《光電對(duì)抗原理與應(yīng)用》課件第6章

第6章光電對(duì)抗系統(tǒng)的評(píng)估與仿真6.1光電對(duì)抗系統(tǒng)的評(píng)估6.2光電對(duì)抗系統(tǒng)的仿真6.3建模與仿真的VVA技術(shù)6.4美軍電子戰(zhàn)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室介紹

6.1光電對(duì)抗系統(tǒng)的評(píng)估

光電對(duì)抗效果的評(píng)估是指選擇光電對(duì)抗方式、調(diào)整對(duì)抗參量、研制與鑒定裝備，以及發(fā)展光電對(duì)抗技術(shù)所必須探討的問題。但是，由于光電對(duì)抗效果評(píng)價(jià)涉及面廣、類型多，因此盡管幾乎每個(gè)研制設(shè)備的單位都各自建立了一套完整的效果評(píng)估系統(tǒng)，但有關(guān)光電對(duì)抗效果評(píng)估的理論和標(biāo)準(zhǔn)尚沒有完全統(tǒng)一和規(guī)范化。6.1.1評(píng)估的基本概念

近年來，關(guān)于作戰(zhàn)效能評(píng)估理論和方法的研究正日益受到廣泛關(guān)注，而且也取得了快速發(fā)展?！耙栽u(píng)估促發(fā)展”是國內(nèi)外諸多領(lǐng)域內(nèi)專家的一致共識(shí)。在光電對(duì)抗領(lǐng)域，效能評(píng)估理論和技術(shù)的發(fā)展，還必須與光電對(duì)抗技術(shù)本身的發(fā)展相適應(yīng)，否則將造成在光電對(duì)抗系統(tǒng)方案中存在不確定性風(fēng)險(xiǎn)。在任何一個(gè)武器系統(tǒng)的裝備和發(fā)展過程中，作戰(zhàn)效能評(píng)估都是一個(gè)基本問題。從發(fā)展現(xiàn)狀看，光電對(duì)抗系統(tǒng)功能多種多樣，組成復(fù)雜，體制更新快，難以用傳統(tǒng)的攻擊武器模型或雷達(dá)電子戰(zhàn)模型進(jìn)行效能分析。仿真試驗(yàn)是完成武器裝備作戰(zhàn)效能評(píng)估的有效手段，只有通過仿真，才能模擬出與作戰(zhàn)對(duì)象相適應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)和近似的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。世界一些先進(jìn)國家都非常重視仿真技術(shù)在武器系統(tǒng)研制與試驗(yàn)鑒定中的作用，美國、德國、以色列、南非、俄羅斯等軍事強(qiáng)國都建立了仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，用于武器裝備的研制及試驗(yàn)鑒定。在光電對(duì)抗仿真領(lǐng)域，美國發(fā)展得較快，也較全面。我國在光電對(duì)抗效能評(píng)估仿真系統(tǒng)的建設(shè)上，必須立足于我國的現(xiàn)狀與特色，充分發(fā)掘現(xiàn)有資源，發(fā)揮自身體制優(yōu)勢(shì)，以效能評(píng)估理論體系建設(shè)和計(jì)算機(jī)仿真為主體，將半實(shí)物仿真按專業(yè)劃分進(jìn)行分工合作，形成標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的分布式光電對(duì)抗效能評(píng)估體系，才能適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展光電對(duì)抗系統(tǒng)的需要。

1.國內(nèi)外光電對(duì)抗效能評(píng)估技術(shù)現(xiàn)狀

1)美國主要光電對(duì)抗效能評(píng)估系統(tǒng)

