雷达侦查干扰设备嵌入式模拟训练系统设计与实现

随着电子软件系统的发展，模拟训练器材在武器装备中的应用越来越广泛，通过在武器装备中加装模拟训练模块来实现系统回路的闭环，逐渐成为了模拟训练器材的主流发展趋向。在本文中，笔者对雷达侦查干扰设备中嵌入模拟训练模块的实现机理进行了简单地描述，并以此为基础设计了一个系统架构，对模拟训练模块无缝嵌入技术、兵力实体特征与相互对抗行为智能建模等技术难点的实现途径进行了分析与研究。

【关键词】嵌入式 雷_侦查 干扰设备 模拟训练系统

这几年来，计算机技术的发展趋势十分迅猛，尤其是在计算机处理能力以及模拟仿真技术上持续取得了重大的突破，有效实现了训练费用以及训练周期的节省，同时提升了训练工作的质量，确保了训练的有效性。这些优势进一步稳固了嵌入式模拟训练系统在我国军事领域中的重要地位。此外，嵌入式模拟训练系统在设计开发方面也取得了飞跃式地突破，因此在武器系统设计初期阶段，嵌入式训练系统就被作为了一种主流趋势被广泛应用。美国陆军在一九八七年首次提出了嵌入式模拟训练这一概念，嵌入式模拟训练具体是指将训练设备以嵌入的方式安装到实际装备中，为了使装备能够同时具备训练与实战两种功能。开发是在实装水面平台嵌入式航行操纵训练模拟系统的基础上进行的，这样可以有效增强训练的高仿程度，为训练者提供最接近实战环境的模拟训练系统。除此之外，嵌入式训练系统能够还可以实现与武器装备的同步配置，利用战争未爆发时期或战争开展间隙为部队提供持续的军事训练机会，全方位提升部队的作战能力以及对于紧急事件的应对能力。典型的嵌入式模拟训练系统包括美国陆军M2A2步战车、MIA2SEP坦克嵌入式射击训练系统、空军F-35战斗机嵌入式空中战斗训练系统、海军舰艇训练吉利系统等。在上述嵌入式模拟训练系统中，美国海军舰艇训练激励系统具有最高的综合性，能为训练者提供最为真实、且综合性强的模拟作战环境，并生成所有在海区可能发生的复杂战争环境与条件，借助舰艇实装设备将这些要素展现在作战分队面前，为他们提供真实度较高的海上航行作战训练。该嵌入式训练模拟系统的诞生象征着水面平台作战系统和武器装备嵌入式模拟训练实现了较高的水平。

雷达侦查干扰设备是一种十分典型的信息化作战装备，若要基于实装组织训练来建立真实度较高且具备实战战术背景的电磁环境，具有较高的难度；若基于全设备模拟训练系统来开展训练，则无法确保训练与战争的符合性。上述这些因素都严重阻碍了雷达侦查干扰设备训练的正常开展。在雷达侦查干扰设备中以嵌入的方式导入虚拟兵力与战争条件模拟程序、训练效果评价与监督程序、情报战术模块、人机交互模块等，并将这一系列模块串联在一起形成回路状态，能够最大程度确保训练与实战的一致性。

1 雷达侦查干扰设备嵌入式模拟训练系统的工作原理

雷达侦查干扰设备在一般情况下都是由综合显示控制分系统与侦察干扰分系统两个部分构成，综合显示控制分系统的作用在于融合数据、查找辐射源、判断威胁、计算战术等人机交互功能的实现，侦察干扰分系统则是一种无人值守型设备。与全设备模拟训练系统相比较，这种嵌入式模拟训练软件是通过在实装系统中装入多个仿真模块，与综合显示控制分系统形成回路，从而实现一个模拟训练系统，具体原理如图1所示。

1.1 训练态势生产器

它可以虚拟生成一个拥有战术背景的逼真水面平台海上电磁环境，由蓝方舰艇以及飞机等作战工具组成，并具备通信、雷达装载以及光电辐射源等功能。

1.2 作战过程仿真器

它可以对雷达侦查干扰设备中各侦察干扰分系统的功能进行模拟，并模拟对虚拟电干扰环境的感知与检测，基于上述模结果自动生成侦察数据报告以及干扰情况报告等，对综合显示控制分系统中的以下几种模块进行驱动：融合情报模块、战术运算模块以及人机交互模块。

