论文部分内容阅读
摘 要:介绍了国外电子战测试机制。说明了国外基于商用现货的方法。论述了不断变化的相控阵雷达以及带宽的挑战,
关键词:现代电子战;仿真与测试;发展探讨
0 引 言
电子战是一个十分广阔的领域,是从直流到可见光的电磁频谱的战斗,也是在现代战争中剥夺敌方使用电磁频谱,同时保护己方使用电磁频谱的战斗。冷战结束以后,军事信息领域的对抗非但没有减少,反而愈演愈烈。20世纪80年代以来,战争的形态发生了巨大变化,即从传统的“陆海空”三维立体战争变成了“陆海空天电”联合行动,信息战、电子战的研究方兴未艾,历时42天的海湾战争使电子战的地位得到进一步提升。电子对抗已经变成决定作战双方胜负的关键因素之一,电子战也从双方单一装备之间的对抗,发展到系统对系统、体系对体系间的对抗。随着电子战理论与实践研究的不断深入,单一武器平台或局部的仿真已不能够满足对整个战场环境与作战态势的模拟,因此必须对包含雷达、通信及其对抗装备的复杂电子战环境进行模拟,通过单元仿真集成为综合的电子战模拟与仿真系统。
电子战(EW)的概念非常宽泛,但通常都包括干扰敌方使用电磁波谱(EMS),或通过分析敌方有意或无意发送的电磁(EM)信号,以收集有关敌方行动计划或作战能力的情报。
仿真电子战系统在现场遇到的频谱环境是一项极其复杂的任务:要在严格的预算下完成超乎想象的高效率且经过验证的测试操作能力。
电子战包括三个独立的应用领域:电子攻击(EA)、电子防御(EP)和电子支援(ES)。
电子攻击包括利用一切手段,如大功率阻塞技术和选择性欺骗技术等,对威胁目标实施干扰,其优点是本方的系统不会像敌方一样受到干扰。武器系统也属于电子攻击系统的一部分,例如高速反辐射导弹(HARM)和主动辐射诱饵弹。
电子防御包括管理您使用的频谱,以找到干净和安全的工作区域,以及确保本方系统不会轻易被敌方的电子攻击攻陷;还包括控制本方的辐射,以免敌方火力利用本方信号找到攻击目标。
电子支援包括称为电子支援措施(ESM)的系统,它提供威胁警告、信号采集和分类管理以及测向(DF)功能。在测向应用中,我们可以根据敌方的辐射找到他们。
电子战系统的测试一直以来都是一项举足轻重的工程挑战,并且随着电子战系统的技术水平和预期性能的提高以及不断增强的相控阵(AESA)雷达威胁而迅速发展。每种新型电子战系统都将在试验靶场上面临最后一关,在这里必须测试系统在作战使用中可能遇到的各种情况。但是,电子战系统在进入试验靶场前,首先要在具有复杂威胁环境模拟器的安装系统测试设备中进行全面的评估。甚至在电子战系统达到这些测试处理阶段前,还必须先在系统集成实验室和半实物的测试设备中完成许多测试。这些测试阶段极其重要,因为测试期间能发现问题并使研发人员在转向上述更昂贵的测试阶段前解决问题。其目的就是要经常进行测试和早期测试,特别是在实验室里进行测试。幸好,软件仿真工具和商用现货测试系统日趋成熟,现在已经成为成本高度敏感的电子战开发环境的必备工具。
1 电子战测试机制
由于试验靶场非常少,几乎一直处于“使用中”状态,“预订”测试时间如同预约顶级医疗专家一样难。因此,国外一些主承包商和测试设备制造商迫于压力,只好将仿真与测试尽量从试验靶场转移回实验室。这就推动了对实验室具备更复杂先进测试能力的需求。不管怎样,由于这些基于商用现货的仿真与测试平台已经取得了长足的进步,所以现在的电子战系统在面临最终的验证挑战前就能得到更全面更好的评估。
上述想法旨在利用仿真软件和商用测试设备,在设计过程的早期进行绝大多数的仿真、测试和分析。必须进行大量测试,让电子战系统在最大带宽范围内经受最大容量信号的考验,包括信号环境中频繁变化的波形、干扰、已知的威胁以及其他动态变化的因素。
