1、摇第缘期圆园员源年员园月允燥怎则灶葬造 燥枣 悦粤耘陨栽灾燥造援怨 晕燥援缘韵糟贼援 圆园员源摇藡蕥蕥蕥蕥 蕥蕥蕥蕥 藡蕥蕥藡蕥 蕥蕥蕥蕥蕥蕥 蕥藡蕥蕥工程与应用凿燥蚤院 员园援猿怨远怨辕 躁援 蚤泽泽灶援员远苑猿鄄缘远怨圆援圆园员源援园缘援园员源收稿日期院圆园员源鄄园愿鄄圆愿摇 摇修订日期院圆园员源鄄园怨鄄猿园电子战复杂电磁环境模拟技术游敬云员袁圆袁赖兰剑员袁圆渊员援通信信息控制和安全技术重点实验室袁嘉兴摇 猿员源园猿猿曰圆援中国电子科技集团公司第猿远研究所袁嘉兴摇 猿员源园猿猿冤摘摇要院概述了战场复杂电磁环境存在各种各样的电磁信号袁简述了国内外研究现状袁提出了电磁环境模拟关键技术尧实现方式
2、和实现手段袁给出了部分模拟结果袁建立了电子战复杂电磁环境模拟系统袁并阐述了模拟子系统的功能袁为军队的作战尧训练和建设以及装备的研制提供重要的技术支撑遥关键词院电子战曰电磁环境曰模拟中图分类号院栽晕怨苑缘摇 摇文献标识码院粤摇 摇文章编号院员远苑猿鄄缘远怨圆渊圆园员源冤园缘鄄缘员苑鄄园源匀蚤早澡 砸藻葬造蚤泽贼蚤糟 杂蚤皂怎造葬贼藻凿 栽藻糟澡灶燥造燥早赠 燥枣 悦燥皂责造藻曾 耘造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 蚤灶 耘造藻糟贼则燥灶蚤糟 宰葬则枣葬则藻再韵哉 允蚤灶早鄄赠怎灶员袁圆袁蕴粤陨 蕴葬灶鄄躁蚤葬灶员袁圆渊员援 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 栽藻糟澡灶燥造燥早赠 燥灶 悦
3、燥皂皂怎灶蚤糟葬贼蚤燥灶 陨灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 杂藻糟怎则蚤贼赠 悦燥灶贼则燥造 蕴葬遭燥则葬贼燥则赠袁 允蚤葬曾蚤灶早 猿员源园猿猿袁 悦澡蚤灶葬曰圆援 栽澡藻 猿远贼澡 砸藻泽藻葬则糟澡 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 悦耘栽悦袁 允蚤葬曾蚤灶早 猿员源园猿猿袁 悦澡蚤灶葬冤粤遭泽贼则葬糟贼院 灾葬则蚤藻贼赠 燥枣 藻造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟 泽蚤早灶葬造泽 藻曾蚤泽贼 蚤灶 糟燥皂责造藻曾 藻造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 燥枣 遭葬贼贼造藻枣蚤藻造凿 葬则藻凿蚤泽糟怎泽泽藻凿袁 蚤灶贼则燥凿怎糟藻泽 贼澡藻 则藻泽藻葬则糟澡 泽贼葬贼怎泽 遭燥贼澡 葬贼 澡燥皂藻
4、 葬灶凿 葬遭则燥葬凿 遭则蚤藻枣造赠援 粤责责则燥葬糟澡藻泽 葬灶凿 皂藻贼澡燥凿泽 葬则藻 责怎贼枣燥则憎葬则凿 枣燥则 噪藻赠 贼藻糟澡灶燥造燥早蚤藻泽 燥枣 藻造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 泽蚤皂怎造葬贼蚤燥灶袁 葬灶凿 责葬则贼 燥枣 泽蚤皂怎造葬贼蚤燥灶 则藻泽怎造贼泽 葬则藻早蚤增藻灶援 悦燥皂责造藻曾 藻造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 蚤灶 藻造藻糟贼则燥灶蚤糟 憎葬则枣葬则藻 泽蚤皂怎造葬贼蚤燥灶 泽赠泽贼藻皂 蚤泽 藻泽贼葬遭造蚤泽澡藻凿袁 枣怎灶糟贼蚤燥灶燥枣 泽蚤皂怎造葬贼蚤燥灶 泽怎遭泽赠泽贼藻皂 蚤泽 葬造泽燥 凿藻泽糟
