复杂电磁环境下雷达兵仿真训练效能评估研究.pdf

:./.收稿日期:修回日期:复杂电磁环境下雷达兵仿真训练效能评估研究张国兵(部队河北 秦皇岛)摘 要:雷达兵仿真训练可不动用训练双方实装特别是具有极限特性的实装采用仿真方法实现对雷达兵的训练且具有可复现、成本低等优势 基于对复杂战场环境下雷达兵技能作用、仿真训练特点及其贴近实战的大量训练样本积累、样本挖掘、寻解短板弱项等优势的分析通过仿真训练环境构建与科目设置研究提出一种复杂电磁环境下雷达兵仿真训练评估手段和方法并论述其评估指标体系、考核模型与量化准则和考评因素采集与效果评判等为提升雷达兵仿真训练效能评估水平以提升人机一体雷达兵作战能力提供技术支撑关键词:雷达兵仿真训练效果评估考评模型考评要素中图分类号:文献标识码:文章编号:()():.:引 言雷达担负着态势感知、目标认知和信息应用等多重使命作为雷达操作使用者的雷达兵如何使用操作以高效发挥雷达作用是确保雷达完成使命的核心能力 电磁环境和目标特性等日趋复杂在雷达探测环境背景中不仅电子干扰信号更为复杂而且与不断增加的大量有源和无源环境背景杂波信号、友邻辐射信号等交织干涉雷达探测的目标态势与特性特别是具有高小快与低小慢等高电磁隐身、高超声速、高超低空和反辐射等目标及其集群特性的快速发展严重限制第 卷 第 期 年 月雷达与对抗 .了雷达的探测威力和生存空间也大大推进了雷达技术的跨越和效能提升因此对雷达的使用与操作也提出了更高的要求即在复杂背景环境下面对复杂目标要求雷达兵必须具备坚实的业务能力通过态势判别和各种技战术手段高效运用以更好地发挥雷达装备探测威力确保其使命的完成雷达兵仿真训练可不动用训练双方实装特别是可不动用具有极限能力目标的实装通过逼真仿真方法即可实现对雷达兵的训练且具有重复性好、成本低等优势 通过对复杂电磁环境下雷达兵仿真训练效能评估可评估雷达兵对雷达的操作使用能力并不断提高其操作水平是确保雷达发挥技战性能的必需方法开展雷达兵操作仿真训练效能的真实、客观和高效评估技术研究对深入分析雷达兵在各种典型作战环境下的短板弱项优化人机一体作战能力训练提高雷达兵操作技能等具有十分重要的技术支撑和实训应用意义 雷达兵技能水平的重要性分析雷达兵的主要作用是通过操控雷达装备从雷达回波中及时发现、识别感兴趣目标回波并及时消除或减弱干扰信号同时保持对重点目标的稳定跟踪为上级指挥系统或武器系统及时提供准确的目标参数信息舰载雷达探测背景环境通常是相当杂乱的尤其是战时的背景环境更加繁杂并且部分高威胁目标回波特征与周围杂波相似度较高甚至淹没在周围杂波或干扰信号中这时必须依靠雷达兵从杂乱背景中及时找到敏感威胁目标否则雷达装备自身很难完成目标的录取和稳定跟踪 一名出色的雷达兵不仅能够及时从复杂的探测环境下发现、识别和稳定跟踪目标而且还能够迅速掌握战场态势预判将会出现威胁目标的位置与运动典型特征提前调整雷达工作状态将雷达装备的作战能力发挥到极致 而未经严格培训和训练的雷达兵难以精准有效操控装备严重时会导致错情、漏情甚至贻误时机影响雷达兵操作使用技能的主要因素包括:一是理论知识不够扎实雷达兵要掌握的雷达理论知识涉及多专业技术和应用领域短期内很难深入理解和掌握二是实战经验少和平时期很难掌握和积累不同类型目标以及实战环境下有意强干扰等先验知识缺乏针对性的应对策略预案三是实际战情掌握不够和平时期很难掌握实战目标兵力的活动规律和具体实施战术无法对战场态势做出准确预判 