这种测试系统的能力是全面的,必须能正确模拟实时雷达脉冲特征、干扰和传播异常,包括如下方面:
·脉冲上升沿和下降沿时间
·脉冲宽度, 脉冲重复频率及模式
·每个脉冲的调制
·频率和频谱特征
·信号幅度
·雷達天线方向图
·天线扫描方式
这些测试系统还必须能产生和动态改变辐射源类型,对模式的变化进行仿真并实现其他功能,与先进威胁系统(例如相控阵雷达)不断增强的能力同步发展。
对于仿真测试工程师来说幸运的是,这种需要大型数/模数据库、射频和微波测试装备(大多数为用户定制并且专用于特殊项目)的情况正在慢慢改变。这是由于美国国防部缩减预算引起的成本限制需要一种新途径,另外美国国防部还希望尽快扭转电子战技术多年以来在研究开发和采办预算中不受重视的局面。时间就是生命,而测试是系统研发耗时较多并且价格高企的部分之一,因此,业界加强了简化测试的开发工作。想要通过增强实验室部分的测试来达到目的,就必须了解需求是什么。
在测试过程中的各个环节需要使用不同类型的测试系统和测量方法。
首先在系统集成实验室中使用独立的商用仪器执行测试,例如频谱分析仪和网络分析仪、示波器和信号生成设备。当进入到硬件在环阶段,需要应用自动化程度更高的设备以构建所需的频谱场景,同步测量和记录结果。等到进入功能齐全的系统测试中心,通常会使用量身定制的大型测试系统来构建所需要的高度复杂且不断变化的频谱环境。在户外测试阶段,可以使用从现成的仪器到定制的自动化系统等各种设备进行测试。
在复杂的电磁环境中执行电子战测试,还可以使用更先进的多发射机仿真器;但是对于简单和高度重复的系统集成,硬件在环测试,或雷达警告接收机/电子支援措施的威胁识别评测来说,它们有点大材小用。因为此类贵重仪器可能每天24 小时都有使用计划,所以很难腾出时间用于如此简单的系统测试。
关键词:现代电子战;仿真与测试;发展探讨
0 引 言
电子战是一个十分广阔的领域,是从直流到可见光的电磁频谱的战斗,也是在现代战争中剥夺敌方使用电磁频谱,同时保护己方使用电磁频谱的战斗。冷战结束以后,军事信息领域的对抗非但没有减少,反而愈演愈烈。20世纪80年代以来,战争的形态发生了巨大变化,即从传统的“陆海空”三维立体战争变成了“陆海空天电”联合行动,信息战、电子战的研究方兴未艾,历时42天的海湾战争使电子战的地位得到进一步提升。电子对抗已经变成决定作战双方胜负的关键因素之一,电子战也从双方单一装备之间的对抗,发展到系统对系统、体系对体系间的对抗。随着电子战理论与实践研究的不断深入,单一武器平台或局部的仿真已不能够满足对整个战场环境与作战态势的模拟,因此必须对包含雷达、通信及其对抗装备的复杂电子战环境进行模拟,通过单元仿真集成为综合的电子战模拟与仿真系统。
电子战(EW)的概念非常宽泛,但通常都包括干扰敌方使用电磁波谱(EMS),或通过分析敌方有意或无意发送的电磁(EM)信号,以收集有关敌方行动计划或作战能力的情报。
仿真电子战系统在现场遇到的频谱环境是一项极其复杂的任务:要在严格的预算下完成超乎想象的高效率且经过验证的测试操作能力。
电子战包括三个独立的应用领域:电子攻击(EA)、电子防御(EP)和电子支援(ES)。
电子攻击包括利用一切手段,如大功率阻塞技术和选择性欺骗技术等,对威胁目标实施干扰,其优点是本方的系统不会像敌方一样受到干扰。武器系统也属于电子攻击系统的一部分,例如高速反辐射导弹(HARM)和主动辐射诱饵弹。
电子防御包括管理您使用的频谱,以找到干净和安全的工作区域,以及确保本方系统不会轻易被敌方的电子攻击攻陷;还包括控制本方的辐射,以免敌方火力利用本方信号找到攻击目标。