5、则蚤遭藻凿援 悦燥灶泽藻择怎藻灶贼造赠袁 贼澡藻 则藻泽怎造贼 燥枣 贼澡藻 泽贼怎凿赠 责则燥增蚤凿藻泽 燥灶藻 蚤皂责燥则贼葬灶贼贼藻糟澡灶蚤糟葬造 泽怎责责燥则贼 枣燥则 糟葬皂责葬蚤早灶袁 贼则葬蚤灶蚤灶早 葬灶凿 糟燥灶泽贼则怎糟贼蚤燥灶 燥枣 葬则皂赠 葬泽 憎藻造造 葬泽 藻择怎蚤责皂藻灶贼 凿藻增藻造燥责皂藻灶贼援运藻赠 憎燥则凿泽院 藻造藻糟贼则燥灶蚤糟 憎葬则枣葬则藻曰 藻造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼曰 泽蚤皂怎造葬贼蚤燥灶园摇引摇言随着战场信息化程度的逐步提高袁战场电磁环境成为战场环境新的构成要素咱员暂遥战场赖以存在的电磁空间和电磁环境条件的巨大变
6、化袁将对电子战装备研制曰信息化部队的作战尧训练和建设等各项活动产生全面而深远的影响遥目前袁电磁空间已成为各国关注的焦点袁电磁频谱控制权的角逐将异常激烈遥在未来作战中袁电子战装备将面临着极为复杂恶劣的电磁环境袁突出表现在通信信号和雷达信号瞬息万变袁且呈现信号密集尧动态范围大尧带宽宽窄各异尧调制方式千差万别等技术特征咱圆袁猿暂遥此外袁还有其他的电磁环境袁如电磁脉冲渊耘酝孕冤尧电磁干扰渊耘酝陨冤尧雷电和沉积静电直接或间接影响电子战电磁环境遥面对战场复杂多变的电磁环境袁开展对其模拟技术研究有着极其重要的军事应用价值和广阔的技术应用前景遥第一袁可以作为目标信号袁配合电子侦察系统在外场进行侦察尧测向试验袁
7、检验侦察系统的性能曰第二袁可以为电子战装备试验尧鉴定提供符合实战条件的电磁环境袁检验装备的战场适应能力和反应能力曰第三袁为电子战侦测技术研究尧最佳攻击样式研究提供必要的技术手段曰第四袁为部队的模拟作战训练和战法研究提供方便快捷的模拟环境遥缘员愿摇摇 圆园员源年第缘期摇战场环境模拟的研究开发工作可以追溯到圆园世纪愿园年代初遥美国国防部是最早支持研究及开发的一个典型项目杂陨酝晕耘栽遥该项目的目标是开发一个供军事训练用的尧低价格的尧联网的分布式军用虚拟环境袁该系统的研制成功袁为后来虚拟战场环境的开发奠定了基础遥美国郧栽耘公司研制的威胁模拟器能产生由各种时间同步尧高保真通信尧导航和数据链信号组成的相干
8、威胁环境袁用于在保密方便的实验室环境下测试和评估电子干扰和电子支援侦察系统的性能袁系统的模块化结构使模拟器具有从小型尧单信号尧固定情景到大型多信号模拟器等众多功能袁且用户可定义情景尧背景信号环境模拟尧由情景来驱动机上传感器仿真遥南非的郧杂再圆园园园通信环境模拟辕训练器袁典型指标如下院频率范围员 耀员 园园园酝匀扎袁最大模拟的跳频网台数为远个袁跳频速率为缘园园跳辕秒袁非交迭的时间序列下袁每个任务最大模拟的网数为员园园个袁能模拟经度尧纬度和高度的导航数据袁具有干涉仪测向模拟能力遥国内关于虚拟战场环境的研究工作也在圆园世纪怨园年代初开始袁在单机上的实时图形和绘制算法尧碰撞检测及行为构模系统及应用方面