1.3 训练评价分析器

它可以对训练参与人员通过人机交互模块所发出的指令进行收集，并自动分析并判定这些指令中有关目标识别与干扰时机、干扰方式等信息的准确性。

嵌入式模拟训练软件是在雷达侦查干扰设备综合显示控制分系统中运行的。首先，它会设计好一套训练方案，在计算机兵力设置技术的作用下生成拥有高度作战背景的虚拟电磁环境以及具有人工职能状态的敌我双方作战兵力；随后，使用虚拟电子对抗分系统来感知虚拟电磁环境，在此基础上生成训练态势；训练人员在实装平台上开展实际训练和操作，利用指令系统将训练示意图传递给虚拟电子对抗分系统以及虚拟的敌方兵力；模拟敌方兵力基于训练示意图做出电子对抗反应；全程记录操作过程中的产生的记录，最后传递至训练分析评价模块接收分析和评价，具体流程如图2所示。

2 雷达侦查干扰设备嵌入式模拟训练系统的基本架构

嵌入式模拟训练软件是由训练数据管控模块、训练课程设计模块、电磁态势生成模块、侦察干扰分系统功能模拟模块、相关系统功能模拟模块、训练操作记录与事后评价模块、信息交互格式转换模块组成，这七种模块之间的关系如图3所示。

2.1 训练数据管控模块

该模块主要负责对作战平台中的各类数据以及辐射源参数等一系列静态数据进行管控。在模拟训练过程中会产生大量静态数据，必须通过数据库的方式对这些静态数据进行管理，它具有对象搜索、修改、增减、审核以及删除等操作功能。

2.2 训练课程设计模块

该模块主要用于设计敌方与我方的电磁环境及敌我平台使用的战术类型，主要包括作战场地环境设置、双方兵力分配设置、双方兵力原始状态设置、海面情况设置、双方舰艇编队设置、双方作战武器设置等。

2.3 电磁态势生成模块

该模块可以对战场电磁环境下生成的数据按照先后顺序进行排序与计算，转化成为拥有战术背景的海战电磁环境；在关机状态下准确模拟各分系统功能，自动感知虚拟电磁环境；自动转化为内部报表格式并传递至相关设备，同时支持人工操控辐射源以及辐射时机、人工设置各类参数、人工操控航行方向及速度。它的核心个功能如下：对设定兵力进行控制，并严格根据仿真设置实施模拟训练；对舰艇、飞机等干扰物的时空活动属性进行模拟；模拟敌方平台在我方作战系统基础上展开的对抗行动；提供态势监测控制以及人工干预操作界面。

2.4 侦察干扰分系统功能模拟模块

该模块可以对所有综合显示控制分系统以外的任何分系统功能进行模拟；对模拟雷达等干扰分系统在电磁环境中产生的影响进行模拟；对激光告警分系统在电磁环境中产生的影响进行模拟。

2.5 相关系统功能模拟模块

该模块可以对雷达侦查干扰设备的其它系统功能进行模拟，例如时间统计功能；对综合导航系统的功能进行模拟；对水文气象系统的功能进行模拟；对电磁兼容管控设备的功能进行模拟；对少量指控系统中的指令收发功能进行模拟。

2.6 信息交互格式转换模块

该模块用于定义嵌入式模拟训练模块与它之外的实装模块间的信息交互情况，其中包括对侦察干扰分系统功能模拟模块的出入信息进行定义。

2.7 训练操作记录与事后分析评估模块

该模块用于对训练过程中产生的操作指令进行记载、评价以及维护，并在此基础上制定正确的干扰决策；除此之外还可以对干扰决策的实施有效性进行评价分析。

3 雷达侦查干扰设备嵌入式模拟训练系统所采用的P键技术

3.1 嵌入式模块与实装系统模块间的无缝耦合

嵌入式模拟训练系统需要对雷达侦查干扰设备侦察干扰分系统、水文气象侦察装置、导航装置以及时间统计装置等中的各项通能进行模拟。除此之外，还要模拟自身系统与综合显示控制系统以及平台指挥信息系统三者之间的信息传达与共享。水面平台指挥信息系统所采用的信息交互模式具有多样化特征，主要还是由网络通信以及串口通信等集中方式来实现信息交互的。一旦进入模拟训练模式中，实装系统与综合显示控制系统以及平台指挥信息系统三者之间的通信会立刻进入中断状态，模拟训练软件会基于传输层以及应用层中预先签署的协议，并运用实际链接建立、虚拟组网等一系列技术，将虚拟电磁环境、虚拟兵力设置模块、虚拟侦察与干扰模块以及训练过程监督控制评价模块等导入实装系统当中，实现由各种模块共同形成的闭合循环链接。与此同时，它还可以根据不同的舰型系统技术指标与不同的信息交互协议对系统进行个性化设置与调整，必要时构建新的嵌入式雷达侦查干扰设备模拟训练系统，以此来实现更多的舰型适装要求。