對(duì)光電對(duì)抗效能評(píng)估來說，仿真是縮短系統(tǒng)研制與試驗(yàn)鑒定周期、降低效能評(píng)估成本的主要手段。美國最早于1929年將仿真技術(shù)應(yīng)用于試驗(yàn)與訓(xùn)練。近年來，隨著數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展，高新武器不斷出現(xiàn)，縮短研制周期、提高效費(fèi)比的需求越發(fā)強(qiáng)烈。1997年，美國研究與開發(fā)聯(lián)合會(huì)的建模與仿真界及國防部共同提出了“基于仿真的采辦(SBA)”，其目的是將建模和仿真應(yīng)用于整個(gè)采辦過程。在這種大的環(huán)境下，美國空軍、陸軍和海軍各自建立了自己的光電試驗(yàn)與鑒定仿真設(shè)施，主要包括位于德克薩斯州福特沃思的空軍電子戰(zhàn)評(píng)估系統(tǒng)(AFEWES)、亞拉巴馬州紅石兵工廠的陸軍導(dǎo)彈指揮部先進(jìn)仿真中心(ASC)的半實(shí)物(HIL)仿真系統(tǒng)以及加州中國湖的海軍仿真實(shí)驗(yàn)室(SIMLAB)。這些系統(tǒng)采用的技術(shù)和設(shè)備都是世界一流的，可以說它們代表了世界光電仿真和效能評(píng)估技術(shù)的最高水平。美國空軍電子戰(zhàn)評(píng)估系統(tǒng)(AFEWES)的光電仿真設(shè)施主要包括兩個(gè)獨(dú)立的紅外實(shí)驗(yàn)室。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供了紅外地對(duì)空及空對(duì)空導(dǎo)彈的閉環(huán)仿真，可對(duì)紅外對(duì)抗進(jìn)行評(píng)估。它同時(shí)支持兩種不同類型的試驗(yàn)用戶，不僅可以完成紅外對(duì)抗評(píng)估，還可以試驗(yàn)被動(dòng)導(dǎo)彈告警系統(tǒng)。先進(jìn)仿真中心(ASC)紅外半實(shí)物(HIL)仿真設(shè)施的基本組成包括組合投影儀、動(dòng)態(tài)影像產(chǎn)生器、綜合靶場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(威脅環(huán)境)、實(shí)時(shí)接口系統(tǒng)、實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)、飛行運(yùn)動(dòng)仿真器、數(shù)據(jù)采集/顯示、分布式仿真。先進(jìn)仿真中心使用了寬波段紅外影像投影儀、多光譜影像投影儀的電阻陣投影儀及多類動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)三維紅外影像生成器。導(dǎo)彈仿真實(shí)驗(yàn)室的紅外實(shí)驗(yàn)室使用紅外目標(biāo)設(shè)計(jì)系統(tǒng)葉片組Ⅱ(JAWSⅡ)進(jìn)行紅外試驗(yàn)，JAWSⅡ利用3～5μm和8～12μm的紅外準(zhǔn)直鏡加多個(gè)目標(biāo)源來模擬導(dǎo)引頭中所呈現(xiàn)的真實(shí)熱目標(biāo)，目標(biāo)、熱背景和多至3個(gè)的曳光彈都可以進(jìn)行獨(dú)立的控制以產(chǎn)生不同輻射、軌道、速度和加速度，在準(zhǔn)直的出射光束中進(jìn)行合成。

從上面的介紹來看，美國目前所使用的光電仿真器可以分為兩種類型：一種是光學(xué)機(jī)械式(以下簡(jiǎn)稱光機(jī)式)；另外一種是計(jì)算機(jī)生成圖像仿真系統(tǒng)。光機(jī)式仿真器的基本原理是利用光學(xué)視角等效原理，模擬目標(biāo)隨距離的變化，模擬目標(biāo)二維尺寸的變化。計(jì)算機(jī)生成圖像仿真，特別是紅外成像仿真系統(tǒng)是目前的發(fā)展趨勢(shì)。一個(gè)完整的紅外成像仿真系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)仿真器(3軸或5軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái))、氣壓調(diào)節(jié)及低溫室、紅外影像產(chǎn)生器和紅外影像投影儀。上述的各個(gè)分系統(tǒng)中，紅外影像投影儀是最關(guān)鍵、難度最大的部分。它要把計(jì)算機(jī)影像產(chǎn)生器生成的代表紅外影像的視頻信號(hào)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)譜段具有高逼真度的紅外動(dòng)態(tài)圖像。美國陸、海、空三軍半實(shí)物仿真試驗(yàn)的一個(gè)明顯發(fā)展趨勢(shì)是由過去的某一武器系統(tǒng)作戰(zhàn)過程中某一階段的單項(xiàng)仿真向整個(gè)作戰(zhàn)過程的協(xié)同連續(xù)仿真發(fā)展。為此，美軍相繼出臺(tái)了一系列分布式交互仿真(DIS)標(biāo)準(zhǔn)，解決了同一類型仿真平臺(tái)的互操作。1996年8月，美國正式頒布了建模與仿真領(lǐng)域的通用高級(jí)體系結(jié)構(gòu)(HLA)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)國防范圍內(nèi)不同類型的仿真系統(tǒng)間的互操作，并宣布從1999年起對(duì)不配備HLA接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的仿真不再投資，至2000年廢棄尚未配備HLA接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的仿真器。

2)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在光電對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下，我國在試驗(yàn)、研究領(lǐng)域也建立了一些光電仿真系統(tǒng)，用于驗(yàn)證光電對(duì)抗武器裝備的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方案的合理性及對(duì)抗效果的準(zhǔn)確度與可信度評(píng)價(jià)。目前，國內(nèi)對(duì)雷達(dá)電子戰(zhàn)的效能評(píng)估理論研究較多，建模與仿真試驗(yàn)發(fā)展相對(duì)較快。光電對(duì)抗雖然在概念上屬于綜合電子戰(zhàn)的范疇，但其效能評(píng)估建模與仿真試驗(yàn)具有特殊性，無法全面借鑒雷達(dá)電子戰(zhàn)的效能評(píng)估體系和方法。此外，光電試驗(yàn)成本高、對(duì)環(huán)境要求苛刻等因素，也是導(dǎo)致光電對(duì)抗效能評(píng)估技術(shù)難以與新型光電對(duì)抗技術(shù)同步發(fā)展的重要原因。

