雷达电子战系统及其仿真

雷达电子战系统及其仿真
现代高科技战争的特点是在整个战略纵深区域内大范围地争夺制电磁权、制空权及制海权，是一场强调整体的系统对系统、体系对体系的战争。

近几场以美国为主导的高技术局部战争也给我们以新的启示，那就是电子战已经从传统的一对一的设备之间的对抗，发展到系统与系统之间的对抗。

在系统对抗中，必须使用多种作战平台$多个电子战作战手段，在作战指挥中心的协调控制下，构成一个全方位、大空域、多频段、多手段的综合电子战作战体系。

1.雷达电子战的概念
雷达电子战是电子战中的一个重要领域，它是以雷达及由雷达组成的系统为作战目标，以雷达干扰机、雷达侦察机等为主要作战装备，以电磁波的发射、吸收、反射、传输、接收、处理等形式展开的，是侦察、压制敌方电磁频谱的使用并增强我方电磁频谱使用有效性的作战行为。

雷达电子战系统包括雷达系统、雷达干扰系统、雷达抗干扰措施三个方面，雷达系统是测试和仿真的主要对象，雷达系统是通过向目标发射电磁波，从目标反射回来的回波信号提取目标信息，主要有远程警戒雷达、目标搜索雷达、跟踪雷达等各种不同的种类。

雷达抗干扰系统是通过施放或制造干扰信号破坏雷达的正常工作，使之不能正常的探测、测量和跟踪真正的目标。

根据有无源可以分为有源干扰和无源干扰。

有源干扰有脉冲干扰、连续波干扰及速度欺骗等等，无源干扰主要包括投放干扰丝形成干扰走廊、干扰云以掩护目标或欺骗对方等。

实际使用中各种干扰样式是可以组合使用的，使干扰效果更佳。

雷达电子战的发展和有效展开也离不开先进的雷达抗干扰技术和措施，雷达抗干扰的基本原理是阻止干扰环节链的形成，以及抑制干扰条件下雷达系统的输出干信比。

现代雷达的抗干扰主要在空域、时域和频域内全面开展，空域内的抗干扰措施主要有超低副瓣天线、副瓣对消、副瓣匿隐、单脉冲角度跟踪、相控阵天线扫频捷变和雷达组网等，频域的抗干扰措施主要有宽带频率捷变、窄带滤波、频谱扩展等，雷达在时域里的抗干扰措施主要有距离选通、抗距离拖拽、重频捷变等等。

2.军用仿真技术概念与发展
军用仿真技术是用于军事领域的计算机仿真技术，在军事科学研究和工程实
践中，特别是在导弹武器系统、军用电子系统和航天工程等的研制过程中，往往对所研制的系统不能直接进行试验，而需要建立一个与所研究的对象相似的模型，通过模型间接地研究系统规律、性能状态、评价系统的品质，这种间接地试验技术就是军用仿真技术。

军用仿真技术已经成为军用电子系统、武器系统等研制与实验中的先导技术、校验技术和分析技术，也是保证研制工作投资少、研制周期缩短的重要手段。

军用仿真技术使军事装备的研制和运用方法产生了划时代的变革。

随着科学技术的发展，系统仿真已成为独立于理论研究、试验研究的一种基本科学活动，特别是通过海湾战争中的应用，检验了仿真试验的作用，证明了仿真技术给作战方案的制定与修改带来显著的效果，是美国军方在战后对仿真技术的发展更加重视，在原有基础上建立了更加先进、高效、一体化的建模与仿真设施。

系统仿真技术已经从工程研制扩展到作战研究和模拟演习等领域。

3.仿真技术在雷达电子战中应用
为了在雷达电子战系统或设备的论证，采办，研制和使用中对系统的性能进行预测和对作战效能进行预估，需要进行系统评估。

通过对雷达电子战设备和系统进行测试和评估通过预测和外推得到系统的效能，从而可以在系统设计、研制和使用的全寿命阶段对装备的弱点进行改进，对系统进行联调，对系统的指标进行分配，对系统的配置进行优化，对作战使用的过程、形式进行演示和训练等等。

由于现代雷达信号特征复杂，雷达体制和组成多样，雷达面临的作战环境复杂多变，加上雷达电子战的软杀伤特点，使得在雷达和雷达电子战设备研制和使用过程中对其性能和效能进行预估变得非常困难。

单纯依靠解析分析的方法和经典的概率统计理论以及随机过程理论已经不能满足对这样一个大型复杂系统的测试和评估要求了，而依靠实物进行外场试验又有代价高昂而且不够灵活、保密性差等缺点，所以必须依靠仿真技术才能更方便、更准确地研究系统的动态行为，提供较为全面逼真的分析结果。

4.雷达电子战仿真分类
目前在电子战世界把雷达电子战仿真分为四大类：工程级仿真、平台级仿真、任务级仿真和战略级仿真。

工程级仿真是使用模型评估单一部件或子系统在单一威胁条件下的技术性能!属于一对一的仿真；平台级仿真是使用模型评估集成武
器系统在单一或少数威胁条件下的效能，包括平台战术和条令，属于少数对少数的仿真；任务级仿真是在多个平台组合的兵力与大量威胁对抗条件下，把模型融合进一个仿真任务中分析作战任务的效能和部队生存能力，属于多对多的仿真；战略级仿真是联合服务操作下的C4I系统对抗合成的威胁系统，属系统对系统的仿真。