仿真训练优势分析以实战化练兵为目标将雷达兵和装备嵌入到整个实际战场环境中以充分锤炼发挥雷达兵在不同作战环境下的作战技能 实装训练是最为直接的训练方式然而采用实兵装备构设整个战争环境将面临着安全、人力、物力和财力等方面的制约很难实现短周期、多频次和可精确复现分析等的灵活组织实施 有限次数的实兵训练无法充分呈现现代战争系统的不确定性、复杂性和涌现性短期内也很难全方位大幅提升雷达兵的业务水平 仿真训练手段和方法可以较好地弥补实兵训练的不足具有以下优势:()较高的逼真度和实时性仿真技术能够模拟构设逼真的战场环境和时空事件响应缩小与实际电磁域战场的差距使雷达兵有较强的“沉浸感和代入感”并且重复推演使用频率高能够充分体现复杂战争系统的不确定性、复杂性和涌现性使雷达兵能够得到不同贴近实战环境下的训练与能力提升()可视化和可复现性可视化是指利用仿真技术将电磁域无形的战场从视觉角度呈现出来加深其感性认知加速雷达兵理解和掌握可复现是指可以灵活控制复杂的战场可以任意重复复现整个战场态势或某个关键环节供雷达兵反复训练与推敲分析提升雷达兵的作战技能()安全性和保密性安全性是指仿真战场上的任何战损都是虚拟的、模拟的、无害的人员和武器装备可以灵活发挥保密性是指仿真训练在室内开展不用担心信息装备参数泄露可以放开使用 安全性和保密性使仿真训练完全放开充分发挥受训人员的作战思维和作战行为()灵活便捷的采集渠道数据采集渠道灵活、便捷和评估手段完备主要是指以评估雷达兵为核心可以打通实现设备内部任何关键环节的数据获取全训练过程采集所需的要素数据建立比较完备的评估手段和方法可以完全分清人和设备的评估界限科学、客观、合理地评价雷达兵的训练质效张国兵 复杂电磁环境下雷达兵仿真训练效能评估研究 仿真训练环境构建与科目设置.仿真训练环境构建以信息对抗为核心以作战问题为导向构建全要素、全流程、全过程和全人员的平台级仿真训练系统系统主要由仿真训练导调控制分系统、雷达装备仿真训练终端分系统、仿真训练评估分系统和数据库 部分组成如图 所示图 系统组成示意图()仿真训练导调控制分系统该分系统主要包括总导演台、红方导调控制台和蓝方导调控制台 部分 总导演台主要功能有导调控制、训练态势生成、兵力部署、兵力行为模拟、交战过程模拟、战场态势监控、训练裁决和情报信息服务等主要完成战情想定与编辑并根据态势进程对红方导调控制台和蓝方导调控制台进行导调控制、情报信息推送服务和裁决使双方完成兵力部署、预警探测、指挥决策、电磁防御、火力打击等作战行为和过程并反馈作战结果红方导调控制台主要功能有对己方兵力进行部署、航路规划、预警探测、指挥决策、火力打击、综合态势显示虚拟平台与训练装备绑定与训练装备进行信息交互指挥控制系统模拟等与蓝方导调控制台实时作业于同一战情想定态势下并根据想定战场态势的不确定性和未知性实时推进完成红方兵力部署、装备运用、信息获取与对抗、信息传输与共享、火力防御与打击、与训练终端信息交互等作战活动全要素、全流程和全过程模拟双方交战过程蓝方导调控制台主要功能与红方大致相同只是不与训练终端绑定完全是虚拟兵力只负责蓝方兵力作战模拟运用配合红方导调控制台在同一战情想定态势下完成双方整个交战过程包括人工操控和无人智能操控两种模式具有较强的数字蓝军模拟能力()雷达装备仿真训练终端分系统该分系统主要模拟雷达装备对对应实装进行机理仿真模拟装备的整个系统和战场复杂电磁环境以及与指控系统或武备系统的交互信息并构建与实装完全一致的终端显控台提供与实装功能性能完全一致的训练设备给雷达兵营造逼真的战场环境和氛围在训练过程中与红方导调控制台虚拟兵力进行绑定参与到兵力交战过程中雷达兵通过操控训练终端为兵力行动提供信息探测、电磁攻防和武器引导攻击等任务支援其他兵力完成作战行为或战术目的并实时采集相应的训练过程数据和反馈结果数据用于评估雷达兵在战斗过程中的作战能力水平和作战贡献度()仿真训练评估分系统主要功能有训练数据解析、训练考核、训练效果综合分析等 