2.光電對(duì)抗效能評(píng)估的特點(diǎn)

1)系統(tǒng)工程學(xué)原理的應(yīng)用

在光電對(duì)抗效能評(píng)估過程中，系統(tǒng)工程學(xué)原理的應(yīng)用是貫穿始終的。從評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)來說，一個(gè)系統(tǒng)中的各組成部分只有按照一種最優(yōu)的方式組裝并協(xié)同工作，才能發(fā)揮出優(yōu)于單項(xiàng)功能之和的效能；同時(shí)，決定系統(tǒng)性能高低的因素往往是系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，而不是功能最強(qiáng)大的部件，只有解決了制約系統(tǒng)性能的瓶頸問題，才可以真正達(dá)到武器系統(tǒng)效能最大化的目的。對(duì)光電對(duì)抗系統(tǒng)進(jìn)行效能評(píng)估，所遵循的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系正是根據(jù)上述原理制定的。從效能分析方法來說，任何光電對(duì)抗系統(tǒng)都可以看做一個(gè)多種效能準(zhǔn)則和多層效能結(jié)構(gòu)的聚合體，運(yùn)用層次分析的方法對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)劃分，可以簡(jiǎn)化分析、明確目標(biāo)，同時(shí)為效能評(píng)估體系的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好基礎(chǔ)，有利于仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的分工建設(shè)。

2)光電對(duì)抗的非對(duì)稱性

光電精確制導(dǎo)技術(shù)、光電探測(cè)定位技術(shù)和光電干擾與反干擾技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，目前已經(jīng)形成了較為完整的裝備體系，成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中不可或缺的作戰(zhàn)武器，近幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)也充分證明了這一點(diǎn)。光電對(duì)抗對(duì)奪取戰(zhàn)場(chǎng)主動(dòng)，實(shí)現(xiàn)先發(fā)現(xiàn)、先反應(yīng)、先打擊具有至關(guān)重要的作用。正因?yàn)槿绱?，光電?duì)抗是非對(duì)稱對(duì)抗，作戰(zhàn)效能的微小差異對(duì)作戰(zhàn)雙方的影響可能是決定性的。從另一個(gè)方面理解，由于光電對(duì)抗技術(shù)水平的差距，導(dǎo)致裝備研制的非對(duì)稱性、光電對(duì)抗的盲目性和模糊性，如果沒有行之有效的效能評(píng)估系統(tǒng)加以引導(dǎo)，后果將是十分嚴(yán)重的。

3.光電對(duì)抗效能評(píng)估的技術(shù)途徑

1)效能評(píng)估的層次

效能評(píng)估分工程評(píng)估、綜合評(píng)估和廣義評(píng)估三個(gè)等級(jí)，構(gòu)成了三級(jí)評(píng)估體系。

工程評(píng)估是對(duì)光電對(duì)抗能力的直觀檢驗(yàn)。以光電制導(dǎo)干擾為例，根據(jù)系統(tǒng)的觀點(diǎn)有兩種方法：一是視對(duì)方制導(dǎo)系統(tǒng)為灰色系統(tǒng)，從分析干擾機(jī)理、干擾過程及其影響因素出發(fā)來建立模型，通過提取導(dǎo)引頭一至數(shù)個(gè)表觀參數(shù)對(duì)干擾的反應(yīng)來進(jìn)行，適合技術(shù)資料缺乏、數(shù)據(jù)不全或?qū)π滦凸怆娢淦鞯母蓴_效果評(píng)估；另一種基本上視導(dǎo)引系統(tǒng)為白色系統(tǒng)，通過導(dǎo)引系統(tǒng)跟蹤主回路中的敏感參數(shù)(如制導(dǎo)控制信號(hào))對(duì)干擾的響應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。后一種方式直觀、精確，要求熟悉導(dǎo)引機(jī)理，由于軍事情報(bào)獲取困難或?qū)χ茖?dǎo)機(jī)理認(rèn)識(shí)程度有限，實(shí)際操作難度大。綜合評(píng)估擴(kuò)大了評(píng)估范圍，引入目標(biāo)(己方)在戰(zhàn)場(chǎng)中存活率的概念，聯(lián)系干擾能力、偵察告警、導(dǎo)彈殺傷能力等因素，構(gòu)成綜合評(píng)估系統(tǒng)。作戰(zhàn)是一隨機(jī)過程，組成因素為隨機(jī)量，采用蒙特卡羅仿真試驗(yàn)方法，以概率予以量化。

廣義評(píng)估內(nèi)容多，信息不完整，模糊度高，需要尋求完善的評(píng)估方法。廣義評(píng)估很大程度上是從決策問題的觀點(diǎn)出發(fā)的。基于模糊數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)、物元科學(xué)的模糊灰色物元決策系統(tǒng)(FHW)及擴(kuò)展FHW系統(tǒng)和情報(bào)分析決策系統(tǒng)(IDA)很適合于廣義評(píng)估。

