电子对抗辅助决策仿真系统的研究

摘要：电子对抗辅助决策仿真系统由4台计算机以局域网形式构成星型结构。采用10M/100M以太网交换机、TCP/IP网络协议，ORACLE数据库管理系统和VC++6.0开发系统软件。ECM情报分析模型仿真雷达信号的侦收、分选、识别。EW干扰资源分配模块在电子战资源数据库中选取对应干扰方式。推理模块据预定设置生成作战指挥方案、电子对抗与反对抗态势图。人机界面采用对话方式键入或调用数据文件输入，双屏显示对抗态势和表格信息。 Research on Assistant Decision System for ECM Gao Bin1，Liu Chaoying2，Guo Qingfen2 (1. College of Electronics and Information Engineering, Beihang University Beijing 100083, China; 2.The 2nd Research Institute of Air Force, Beijing 100085, China) Abstract: According to LAN, the assistant decision system for ECM is designed with four computers that form Y connection. The system is implemented by 10M/100M Ethernet switch、TCP/IP internet protocol、ORACLE database management system and VC++ integration development platform. The ECM intelligence analysis module simulates radar signals reconnaissance、choice and recognition. The ECW jamming resource distribution module answers for selecting corresponding jamming mode from ECW resource database. The reasoning module creates campaign command scheme、ECM and ECCM state drawing. The man-machine interface adopts conversation manner keyboard input or transfers data documents to input, and utilizes double screens to display antagonism state drawing and table information. Key words: Electronic warfare; Assistant decision; Distributed interactive simulation; 1 引言 电子战定义以电磁能为武器的军事活动，既包括以破坏敌方也包括以保护友方利用电磁能为目的的军事活动[1][2]。其树型结构如图1，含电子对抗（ECM）、反对抗（ECCM）及电子支援（ESM）三部分。 图1 电子战的数型结构 分布式交互仿真（DIS）为电子战仿真提供了良好的支撑环境[3]。它通过相关的工作环境和实时交换协议数据单元（PDU：Protocol Data Unit），建立无缝的虚拟环境。每个分布的仿真器独立仿真虚拟环境中的实体，通过PDU向其他仿真器报告实体的属性和行为。接收仿真器收到PDU后，选择其外部实体的属性和行为。DIS仿真系统注重仿真的分布性和交互性。为此，以DIS协议作为仿真系统的主框架，给出电子对抗辅助决策仿真系统的设计思路、体系结构。 2 电子对抗辅助决策仿真系统的设计 2.1 任务需求 本仿真系统由导调指挥大厅、红军指挥大厅、蓝军指挥大厅，和分队专业指挥室构成。以红蓝军模拟对抗系统为基本架构，进行各种航空兵战术的实时监控、模拟推演、战况评估、辅助决策等。本电子对抗辅助决策分系统能够汇集和处理电子对抗情报，掌握战场电磁态势，通报敌情和不明空情对我方电子系统的威胁程度，指示打击目标，并生成出动方案，以供指挥员下定作战决心和制定作战方案；能够调阅和修改数据库中的各种静态和动态数据资料，利用系统提供的非实时的作战辅助计算模型，为指挥员制定作战方案提供强有力的理论；能评估实际和模拟的电子对抗作战效果，重演作战，以便战后分析和总结。 2.2 设计思想 本电子对抗作战指挥辅助决策系统应具有互操作性、资源共享、信息集成处理、分布式计算处理、安全保密及系统管理等能力。设计指导思想如下： (1) 实时性。为指挥员提供实时战场敌我态势，实时准确计算出决策依据要素和备选决策方案。 (2) 科学性。采用合理的辅助决策模型，包括ECM情报分析、EW资源分配和ECM应对ECCM作战三类模型，如图2。 图2 电子战指挥自动化辅助决策系统模型组成示意图 (3) 可扩充性。包括方案库和模型的扩充。