电子支援包括称为电子支援措施(ESM)的系统,它提供威胁警告、信号采集和分类管理以及测向(DF)功能。在测向应用中,我们可以根据敌方的辐射找到他们。
电子战系统的测试一直以来都是一项举足轻重的工程挑战,并且随着电子战系统的技术水平和预期性能的提高以及不断增强的相控阵(AESA)雷达威胁而迅速发展。每种新型电子战系统都将在试验靶场上面临最后一关,在这里必须测试系统在作战使用中可能遇到的各种情况。但是,电子战系统在进入试验靶场前,首先要在具有复杂威胁环境模拟器的安装系统测试设备中进行全面的评估。甚至在电子战系统达到这些测试处理阶段前,还必须先在系统集成实验室和半实物的测试设备中完成许多测试。这些测试阶段极其重要,因为测试期间能发现问题并使研发人员在转向上述更昂贵的测试阶段前解决问题。其目的就是要经常进行测试和早期测试,特别是在实验室里进行测试。幸好,软件仿真工具和商用现货测试系统日趋成熟,现在已经成为成本高度敏感的电子战开发环境的必备工具。
1 电子战测试机制
由于试验靶场非常少,几乎一直处于“使用中”状态,“预订”测试时间如同预约顶级医疗专家一样难。因此,国外一些主承包商和测试设备制造商迫于压力,只好将仿真与测试尽量从试验靶场转移回实验室。这就推动了对实验室具备更复杂先进测试能力的需求。不管怎样,由于这些基于商用现货的仿真与测试平台已经取得了长足的进步,所以现在的电子战系统在面临最终的验证挑战前就能得到更全面更好的评估。
上述想法旨在利用仿真软件和商用测试设备,在设计过程的早期进行绝大多数的仿真、测试和分析。必须进行大量测试,让电子战系统在最大带宽范围内经受最大容量信号的考验,包括信号环境中频繁变化的波形、干扰、已知的威胁以及其他动态变化的因素。
这种测试系统的能力是全面的,必须能正确模拟实时雷达脉冲特征、干扰和传播异常,包括如下方面:
·脉冲上升沿和下降沿时间
·脉冲宽度, 脉冲重复频率及模式
·每个脉冲的调制
·频率和频谱特征
·信号幅度
·雷達天线方向图
·天线扫描方式
这些测试系统还必须能产生和动态改变辐射源类型,对模式的变化进行仿真并实现其他功能,与先进威胁系统(例如相控阵雷达)不断增强的能力同步发展。
对于仿真测试工程师来说幸运的是,这种需要大型数/模数据库、射频和微波测试装备(大多数为用户定制并且专用于特殊项目)的情况正在慢慢改变。这是由于美国国防部缩减预算引起的成本限制需要一种新途径,另外美国国防部还希望尽快扭转电子战技术多年以来在研究开发和采办预算中不受重视的局面。时间就是生命,而测试是系统研发耗时较多并且价格高企的部分之一,因此,业界加强了简化测试的开发工作。想要通过增强实验室部分的测试来达到目的,就必须了解需求是什么。
在测试过程中的各个环节需要使用不同类型的测试系统和测量方法。
首先在系统集成实验室中使用独立的商用仪器执行测试,例如频谱分析仪和网络分析仪、示波器和信号生成设备。当进入到硬件在环阶段,需要应用自动化程度更高的设备以构建所需的频谱场景,同步测量和记录结果。等到进入功能齐全的系统测试中心,通常会使用量身定制的大型测试系统来构建所需要的高度复杂且不断变化的频谱环境。在户外测试阶段,可以使用从现成的仪器到定制的自动化系统等各种设备进行测试。
在复杂的电磁环境中执行电子战测试,还可以使用更先进的多发射机仿真器;但是对于简单和高度重复的系统集成,硬件在环测试,或雷达警告接收机/电子支援措施的威胁识别评测来说,它们有点大材小用。因为此类贵重仪器可能每天24 小时都有使用计划,所以很难腾出时间用于如此简单的系统测试。