数据解析主要完成对训练过程中产生的训练数据进行采集、接收和处理、格式转换、存储和显示等训练考核主要完成在线评定雷达兵的训练技能水平和训练成绩训练效果综合分析主要完成个人单次或多次的训练技能水平的评估分析以及多人单技能/综合作战能力水平的评估分析并给出科学合理的训练方法和作战能力水平鉴定()数据库数据库主要功能是对训练态势文件、兵力模型、装备模型、参数数据、训练过程数据和考评结果数据等进行存储、读取、查询、修改和删除管理.科目设置复杂电磁环境下雷达兵训练主要设置基础训练科目和专项训练科目两大部分训练和考核雷达兵在系统作战平台中与其他系统的协调与反应能力为上级提供快速准确的目标环境和干扰情况提供抗干扰建议迅速完成上级下达各项命令 基础训练科目以单装备对抗训练为主包括目标发现识别以及录取跟踪、干扰样式判别、抗干扰措施运用等单项技能专项训练科目主要将人机嵌入到整个作战系统中在不同作战任务环境下开展综合业务能力训练 训练效能评估.建立评估指标体系雷达兵作战能力评估指标体系主要以人机一体在未来战场上应具备的作战能力为核心以人为主体并考虑各种影响因素对核心能力进行递层分解直到适当层级形成雷达兵的考评指标体系如图 所示主要包括目标发现能力、目标识别能力、目标跟踪能力、目标引导能力、抗干扰能力以及态势掌握与辅助决策能力 部分雷达与对抗 年 第 期图 雷达兵作战能力评估体系目标发现能力主要指对目标的发现及时性、虚警率和漏警率目标识别能力指对目标的识别及时性、正确率和未知目标跟踪能力主要指目标的跟踪起始点、丢失次数和丢失至复跟时长目标引导能力指目标引导质量抗干扰能力主要指干扰样式判别、干扰强度等级判别、抗干扰措施运用以及相应的时刻自助抗干扰措施以目标受影响时刻为计时点听令采取抗干扰措施以上级下达指令时刻为计时点态势掌握与辅助决策是训后评估项主要指雷达兵在具体任务中为上级辅助决策的次数/正确性以及前几项表现结果和此次任务的贡献度.考评模型与量化准则在考核评估指标体系确定以后结合层次分析法应用两级模糊综合评价方法建立考核评估数学模型的步骤:一是确定评估体系中各评估指标间的重要程度权重二是确定各评估指标的评语集三是建立模糊关系矩阵四是合成模糊综合评价结果向量 具体实施方法见文献 量化准则以作战问题导向为核心以装备探测真值和满足作战要求为基准采用定性与定量、主观与客观的方法进行指标量化如表 所示表 雷达兵作战能力指标体系量化准则一级指标二级指标三级指标量化值备注雷达兵作战能力目标发现能力目标识别能力目标跟踪能力目标引导能力抗干扰能力态势掌握与辅助决策及时性虚警率漏警率及时性属性判别及时性跟踪稳定性及时性执行情况干扰样式判别及时性类型判干扰强度判别及时性等级干扰方位及时性方位判抗干扰措施及时性有效性总目标发现率总目标识别率总目标跟踪率干扰情况处理能力辅助决策有效性首发航迹点数占总数的比率占总数的比率首发航迹点数正确、错误、未知首跟航迹点丢失次数丢失复跟时长引导起始航迹点成功、失败受干扰起始时间正确、错误受干扰起始时刻 