方案库提供作战方法的扩充手段，模型扩充以适应辅助决策范围变化和完善辅助决策体制。 (4) 人机交互性。以良好的人机交互能力协调人脑和电脑的工作，完成人脑和电脑的沟通。 2.3 体系结构 本仿真系统由4台计算机以局域网的形式构成（如图3），采用10M/100M以太网交换机，将网络连接成星型结构。软件平台选用Windows 2000网络操作系统，网络协议采用TCP/IP，软件开发工具选用VC++6.0面向对象程序设计语言，数据库用ORACLE数据库管理系统。 图3 仿真系统体系结构 其中，导演台是本系统的控制、信息传输中枢，选用双屏显示态势和表格信息，监视仿真过程。红、蓝双方在导演台的统一控制下完成电子战指挥自动化仿真，依据导演台提供的合成电子战电磁环境进行基于攻防对抗的虚拟演练或实兵对抗监控指挥。红方电子战系统对本方电子侦察、电子干扰、电子抗干扰资源模块进行模拟仿真，完成应对蓝方的电子侦察，电子干扰和电子抗干扰等作战手法，并实时根据电子效能模块的反馈进行电子战决策的修缮，对抗全程亦采用双屏进行态势和表格信息显示形式。 2.4 关键技术的实现 (1) 辅助决策模型库的设计 ① ECM情报分析模型 ECM情报分析模型主要完成雷达信号的侦收、分选、识别的模拟，对于侦收到的雷达信号，目前装备中普遍采用的是数据库比较识别法，通过将截获到的辐射源信号参数与预先存放在威胁数据库中的参数逐一比较，确定雷达信号属性及特征。识别结果信息与实际装备相同，包括平台类型、可信度、威胁等级、敌我属性等。采用的雷达识别库和识别算法和实装类似。辐射源报文与雷达识别库加载的内容相比较，在一定的容差范围内进行信号识别，并根据一定的加权策略给出识别结果的可信度。 ② EW干扰资源分配模块 EW干扰资源分配模块是电子战系统功率管理的内容，即根据当前威胁决策采用的干扰手段。由ECM情报分析模型得到的威胁目标的识别结果，按一定的准则进行排序，给出页面显示或态势显示，对待满足威胁告警条件的威胁源给出告警信号，同时在电子战资源数据库中取对应的干扰方式。任何一种ECM，通常都存在多种ECCM手段与之对抗，故通过雷达电子战矩阵[3]，建立ECCM对抗ECM的博弈关系数据库。根据分配决策时所依据的战术原则及决策问题规模大小，本系统采用了3种不同的分配技术，用不同的方法解决电子战干扰资源分配问题。在一对一分配原则中，采用多级优化动态资源分配算法，能够快速地获得最优的或合理的分配决策方案；在多对一分配原则中，采用全空间搜索算法，以获得最优的分配决策方案；在多对多分配原则中，采用随机抽样资源分配算法，以获得合理的分配决策方案[4]。 ③ 推理模块的设计 要求推理模块能够自动地、快速地生成各种电子对抗与反对抗的态势显示图，诸如雷达网的探测图、电子干扰机的掩护区、箔条云覆盖范围等；能够帮助确定机动雷达、干扰机等部署的最佳地点等，并以相应的干扰效能优化部署、作战方案分析、最佳干扰时机和干扰地点生成等适合现实作战需要的算法构建推理模块。推理模块的设计采用VC＋＋6.0实现各种所需算法，程序采用结构化程序设计，程序模块具有良好的输入/输出接口。推理模块中用到基于案例的推理方法、层次分析法、模糊排序法、模糊多属性决策方法和模糊综合判断法等多属性决策求解方法。其中重点采用层次分析法和模糊综合判断法。 (2) 人机界面的设计 主体程序的人机界面采用VC++6.0集成开发环境提供的各种Windows标准控件，采用下拉式菜单设计与多窗口显示，便于请求和响应，如图4。设定数据时，可用对话方式键入，亦可调用数据库的数据文件输入。 图4 电子对抗装备部署配置的人机界面 3 结论 本电子对抗辅助决策系统已成功应用于某战区指挥训练系统中，运行良好。该仿真系统不仅能在攻防体系对抗条件下进行电子对抗作战战法的研究，辅助指挥员做出决策，还可以支撑某一电子战装备的方案论证及功能仿真，优化电子战装备配置及性能需求，指导电子战武器装备的发展。目前该系统已具备基本功能，有待进一步的完善。 参考文献： [1] 苏建志. 指挥自动化系统[M]. 北京: 国防工业出版社, 1999. 5-15. [2] Dougias D Wood, Mikel D Petty. Electronic Warfare and Distributed Interactive Simulation [J]. Institute For Simulation and Training, Critical Reviews, 1995, CR58: 179-194. [3] 陈定昌, 王连成, 等. 防空导弹武器系统软件工程[M]. 北京: 宇航出版社, 1993. 149-154. [4] 王杰贵, 罗景青, 毛云祥. IDSSRJ中的雷达干扰资源分配技术[J]. 舰船电子对抗, 2001, (3): 3-20. 作者简介： 高彬(1977-)，男，山东济南人，博士生，研究方向为电子对抗效能评估与辅助决策； 联系方法： 邮编——100083 地址——北京航空航天大学研究生公寓11楼西652房间 收信人——高彬 手机——13331095251 电话：010—82324481 e-mail：graduate_gb@163.com