9、均取得了多项有意义的研究结果遥在电磁环境仿真和建模和方面都开展了大量相关研究咱源袁缘暂袁在电磁环境评估及模拟器研制方面也进行了广泛探索咱远袁苑暂遥员摇模拟仿真关键技术和实现方法在模拟仿真中袁只有解决仿真想定尧战场信号回放尧有意电磁辐射模拟尧无意电磁辐射模拟尧自然电磁辐射模拟和战场电磁环境可视化等关键技术袁才能实现高逼真的复杂电磁环境遥员援员摇战场电磁环境想定的实现方法战场电磁环境想定是对战场态势进行推演袁可通过计算机编程来实现袁通过设置友好的人机界面袁灵活多变的场景参数和实时更新的服务袁实现对模拟系统场景推演遥员援圆摇记录战场信号回放的实现方法记录战场信号回放主要是对战场信号进行采集尧分析和重
10、建遥这依靠平时的侦查或采集军事演习的战场数据袁如采用矢量信号分析仪渊耘源源源园粤冤或者其他大容量采集设备袁可以对外界或战场电磁信号环境进行采集袁如图员所示袁收集大量的信号数据袁再提取数据的信号特征参数尧拟合数据曲线尧融合多源数据和推断电磁环境的演化方程袁进而建立真实可信的战场环境回放系统遥图员摇信号的录取和重建员援猿摇有意电磁辐射模拟的实现方法有意电磁辐射模拟主要模拟己方电磁辐射尧敌方的电磁辐射和电子战装备辐射遥己方电磁辐射可以通过计算机仿真下载到信号源渊耘愿圆远苑阅冤袁也可以通过购置的背景信号模拟器进行二次开发或者任意波形发生器袁还可采用通信装备或者其测试数据遥研制的任意波形发生器结构框图袁
11、如图圆所示遥图圆摇任意波形发生器结构框图工作原理院利用计算机波形生成软件多路波形的数字化信号袁写入波形存储器袁然后顺序扫描存储器并送阅辕粤输出遥例如要输出员园园路信号袁则数学表达式为移员园园蚤越员粤灶泽蚤灶渊圆仔枣灶贼垣兹灶冤袁表示一个员园园路的相位尧频率和幅度随机的信号袁通过地址发生器顺序扫描过存储器中的数据被送入到高速阅辕粤袁再经过滤波和放大袁经天线辐射袁适当调节兹灶袁可以降低峰值功率遥购置的信号模拟器由于在硬件上采用了特有的关键技术袁在同时生成的多个信号中袁每个信号的频率尧幅度尧调制样式尧带宽辕数据速率可以任意设置袁并且实时可控袁用户甚至可以将所需的信号内容袁包括话音尧图像尧数据文件等实
12、时地调制到射频上遥内置在信号模拟器的普通信号模型袁如粤酝尧云酝袁匝孕杂运等模拟或数字调制信号袁可以采用仪器进行解调分析袁验证其逼真度曰而其它特殊的定制信号袁如跳频尧数据链等信号袁是经过长期积累的袁且校正过的模型遥任意波形发生器输出的背景信号频谱袁即为该摇圆园员源年第缘期游敬云等院电子战复杂电磁环境模拟技术缘员怨摇摇摇系统在源园园 酝匀扎产生的一组瞬时信号袁如图猿所示遥从图中不难看出袁同时产生了员源个信号袁存在调制方式有匝孕杂运尧噪声云酝尧月孕杂运尧噪声粤酝尧圆云杂运尧语音粤酝尧语音云酝尧多音调频袁以及一个缘园园跳每秒的跳频信号遥图猿摇研制的任意波形发生器输出的背景信号频谱敌方电磁辐射系统既可通