2)系統(tǒng)層次分析及指標(biāo)體系

武器裝備單元、武器裝備子體系和武器裝備體系的作戰(zhàn)目標(biāo)(功能、任務(wù))呈現(xiàn)出層次性，因而武器裝備的作戰(zhàn)能力也呈現(xiàn)出層次特性，并且上一級(jí)系統(tǒng)層次的作戰(zhàn)能力由下一級(jí)系統(tǒng)層次的作戰(zhàn)能力及武器裝備性能參數(shù)／戰(zhàn)技指標(biāo)聚合而成。光電對(duì)抗裝備體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系也呈現(xiàn)出多層次結(jié)構(gòu)，任一層次的作戰(zhàn)能力可能由其多個(gè)下層能力指標(biāo)聚合而成。當(dāng)前用解析法評(píng)估武器裝備作戰(zhàn)效能時(shí)多采用層次分析方法(AHP)進(jìn)行指標(biāo)聚合。AHP法突出地反映了思維方式層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可以將復(fù)雜的問題分解成遞階分層的有序結(jié)構(gòu)，起到了化繁為簡(jiǎn)的作用。同時(shí)，用專家評(píng)分或調(diào)查的辦法構(gòu)造判斷矩陣來確定權(quán)重的方式既有效地綜合了專家的經(jīng)驗(yàn)，也體現(xiàn)了定性和定量相結(jié)合的特點(diǎn)。但是其主要缺陷是：過分簡(jiǎn)化了指標(biāo)體系各層次之間的聚合關(guān)系，指標(biāo)聚合方式太過單一，只考慮了加權(quán)和方式。顯然，一些作戰(zhàn)能力的指標(biāo)聚合并不能用AHP法中采用的加權(quán)求和的方式來進(jìn)行。某些下層指標(biāo)以“與”關(guān)系聚合到上層指標(biāo)，即對(duì)于上層作戰(zhàn)能力而言，每個(gè)下層作戰(zhàn)能力都是關(guān)鍵因素，只要其中一個(gè)為零則上層作戰(zhàn)能力為零。效能評(píng)估指標(biāo)體系是評(píng)估系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它是指一套能夠全面反映所評(píng)估對(duì)象的總體目標(biāo)和特征，并且具有內(nèi)在聯(lián)系、起互補(bǔ)作用的指標(biāo)的集合。在建立評(píng)估指標(biāo)體系的過程中，要兼顧指標(biāo)體系的完備性、獨(dú)立性、明確性、可比性、可測(cè)性、協(xié)調(diào)性、簡(jiǎn)練性和層次性。

3)計(jì)算機(jī)仿真

計(jì)算機(jī)仿真基于數(shù)學(xué)模型。其優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、參數(shù)易調(diào)，靈活性強(qiáng)，缺點(diǎn)是不夠直觀。計(jì)算機(jī)仿真的精確性和可行性依賴于數(shù)學(xué)模型的完善和復(fù)雜程度。隨評(píng)估范圍的擴(kuò)大，對(duì)計(jì)算機(jī)仿真的依賴程度也相應(yīng)增加，因?yàn)榘雽?shí)物和實(shí)物試驗(yàn)的成本隨系統(tǒng)級(jí)別的上升而急劇提高。

由于光電對(duì)抗系統(tǒng)在戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要性及需要大量的投入，需要通過仿真評(píng)估來保證裝備研制的正確、實(shí)用和經(jīng)濟(jì)。仿真的最佳做法是計(jì)算機(jī)仿真與物理仿真的結(jié)合、補(bǔ)充。在物理仿真基礎(chǔ)上，通過修改與完善數(shù)學(xué)模型逐步過渡到精確的計(jì)算機(jī)仿真，同時(shí)優(yōu)化算法，以保證其可行和高效。多媒體技術(shù)與靈境技術(shù)已為計(jì)算機(jī)仿真提供了廣闊的前景。目前，美、英、法、日、印度等國投入了大量的資金來改造仿真實(shí)驗(yàn)室，綜合計(jì)算機(jī)仿真與物理仿真技術(shù)就是很好的佐證。

4)半實(shí)物仿真

半實(shí)物仿真試驗(yàn)與外場(chǎng)試驗(yàn)相比具有靈活性、可控性、保密性強(qiáng)，節(jié)省資源(包括經(jīng)費(fèi)、時(shí)間)，效費(fèi)比高、重復(fù)性好等優(yōu)勢(shì)，為解決外場(chǎng)試驗(yàn)不能鑒定和評(píng)估的問題提供了有效的方法，并且可以克服外場(chǎng)試驗(yàn)的一些制約條件，生成外場(chǎng)試驗(yàn)難以生成的可修改的信號(hào)條件。與計(jì)算機(jī)仿真相比，半實(shí)物仿真以物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)果精確、直觀，能為計(jì)算機(jī)仿真提供數(shù)據(jù)支持，有助于仿真模型優(yōu)化和調(diào)整。因此，半實(shí)物仿真在光電對(duì)抗效能評(píng)估體系中具有舉足輕重的作用，也是發(fā)達(dá)國家不遺余力投入巨大財(cái)力的關(guān)鍵領(lǐng)域。