5.雷达电子战仿真的主要形式
雷达电子战主要的仿真形式有全数字仿真、视频仿真、注入式射频仿真、辐射式射频仿真等等。

5.1 全数字仿真
全数字仿真在计算机上建立数学模型，模拟雷达电子战系统中的雷达电磁信号环境和雷达系统分系统、干扰系统等，按照仿真时间的要求分为非实时仿真和实时信号仿真两种，实时信号全数字仿真模拟器采用可编程的脉冲序列生成器，实时产生数字脉冲序列数据产生的数据集通过脉冲数据总线与被测试系统接口，每个数据集包括了被描述脉冲的参量，这种方法在有频率调谐和天线扫描的功能要求时稍复杂，但是对于训练用模拟器，此方法又具有积小、灵活性好、通用性强的明显优势。

5.2 视频仿真
视频仿真使用视频信号模拟器进行仿真，视频信号模拟器是以视频信号的层次水平传送每个模拟的脉冲数据进入被测试系统，可对天线驻留、频率、极化和方位俯仰到达角的效果进行建模，
5.3 注入式射频仿真
注入式射频仿真模拟器把每个仿真的脉冲数据集变换为射频信号，并注入到被测试系统的射频级，这种类型的模拟器主要用于测试以下接收系统，如比幅测向系统、比相测向系统、天线扫描、频率分集系统、频率调谐系统等。

注入式射频仿真模拟器要求使用昂贵的射频组件，虽然输出信号电平相对较小，但是多波段多端口的配置要求耗资可观的功率衰减和合成器件，增加了对信号放大器的要求。

另外，每个频段的每个端口都要求可编程的衰减器。

5.4 辐射式射频仿真
辐射式射频仿真模拟器通过天线辐射射频脉冲，能用于所有类型的天线和接
收系统。

因为没有直接的连接，所以接口问题比较小，但是，受接收、发射天线的位置限制，辐射源在方位和仰角上的运动是不容易仿真的。

与注入式射频仿真模拟器一样辐射式射频仿真模拟器也要求昂贵的射频组件，如果与被测试系统之间的距离比较远，还要受到功率放大的严重影响。

另外，外场的辐射也会带来一些安全性和保密性的问题。

6.雷达电子战仿真的建模
构造模型时，根据雷达电子战仿真的具体目的，可以把雷达电子战仿真研究的对象大致分为信号型、数据型和事件型三种类型。

但在实际工程应用中以上3种类型往往是混合在一起的。

在信号型雷达电子战仿真中，主要是对电磁环境和雷达电子战系统设备本身进行模拟，这种类型往往是与硬件信号发生器联系在一起的。

例如仿真中的战术电子环境模拟器、电子环境模拟器、高逼真度雷达模拟器等等。

雷达系统的仿真一般基于信号波形的时频域处理、目标对回波调制的模拟等来建立设备的信号模型的。

在数据型雷达电子战仿真中，把威胁态势判断、威胁等级评估、干扰机功率管理、火力目标分配、拦截开火控制等动作建立在传感器融合、航迹融合、目标跟踪、态势估计、决策判断等算法的基础上，此时处理的对象可以看作整个系统的各单元综合处理后形成的数据。

数据型雷达电子战仿真可以把数据处理和指挥决策计算机系统和软件直接联入仿真系统。

从广义上讲，数据融合处理和优化、决策算法的计算机仿真实验都属于这个范畴。

在事件型雷达电子战仿真中，一方系统作为整体与另一方进行系统对抗，电磁信号的辐射、接收、处理和数据算法等底层行为可抽象为系统或设备的功能模型。

功能模型可标志出相应仿真事件的触发和设备的一系列状态的迁移，事件触发可以由雷达电子战物理规则、特定的雷达电子战战斗序列以及设备功能模型来预测。

事件模型是在模拟设备和平台功能的基础上建立的，例如雷达系统模拟中，根据雷达方程得到雷达回波信号的信噪比，再由此得到发现概率。

一个复杂的雷达电子战系统可能是由各种型号和体制的搜索雷达、跟踪雷达、干扰机以及指控系统等组成的。

这些设备和载体平台构成了仿真系统的永久实体，它们辐射和反射的电磁信号构成临时实体，目标进入暴露区域或者雷达探
测到目标可作为仿真系统中的事件，探测事件引发的向指控中心报警的过程可作为仿真系统的活动。

实体表、事件表、活动表就构成了离散事件仿真系统中的三大要素，通过采取合适的仿真策略，推动仿真时钟的运行，并在仿真任务下设计好场景，就可以构成任务级模拟，对雷达电子战系统在对抗过程中的整体效能进行高层次的评估。

7.分布式仿真在雷达电子战中的应用
在军事领域协同作战训练和国防领域新武器系统研究和开发的需求牵引下，美国国防高级研究计划局和美国陆军1993年共同制定了SIMNET 计划，将分布在各地的仿真器通过计算机网络连接起来，完成各种复杂任务的训练和对下一代作战系统进行概念研究和评估。

这种联网仿真技术随后发展成为分布式交互仿真技术(DIS)。

分布式交互仿真为实现雷达电子战的仿真提供了一种良好的支撑环境。

它通过相关的工作环境(如地形、海洋、大气和空间)和实时交换协议数据单元(PDU)，建立了一个无缝的虚拟环境。

采用HLA 便于系统的扩充、模型的重用以及仿真之间的互操作。

因此，雷达电子战仿真系统的体系结构采用高层体系结构(HLA)。

结构如图1 所示。

8.结束语
随着当今世界网络技术、微处理器技术、图像生成技术等高新技术的飞速发展，系统仿真的各种先进仿真技术会逐渐在雷达电子战系统中被使用，雷达电子战系统的仿真正朝着模型的高逼真度、互通互联、可重用性、可扩展性越来越好的方向发展。

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