13、过任意波形产生器袁也可通过研制或者购置的模拟器袁也可以是通过软件编程下载到信号源产生的射频信号遥软件产生的蕴陨晕运员员信号下载到仪器输出的射频信号的频谱和波形袁如图源所示袁与资料相吻合遥图源摇 蕴陨晕运员员信号频谱和波形有意辐射主要模拟电子战装备的辐射性能遥因此袁一方面可以通过积累各种装备在研制和鉴定时的试验数据袁还可以基于软件无线电设计理念袁搭建一个层次化模块化尧通用化的体系架构袁构成电子战通用体系平台袁可通过组合方式产生所需的任意有意辐射信号袁如仿真产生的宽带拦阻式信号频谱袁如图缘所示遥图缘摇宽带拦阻式信号频谱员援源摇无意电磁辐射模拟的实现方法无意电磁辐射主要模拟海杂波信号和地杂波信号遥而
14、他们的信号幅度分布的模型主要有高斯分布尧瑞利分布尧韦伯分布尧对数正态分布和运分布等袁这些模型可通过对酝粤栽蕴粤月的已有模型进行二次开发袁然后下载到信号源产生遥员援缘摇自然电磁辐射模拟的实现方法自然电磁辐射可通过粤阅杂软件下载到信号源产生遥粤阅杂软件是业界领先的射频系统设计软件袁可模拟的频率范围院圆缘园 噪匀扎 耀 源园 郧匀扎袁满足高能射线尧磁暴雷电和沉积静电噪声频段要求遥在粤阅杂仿真软件自定义各种自然电磁辐射信号的格式袁并且由仪表接口模块将信号波形下载到耘源源猿愿悦 辕 耘愿圆远苑阅仪表中袁让它产生符合要求的自然电磁辐射信号遥员援远摇战场电磁环境可视化的实现方法可视化可以实现对仿真进程尧结果
15、最直观的理解遥从生理和心理的角度来说袁人类所能接受的各种信息中有百分之八十都来自视觉袁人们在很早之前就开始自觉或不自觉地使用野可视化冶技术了袁最简单的如通过使用表格尧曲线尧图例等手段来表述各种统计数据袁用形象的示意图来表达抽象的概念遥从概念上来说袁可视化就是一种用图形图像来表征数据的计算方法袁即利用计算机图形图像技术将一维数据转化为可观察的二维或三维几何表示遥在电磁环境的可视化方面主要实现以下方面的可视化遥一是界面的可视化袁所有模拟辐射源的参数都可通过界面的选择开关或者按钮操作遥二是建立三维仿真场景袁实现视觉的可视化遥三是袁通过战场仿真场景的战术推演袁呈现战场电磁环境的动态变化效果遥仿真可视化
16、采用韵孕耘晕郧蕴和灾耘郧粤仿真软件来进行仿真效果的渲染遥 韵孕耘晕郧蕴不是一种计算机编程语言袁而是一个功能强大的图形库袁集成了所有曲面造型尧图形变换尧光照尧雾化等复杂的计算机图形学算法袁对于计算机应用开发人员来说袁韵孕耘晕郧蕴就是一套独立于硬件设备尧窗口系统和操作系统的应用程序编程接口渊粤孕陨冤遥 灾耘郧粤与仿真的标准文件格式韵责藻灶云造蚤早澡贼无缝结合袁可以对电磁环境三维场景进行精确而有效的控制遥在陨砸陨载环境下袁灾耘郧粤与韵孕耘晕郧蕴紧密结合袁可以充分发挥杂郧陨图形硬件的能力遥圆摇电子战电磁环境模拟系统案例圆援员摇电子战电磁环境模拟系统摇摇战场电磁环境高逼真模拟系统主要由战场电磁环境想定分
17、系统尧记录战场信号回放分系统尧有意电缘圆园摇摇 圆园员源年第缘期摇磁辐射分系统尧无意电磁辐射分系统尧自然电磁辐射分系统和战场电磁环境可视化分系统等远个分系统组成袁如图远所示袁该系统是一种大型综合化尧可视化的电磁环境模拟系统遥图远摇战场电磁环境高逼真外场模拟系统圆援圆摇系统工作流程战场环境想定分系统对电子战场景进行想定袁通过高层体系结构渊匀蕴粤袁澡蚤早澡 造藻增藻造 葬则糟澡蚤贼藻糟贼怎则藻冤通知其他分系统渊成为联邦成员冤袁记录战场战场回放分系统回放由记录的真实战场通信信号尧雷达信号和导航敌我识别信号袁并控制有意电磁辐射分系统尧无意电磁辐射分系统和自然电磁辐射分系统来模拟战场环境的有意电磁辐射渊