个等级受干扰起始时刻正确、错误受干扰起始时刻或合理、一般、不合理百分比百分比百分比强、一般、弱、很弱合理、一般、不合理满足火力反击的层次进行评价情报误导的程度进行评价目标的威胁程度和数量进行评价满足火力反击的层次进行评价情报贡献或误导程度进行评价满足火力反击的层次进行评价任务完成度和满足火力反击的层次进行评价根据装备和干扰样式实际情况进行评价根据装备实际效果情况和任务影响程度进行评价根据任务完成情况和贡献度进行评价 注:采用基于具体作战任务需求的量化方法和评价机制作战背景、任务不同部分指标量化值和评价标准也不同张国兵 复杂电磁环境下雷达兵仿真训练效能评估研究.考评要素采集考评要素采集主要依据考评指标体系确定的具体指标项采集相关要素数据包括雷达兵与指挥员的音视频信息、雷达兵的操作指令信息、目标发现识别与跟踪信息、干扰判别与抗干扰信息、装备探测目标或受干扰的真值信息等所有信息数据经过设备采集后汇聚到仿真训练评估分系统进行存储和管理以及实现在线评估和训后综合评估.效果评判训练评判结果是对雷达兵训练成效的衡量结论为了保证评判结果的真实性、合理性、有效性和强信服力必须用客观事实数据“说话”:一是标定的雷达训练装备在某一具体作战想定下的最大发挥作战能力边界数据作为真值二是雷达兵运用雷达训练装备在同一具体作战想定下的装备自身实际发挥作战能力数据作为装备实测数据三是雷达兵运用装备在该具体作战想定下的实际操作数据通过比对分析 层数据评价训练成效着重考核装备实测数据与真值数据比对评价雷达兵在该具体作战想定下装备作战运用能力 某雷达兵在某次训练中的考评分析结果如图、图 所示将 层数据统一归一化后进行比对可以直观看出在该具体作战环境下雷达兵发挥训练装备效能的程度以及人员作战能力发挥的程度从而获知仿真训练的质图 装备功能性能发挥程度图 雷达兵作战能力发挥程度效避免了人装责任界定不明确问题更加有利于提升雷达兵装备运用作战的能力 其中态势掌握能力综合性强尤其是辅助决策项提升空间很大体现了对战场的整体动态把握、敌情深化与外延预判、应急处置等方面很大程度超出了雷达装备固有的功能性能是基于装备的拓展能力 结束语雷达兵仿真训练系统可以营造贴近实战的各种战场环境能够在短期内积累大量的训练样本有效促进雷达兵作战能力水平的提升使其能够快速胜任本职岗位有能力应对未来可能面临的各种作战场景实现与作战需求快速接轨 另外通过分析和挖掘雷达兵大量训练样本可以获知每位雷达兵在各种典型作战环境下的优缺点例如擅长在复杂背景下发现导弹类小目标、低慢小目标或者目标综合识别等以及难以突破或避免的弱项、短板为进一步优化人装一体作战能力提供有效技术支撑参 考 文 献 李淑华黄晓刚刘平.复杂电磁环境下雷达抗干扰技术研究.现代雷达():.邱晓刚陈亚洲张鹏.从系统仿真到领域仿真的拓展.系统仿真学报():.张婷婷刘晓明.体系演化过程中涌现能力建模与评估.军事运筹与系统工程():.杜鹏.联合仿真试验训练一体化平台设计.数字技术与应用():.张高峰吉玉洁蔡继红.联合试验训练仿真支撑平台及应用.指挥控制与仿真():.侯国超杨琳.海战场仿真推演想定生成与应用技术研究.舰船电子工程():.刘云生.现代数据库技术.北京:国防工业出版社.熊正祥王立强孙永侃.基于 的舰艇模拟训练成绩评 估 研 究 .系 统 仿 真 学 报 ():.徐池张海勇任重.基于舰载通信系统作战效能的通信兵训练 效 果 评 估 .舰 船 科 学 技 术 ():.作者简介:张国兵 男 年生工程师硕士研究方向:雷达系统仿真雷达与对抗 年 第 期