3.2 雷达侦查干扰设备相关兵力实体特征与相互对抗行为智能建模方法

在模拟训练条件之下，雷达侦查干扰设备系统的一切活动都由训练参与人员来进行操控。在虚拟训练环境下的作战平台以及辐射源都是由计算机生成的虚拟兵力，并不具备操作席位，需要由系统自行运作，在此过程中，最关键的因素是敌方计算机虚拟兵力是否能够使用精确并满足战术要求的对抗策略，在此基础上与我方平台电子对抗行动进行相互对抗，这是确保训练过程真实度高的重要因素。首先应在信念-愿望-意图模型的基础上构建一个作战试题对象――A-gent智能模型。把一切作战过程中的实体元素进行抽象化处理，形成行为实体Agent，这些作战实体元素会随着功能模块的不同而形成不同的功能。其次，在传感执行解释器模型的基础上构建作战实体Agent行为对抗模型。

3.3 雷达侦查干扰设备训练复杂问题的评价方式

雷达侦查干扰设备作战决策是由干扰目标定位、确定是否存在干扰模式、干扰实施时机与撤销时机确认、舰艇规避航速航行等几个方面构成。对抗结果是否能够满足预期效果，会受到下述多种因素的影响：水文气象条件、我方舰艇机动与干扰能力、敌方干扰地域措施以及能力等。而在实际对抗过程中还可能会出现各种突发状况，针对这些情况，有些是可以通过解析模型评估方式技能型解决的，例如对样式的有效性进行干扰；而有些问题单纯通过纯解析模型进行评估具有较大的困难，可操作性较低，例如对时机的正确性进行干扰、对舰艇规避航行速度的感染以及对航行方向正确性的干扰等，由于这些解析模型中含义大量的假设条件，导致可信度较低，可靠性也同时降低。美国国防部高级研究计划署在二零零七年首次提出仿真技术嵌入指挥控制系统这一概念，并开始着手对嵌入方式进行研究。除此之外，还研究了如何更好地使用仿真技术来支持军事训练以及军事行动决策，这一技术在雷达侦查干扰设备训练效果评价过程中得到了较好的应用。若通过对抗仿真结果的的评价与分析，使预期对抗效果得到了较好地满足，则可以充分说明电子对抗决策的有效性以及对抗操作的有效性；相反，若通过对抗仿真结果的的评价与分析，无法满足预期的对抗效果，则说明电子对抗决策与操作失效。

4 结束语

为了能够进一步提升雷达侦查干扰设备日常训练与实战训练的统一性，笔者对雷达侦查干扰设备实装中嵌入模拟训练功能的工作原理以及核心技术进行了阐述和分析，在此基础上实现了模拟训练模块与实装系统的完整耦合，为信息系统、实装系统以及战术决策模块在回路模拟训练环境中的实现创造了新的技术途径。

参考文献

[1]陈亮，杨勤，曹晓等.国外模拟训练对发展我军航海模拟器的启示[J].舰船电子工程，2011，31（05）：12-14.

[2]徐军，陈大勇，周卫平等.舰艇作战系统嵌入式模拟训练技术研究[J].指挥控制与仿真，2008，30（06）：1-6.

[3]陈波，许海龙，王雁涛.水面舰艇电子战装备面临的挑战及发展趋势[J].舰船电子工程，2013，33（6）：1-5.

[4]石纯一.基于Agent的计算[M].北京：清华大学出版社，2007：142-156.

[5]程志锋等译.基于JNDE的多Agent系统开发[M].北京：国防工业出版社，2014：4-8.

[6]樊博.基于对抗模拟的箔条云质心干扰决策计算方法[J].火力指挥与控制，2013，38（07）：71-79.

[7]周云，黄教民，黄柯棣.美国“深绿”计划对指挥控制的影响[J].火力指挥与控制，2013，38（06）：1-5.

[8]耿霆，胡建武，张志良.基于复杂网络与Agent的作战系统建模[J].舰船电子工程，2010，30（09）：19-21.

[9]韩振飞，郝威，张青春等.基于多Agent的模拟训练系统开发研究[J].舰船电子工程，2009，29（10）：138-140.

[10]陈炜.模拟训练系统在现代海军战争中的作用[J].舰船电子工程，2005，25（03）：51-54.

[11]孙杰，刁俊良，李修和等.基于模糊综合评判的电子对抗装备作战运用训练效果评估作用[J].舰船电子工程，2011，31（03）：105-107.

作者简介

陈林（1985-），男，江苏省扬州市人。现供职于中国船舶重工集团公司第723研究所。

作者单位

中国船舶重工集团公司第723研究所 江苏省扬州市 225001