào)，這些電磁信號(hào)構(gòu)成了表征面電磁環(huán)境。因此，表征面電磁環(huán)境就是雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備感受到的電磁環(huán)境。

我國(guó)大陸海岸線蜿蜒深遠(yuǎn)，18000公里的長(zhǎng)度成為粵港澳大灣區(qū)得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì)，渤海灣、膠州灣、杭州灣、珠三角灣等灣區(qū)星落其上，也讓粵港澳大灣區(qū)的發(fā)展有了重要的前期經(jīng)濟(jì)積淀。占據(jù)九市二區(qū)，在惠州、深圳、香港、東莞、廣州、肇慶、佛山、江門(mén)、中山、珠海、澳門(mén)圍繞下的粵港澳大灣區(qū)，不同區(qū)域內(nèi)，不同生產(chǎn)要素的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以為粵港澳大灣區(qū)乃至整個(gè)泛珠三角區(qū)域提供廣闊的經(jīng)濟(jì)腹地，同時(shí)也將為泛珠區(qū)域合作注入新的發(fā)展動(dòng)力。作為“一帶一路”橋頭堡，粵港澳大灣區(qū)得天獨(dú)厚。

對(duì)于雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備而言，若將表征面電磁信號(hào)看成是從表征面輻射的各種信號(hào)，亦即將表征面信號(hào)看成一個(gè)視在的輻射源。那么，雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備與外部戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境的聯(lián)系就簡(jiǎn)化為其與表征面電磁環(huán)境的聯(lián)系，將全戰(zhàn)場(chǎng)空間電磁環(huán)境的內(nèi)場(chǎng)等效構(gòu)建聚焦到表征面電磁環(huán)境的等效構(gòu)建。為此，將外部各種對(duì)雷達(dá)制導(dǎo)武器裝備有影響的信號(hào)映射到表征面上，從戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境到表征面電磁環(huán)境的映射關(guān)系如圖2所示。

圖2 復(fù)雜電磁環(huán)境到表征面電磁環(huán)境的映射關(guān)系Fig.2 Mapping relationship of complex electromagnetic environment to characterization surface electromagnetic environment

表征面電磁環(huán)境是各種外部電磁信號(hào)如目標(biāo)、雜波、干擾等信號(hào)映射在表征面上的總和，用六個(gè)域的參數(shù)來(lái)描述表征面電磁環(huán)境中的每個(gè)信號(hào)，則總信號(hào)可表示為

式中：為信號(hào)時(shí)域參數(shù)；為信號(hào)頻域參數(shù)；為信號(hào)空域參數(shù)；為信號(hào)能量域參數(shù)；為信號(hào)調(diào)制域參數(shù)；為信號(hào)極化域參數(shù)。

2 表征面動(dòng)態(tài)試驗(yàn)電磁環(huán)境等效構(gòu)建方法

作戰(zhàn)對(duì)象的機(jī)動(dòng)速度用來(lái)表示，單位為m/s。干擾裝備空間部署關(guān)系描述集｛J，，，，，｝，其中J表示干擾裝備類型及編號(hào)，表示作戰(zhàn)對(duì)象相對(duì)于武器裝備的方位角，表示作戰(zhàn)對(duì)象相對(duì)于武器裝備的俯仰角，表示作戰(zhàn)對(duì)象相對(duì)于武器裝備的斜距，為作戰(zhàn)對(duì)象的機(jī)動(dòng)方向單位矢量，為作戰(zhàn)對(duì)象的機(jī)動(dòng)速度。作戰(zhàn)場(chǎng)景空間部署坐標(biāo)映射關(guān)系如圖6所示。

2.1 作戰(zhàn)場(chǎng)景映射

作戰(zhàn)場(chǎng)景構(gòu)建要素主要包含被試對(duì)象、作戰(zhàn)規(guī)模、作戰(zhàn)對(duì)象及對(duì)抗裝備等四類Ⅰ級(jí)構(gòu)建要素。對(duì)作戰(zhàn)場(chǎng)景等效構(gòu)建要素進(jìn)行分級(jí)構(gòu)建要素梳理并作必要說(shuō)明，作戰(zhàn)場(chǎng)景分級(jí)構(gòu)建要素見(jiàn)表1。

表1 作戰(zhàn)場(chǎng)景分級(jí)構(gòu)建要素Tab.1 Hierarchical constructing elements of combat scene

內(nèi)外場(chǎng)空間等效構(gòu)建分析：在同一空間大地坐標(biāo)系下，利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）或全球定位系統(tǒng)（GPS）獲取武器裝備、作戰(zhàn)對(duì)象、電子對(duì)抗裝備的經(jīng)緯度及姿態(tài)信息，空間大地坐標(biāo)系如圖3所示。

對(duì)稱是一種自同構(gòu)，也就是一個(gè)結(jié)構(gòu)與其自身在形式上完全相同。對(duì)稱性是類比的基礎(chǔ)，類比推理就是尋找對(duì)稱性的過(guò)程。將具有對(duì)照結(jié)構(gòu)的概念集合在概念網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)系起來(lái)，可以形成一個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

圖3 空間大地坐標(biāo)系Fig.3 Space geodetic coordinate system

由空間大地坐標(biāo)系獲取的作戰(zhàn)場(chǎng)景要素地理坐標(biāo)信息見(jiàn)表2。作戰(zhàn)場(chǎng)景要素地理坐標(biāo)信息旨在獲取武器裝備、作戰(zhàn)對(duì)象、電子對(duì)抗裝備的經(jīng)緯度、海拔信息