18、包括己方电磁辐射尧敌方电磁辐射和有意电磁辐射冤尧无意电磁辐射和自然电磁辐射袁再通过战场环境可视化分系统进行二维或三维显示袁增强其视觉效果和渲染力遥圆援猿摇各个分系统的功能圆援猿援员摇战场电磁环境想定分系统能够进行作战想定和任务规划遥如制作尧存储尧编辑尧再现敌我双方的辐射源的地理位置尧工作时间尧频率尧调制方式尧带宽尧功率和组网方式等袁并能够对战场环境变化进行实时推演袁通过匀蕴粤不仅能随意控制各个联邦成员的加入与退出袁也能随时控制各个分系统信号的增加和减少遥圆援猿援圆摇记录战场信号回放分系统为真实反应战场电磁信号的活动和分布情况袁采用战场监视与录取系统来记录信号袁作为电磁环境模拟系统设置的一部分辐
19、射源袁同时也可以用设备回放录取分系统记录的射频或中频数据遥圆援猿援猿摇有意电磁辐射模拟分系统包括己方电磁辐射尧敌方电磁辐射和有意电磁辐射几个方面袁己方电磁辐射主要模拟我军现有通信装备的信号辐射样式和能力袁敌方电磁辐射模拟敌战通信装备的电磁性能袁有意辐射主要模拟电子战装备的样式形成部分和激励部分遥圆援猿援源摇无意电磁辐射模拟分系统主要模拟海杂波尧地杂波等辐射信号遥圆援猿援缘摇自然电磁辐射模拟分系统主要模拟高能射线尧磁暴雷电和沉积静电噪声等遥圆援猿援远摇战场电磁环境可视化分系统通过计算机各种人机界面的交互技术袁增加信号的二维或三维显示尧动态效果袁从而达到一种身临其境的效果遥猿摇结摇语通过构建电子战
20、复杂电磁环境模拟系统袁可以为装备研制的全寿命周期服务袁也可为部队训练和建设提供强有力的技术支撑遥同时袁电磁环境呈现的网络化尧瞬态可变显著态势袁更应引起高度关注袁并加强网络化电磁环境仿真和电磁环境瞬态仿真研究袁提高电磁环境仿真的逼真度袁细化电磁环境仿真的颗粒度遥参考文献院咱员暂王汝群援战场电磁环境咱酝暂援第员版援北京院解放军出版社袁圆园园远援咱圆暂阚德鹏尧贾翠霞援复杂战场电磁环境模拟技术研究咱允暂援中国电子科学研究院学报袁圆园园怨袁远渊源冤院缘怨愿鄄缘怨怨援咱猿暂陈鲲尧陈云秋尧陈世友援海杂波建模与仿真咱允暂援舰船电子工程袁圆园园怨袁员苑远渊圆冤院怨缘鄄怨苑咱源暂管清波袁冯书兴援战场环境的抽象化模
21、型设计与仿真咱允暂援系统仿真技术袁圆园园怨袁缘渊源冤院员员怨鄄圆圆缘援咱缘暂杨林茂袁王加阳援战术无线电通信系统所面临的复杂电磁环境建模与仿真咱允暂援信息通信袁圆园员圆袁员员苑渊员冤院员鄄猿援咱远暂吴三元袁侯志楠袁程红跃袁等援复杂电磁环境评估方法研究咱允暂援信息化研究袁圆园员园袁猿远渊缘冤院缘圆鄄缘源援咱苑暂沈怀荣袁余国浩援导弹试验电磁环境仿真评估系统研究咱允暂援航天电子对抗曰圆园员圆袁圆愿渊远冤院怨鄄员员援作者简介摇摇摇游敬云渊员怨苑园要冤袁男袁河南信阳人袁硕士袁高级工程师袁主要从事特种通信的研究工作曰耘鄄皂葬蚤造院 躁赠赠燥怎员怨苑源岳员远猿援 糟燥皂赖兰剑渊员怨苑圆要冤袁男袁江西赣州人袁研究员袁主要从事特种通信总体及仿真技术研究遥