4.發(fā)展思路

1)頂層規(guī)劃的重要性

由于光電對(duì)抗技術(shù)和裝備的迅速發(fā)展，國內(nèi)很多部門已經(jīng)對(duì)光電對(duì)抗效能評(píng)估技術(shù)產(chǎn)生了迫切需求。為緩解這種需求，各單位先后研制了適應(yīng)自身任務(wù)需求的半實(shí)物或計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)設(shè)備，在一定程度上滿足了任務(wù)需要。建設(shè)光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)就是為了全面、科學(xué)、合理地評(píng)價(jià)光電對(duì)抗裝備的性能指標(biāo)和作戰(zhàn)效能。在研制過程中，應(yīng)遵循以下原則：立足于光電武器裝備的試驗(yàn)需求，并著眼于試驗(yàn)?zāi)芰Φ膭?chuàng)新和提高；急需與中長遠(yuǎn)發(fā)展并重，以適應(yīng)光電武器裝備的發(fā)展；堅(jiān)持模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和先進(jìn)性設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)實(shí)用性、開放性和可擴(kuò)展性；內(nèi)外場(chǎng)互為補(bǔ)充、互為驗(yàn)證，形成光電對(duì)抗裝備綜合試驗(yàn)?zāi)芰Φ?。在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)仿真系統(tǒng)建設(shè)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，突出頂層設(shè)計(jì)思想，采取邊建設(shè)、邊試驗(yàn)、邊發(fā)展的建設(shè)模式，為光電武器的研制發(fā)展提供可靠的仿真平臺(tái)。

2)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化與分工合作

針對(duì)光電對(duì)抗效能評(píng)估這樣極其復(fù)雜的過程，構(gòu)造評(píng)估方法體系有兩種基本思路：一種是面向應(yīng)用，針對(duì)各種不同的戰(zhàn)情和場(chǎng)景，構(gòu)造一整套“工具箱”式的評(píng)估方法體系；另外一種則是努力構(gòu)建統(tǒng)一的理論框架，形成內(nèi)涵一致、具有向下兼容性的“公理體系”式的評(píng)估方法體系。前者“因事論事”，可能出現(xiàn)因?yàn)槿狈y(tǒng)一基礎(chǔ)而使得多種場(chǎng)景之間難于相互比較的局面；后者實(shí)現(xiàn)難度大，而且容易陷入難于實(shí)際應(yīng)用的窘境。考慮到作戰(zhàn)效能評(píng)估領(lǐng)域具有實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的特點(diǎn)，而國內(nèi)在光電對(duì)抗效能評(píng)估軟、硬件方面的基礎(chǔ)具有離散性和針對(duì)性，因此，“工具箱”式的評(píng)估方法體系是目前比較現(xiàn)實(shí)的選擇。實(shí)現(xiàn)面向應(yīng)用和場(chǎng)景的效能評(píng)估方法體系的基本要求是標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的好處是有利于分工合作，適應(yīng)系統(tǒng)層次分析和效能指標(biāo)加權(quán)聚合的特點(diǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)化主要指各仿真試驗(yàn)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一，制定切實(shí)可行的仿真試驗(yàn)規(guī)范和接口協(xié)議，有利于不同仿真平臺(tái)之間的互操作，同時(shí)滿足系統(tǒng)升級(jí)的需要，最大限度地利用現(xiàn)有資源。模塊化不僅指效能評(píng)估體系的功能劃分和層次劃分，同時(shí)對(duì)單元仿真試驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)部也有模塊化設(shè)計(jì)的要求，因?yàn)楣怆妼?duì)抗仿真的部分模塊具有通用性，如目標(biāo)外部特性、伺服子系統(tǒng)等。進(jìn)行分布式仿真是我國未來進(jìn)行光電對(duì)抗效能評(píng)估的必由之路，在進(jìn)行光電仿真試驗(yàn)建設(shè)的初期，就應(yīng)充分考慮到未來這一趨勢(shì)，預(yù)留相應(yīng)的接口，為今后的分布式仿真建設(shè)打下基礎(chǔ)。

3)發(fā)展重點(diǎn)

有限的科研資源必然要投入到需要優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目上。從我國實(shí)際情況出發(fā)，可以考慮在如下幾個(gè)方面重點(diǎn)發(fā)展：

(1)光電對(duì)抗效能評(píng)估體系頂層規(guī)劃。

突出計(jì)算機(jī)仿真和對(duì)抗目標(biāo)分析在總體工作中的地位和作用，利用理論分析和仿真成果指導(dǎo)外場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，并進(jìn)一步支持綜合效能評(píng)估的開展，爭(zhēng)取達(dá)到事半功倍的效果。圖6.1為一種光電對(duì)抗效能評(píng)估體系的構(gòu)成。圖6.1光電對(duì)抗效能評(píng)估體系

(2)目標(biāo)特性分析。光電對(duì)抗目標(biāo)種類繁多，體制差別大，目標(biāo)特性分析是效能評(píng)估的基礎(chǔ)和前提條件。需要研究的對(duì)抗目標(biāo)主要包括激光制導(dǎo)導(dǎo)彈、激光測(cè)距機(jī)、紅外成像探測(cè)及制導(dǎo)武器、電視跟蹤儀等，研究目的是深刻理解這些武器裝備的工作機(jī)理，掌握其工作規(guī)律和主要的優(yōu)缺點(diǎn)，一方面為計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行建模準(zhǔn)備，另一方面為研究對(duì)抗手段和對(duì)抗體制提供數(shù)據(jù)支持。對(duì)目標(biāo)建模仿真是整個(gè)效能評(píng)估計(jì)算機(jī)仿真的一部分，并且在其中占有舉足輕重的地位。對(duì)目標(biāo)建模采用的是模塊化分析方法，將整個(gè)對(duì)抗過程劃分為環(huán)境、發(fā)射、傳輸、接收四個(gè)部分，每一部分既自成一體，又通過外部參數(shù)相互關(guān)聯(lián)。這樣做的好處是降低系統(tǒng)分析難度，提高工作效率。

(3)無人機(jī)及其光電載荷技術(shù)。飛行試驗(yàn)驗(yàn)證是光電對(duì)抗效能評(píng)估工作不可缺少的一部分，無論采用計(jì)算機(jī)仿真還是半實(shí)物物理仿真，其結(jié)果最終都要經(jīng)過外場(chǎng)試驗(yàn)的驗(yàn)證，而且驗(yàn)證結(jié)果直接影響著對(duì)仿真模型和半實(shí)物仿真試驗(yàn)方案的修正。限于現(xiàn)有資金和技術(shù)條件，飛行試驗(yàn)在效能評(píng)估工作中所占比例很小，只有在仿真試驗(yàn)難以發(fā)揮作用時(shí)才會(huì)啟用。此外，飛行試驗(yàn)還可以作為半實(shí)物仿真的一種方式，用于模擬目標(biāo)動(dòng)態(tài)特性，以便取得更逼真的效果。

(4)以計(jì)算機(jī)影像象生成為基礎(chǔ)的通用仿真器。從美國光電仿真器的發(fā)展來看，多種仿真器、多種試驗(yàn)方案并存，為在多種條件下對(duì)被試設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)提供了可能。結(jié)合我國的國情，應(yīng)以以發(fā)展計(jì)算機(jī)影像生成為基礎(chǔ)的通用仿真器為主，同時(shí)，也應(yīng)兼顧技術(shù)成熟的光機(jī)式仿真器，二者相結(jié)合，是提供全面試驗(yàn)環(huán)境的最優(yōu)途徑。6.1.2評(píng)估準(zhǔn)則

光電對(duì)抗效果的評(píng)價(jià)是選擇光電對(duì)抗方式、調(diào)整對(duì)抗參量、研制與鑒定裝備以及發(fā)展光電對(duì)抗技術(shù)所必須探討的問題。但是，由于光電對(duì)抗效果評(píng)價(jià)涉及面廣、類型多，因此盡管幾乎每個(gè)研制設(shè)備的單位都各自建立了一套完整的效果評(píng)估系統(tǒng)，而有關(guān)光電對(duì)抗效果評(píng)估的理論和標(biāo)準(zhǔn)尚沒有完全統(tǒng)一和規(guī)范化。

1．光電對(duì)抗效果評(píng)估的準(zhǔn)則

光電對(duì)抗包括光電攻擊、光電防務(wù)和光電支援三大模式，每種模式的作戰(zhàn)效果應(yīng)有不同的評(píng)價(jià)原則。

由于光電干擾效果評(píng)估是指對(duì)各種干擾手段作用于被干擾對(duì)象所產(chǎn)生的效果進(jìn)行評(píng)估，因此要考慮干擾手段、被干擾對(duì)象、實(shí)施干擾的環(huán)境和評(píng)估準(zhǔn)則三方面的要素。

干擾手段是指干擾的類型、性能、戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)等。被干擾對(duì)象是指被干擾對(duì)象的性能、工作原理、戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)、光電干擾對(duì)其可能產(chǎn)生的影響。

實(shí)施干擾的環(huán)境和評(píng)估準(zhǔn)則是指約定統(tǒng)一的干擾環(huán)境和評(píng)估檢測(cè)條件，以便于對(duì)同類光電干擾手段的效果進(jìn)行比較。被干擾對(duì)象接受干擾后所產(chǎn)生的影響將主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)被干擾對(duì)象因受到干擾使其系統(tǒng)的信息流發(fā)生惡化，例如信噪比下降、虛假信號(hào)產(chǎn)生、信息中斷等。

(2)被干擾對(duì)象技術(shù)指標(biāo)的惡化，如跟蹤精度、跟蹤角速度、速度等的指標(biāo)下降。

(3)被干擾對(duì)象戰(zhàn)術(shù)性能的惡化，如脫靶量增加、命中率降低等。

從干擾效果的評(píng)估角度來看，若用上述三種干擾后果來評(píng)估效果，可以通過使用不同的評(píng)估置信度區(qū)分出不同的評(píng)估層次。

2．信息準(zhǔn)則

下面先介紹一種脫離具體光電干擾設(shè)備與環(huán)境的普適性的干擾效果評(píng)估準(zhǔn)則。

從光電干擾效果考慮，干擾信號(hào)必須含有不確定性成分。干擾信號(hào)中的不確定性就越大，對(duì)方消除這種干擾的潛在可能性就越小，干擾效果就可能越好。所以，可以用干擾信號(hào)中不確定性的程度作為評(píng)估干擾信號(hào)品質(zhì)的一種標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)殪厥亲兞坎淮_定性(隨機(jī)性)的度量,所以可用熵來描述干擾信號(hào)的品質(zhì)。

1)隨機(jī)量的熵

設(shè)隨機(jī)變量x的概率密度函數(shù)為p(x)，它的熵定義為

(6-1)

對(duì)干擾信號(hào)來說，其熵越大越好。一個(gè)被探測(cè)的目標(biāo)可用一組獨(dú)立的參數(shù)集合來表示，也就是說，可用m維空間中的一個(gè)特征矢量來表示,即

(6-2)其中的每一個(gè)分量都是隨機(jī)變量，都有相應(yīng)的概率分布。如對(duì)目標(biāo)特征矢量中的第K個(gè)分量，有概率分布列：

(6-3)

且有若用假目標(biāo)欺騙方式干擾對(duì)方的光電探測(cè)裝備，這就意味著要通過干擾設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)特征矢量為OF的假目標(biāo)，并使OF的各分量與真目標(biāo)特征矢量OT的相應(yīng)各分量盡可能相似。這種相似程度可用真、假目標(biāo)特征矢量中同一個(gè)特征分量K的條件熵之差來表示，即

(6-4)式中，H(OK|F)和H(OK|T)分別表示真、假目標(biāo)特征矢量中特征分量K的條件熵:

(6-5)

而

I(OK|F)=0

(K=1,2,…,m)

是假目標(biāo)完全再現(xiàn)真目標(biāo)的主要條件。

2)庫爾巴克散度

可用庫爾巴克散度來判斷真、假目標(biāo)的相似性。

庫爾巴克散度定義為

(6-6)

該散度越小，真、假目標(biāo)越相似。當(dāng)Pj(αK|T)=Pj(αK|F)時(shí)，DivαK=0，說明真、假目標(biāo)不可分辨。

庫爾巴克散度的方法比熵方法更方便，在正態(tài)分布的情況下，可得到比較簡(jiǎn)單的計(jì)算公式。

3．功率準(zhǔn)則

與信息準(zhǔn)則不同，功率準(zhǔn)則需要了解被干擾設(shè)備的具體特性。

1)壓制系數(shù)

壓制系數(shù)是干擾信號(hào)品質(zhì)的功率特征，它表示被干擾設(shè)備產(chǎn)生指定的信息損失時(shí)，在其輸入端的通頻帶內(nèi)產(chǎn)生所需的最小干擾信號(hào)與有用信號(hào)的功率比，即

(6-7)

式中,Pjmin為最小干擾信號(hào)功率,Ps為在信號(hào)的平均持續(xù)時(shí)間內(nèi)功率的平均值。

干擾信號(hào)使對(duì)方光電裝備產(chǎn)生信息損失的表現(xiàn)是：對(duì)有用信號(hào)的遮蔽、使模擬產(chǎn)生誤差、中斷信息進(jìn)入等。

2)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)準(zhǔn)則

為了確定最佳壓制系數(shù)，需要利用統(tǒng)計(jì)檢測(cè)的原理。

(1)統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)?？紤]兩種統(tǒng)計(jì)假設(shè):

·H0假設(shè)：表示具有干擾信號(hào)存在的假設(shè)，H0成立的概率以P(H0)表示；

·H1假設(shè)：干擾信號(hào)與有用信號(hào)并存的假設(shè),其概率以P(H1)表示。當(dāng)系統(tǒng)接收到一個(gè)光信號(hào)X后，要判定H0與H1哪一種為真(稱兩擇一)，可根據(jù)以下的條件概率之比來確定。

若

(6-8)

則判定H1為真，否則判定H0為真。根據(jù)全概率公式有

(6-9)

所以

(6-10)式(6-10)可改寫成

(6-11)

式中,P(X|H1)是H1為真時(shí)，測(cè)到的X的概率密度函數(shù)，又稱為有用信號(hào)存在時(shí)的似然函數(shù)。同理，有

(6-12)

式中,P(X|H0)稱為無有用信號(hào)時(shí)的似然函數(shù)。因此判據(jù)式(6-8)變成

(6-13)

若式(6-13)成立，則判定H1為真，否則判定H0為真。式(6-13)中

稱為似然比。

還可把式(6-13)改寫成

(6-14)若此式成立，則判定H1為真，否則判定H0為真。

系統(tǒng)在進(jìn)行上述“二擇一”的選擇中會(huì)出現(xiàn)四種判定情況，而且每種判定都有一定的風(fēng)險(xiǎn)。這四種判定情況是：

·虛警：X中并無有用信號(hào)卻判定為有，其概率以Pfa

表示，其風(fēng)險(xiǎn)因子為C10。

·漏警：X中有有用信號(hào)卻判定為無，其概率以Pt表示，其風(fēng)險(xiǎn)因子為C01。

·正確報(bào)警：X中有有用信號(hào)判定為有，其概率為Pc，風(fēng)險(xiǎn)因子為C11。

·正確不報(bào)警：X中無有用信號(hào)判定為無，其概率為Pd，風(fēng)險(xiǎn)因子為C00。

(2)貝葉斯(Bayse)準(zhǔn)則。Bayse準(zhǔn)則又稱最小平均風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則。

平均風(fēng)險(xiǎn)值D為

D=P(H0)［PfaC10+PcC00］+P(H1)［PtC01+PdC11］

(6-15)因?yàn)樗杂?/p>

由于一般C00、C11很小，D0為比較小的值,因此為使平均風(fēng)險(xiǎn)值D最小，要求積分符號(hào)內(nèi)的被積函數(shù)項(xiàng)為零。于是有

這就是滿足最小平均風(fēng)險(xiǎn)值時(shí)的似然比Λ0:

(6-16)若實(shí)際測(cè)得的似然比Λ滿足

Λ≥Λ0(6-17)

則判定H1為真，否則判定H0為真，這就是滿足最小平均風(fēng)險(xiǎn)的判據(jù)。

當(dāng)似然函數(shù)已知時(shí)，似然比可以轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的有用信號(hào)與干擾信號(hào)的功率比，通常稱為識(shí)別系數(shù)，其倒數(shù)即為壓制系數(shù)ks。例：設(shè)似然函數(shù)P(X|H1)、P(X|H0)均為高斯型，即所以

(6-18)式中，σ2為噪聲電壓均方值，相當(dāng)于噪聲平均功率;a2為有用信號(hào)電壓均方值，相當(dāng)于信號(hào)平均功率。所以，σ2/a2與壓制系數(shù)相當(dāng),即,則有

所以，滿足最小平均風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則的功率壓制比為

(6-19)6.1.3評(píng)估方法

如何對(duì)光電干擾效果進(jìn)行量化的度量是評(píng)估干擾效果的重要而復(fù)雜的問題，下面討論對(duì)導(dǎo)彈干擾效果進(jìn)行量化度量的一些方法。

1．利用導(dǎo)彈單發(fā)命中概率的改變來度量干擾效果

單發(fā)命中概率表示單發(fā)導(dǎo)彈的脫靶量ρ落在以目標(biāo)為中心，以殺傷半徑為R的圓內(nèi)的概率，即ρ≤R的概率。單發(fā)命中概率的大小取決于導(dǎo)引誤差(實(shí)際彈道與運(yùn)動(dòng)學(xué)彈道的偏差)的分布規(guī)律，導(dǎo)引誤差服從正態(tài)分布?，F(xiàn)取一通過目標(biāo)質(zhì)心O，垂直于導(dǎo)彈與目標(biāo)的相對(duì)速度矢量vMT的平面YOZ，導(dǎo)彈在該平面上的彈著點(diǎn)(y,z)是一個(gè)按正態(tài)分布的二維隨機(jī)變量。其散布的概率密度為

(6-20)

式中，my、mz為平均彈著點(diǎn)的坐標(biāo)，它與目標(biāo)之間的距離ρ0是系統(tǒng)誤差；σy、σz為彈著點(diǎn)在Y軸方向和Z軸方向上的均方差。用極坐標(biāo)(ρ,θ)替換直角坐標(biāo)(y,z)，令,則有

(6-21)而為散布中心到目標(biāo)的距離，于是利用亞克比行列式有

(6-22)從式(6-22)式可以得到脫靶量的分布密度函數(shù)為

(6-23)式中，是零階第一類變形的貝塞爾函數(shù)，從式(6-23)可知，脫靶量是遵循廣義瑞利分布的。引進(jìn)

則有

(6-24)若導(dǎo)彈殺傷半徑為ρd，則引進(jìn)ρd/σ=Rd，稱之為相對(duì)殺傷半徑。于是導(dǎo)彈的命中概率為當(dāng)δ很小時(shí),有

(6-25)

式中，Q(ARd)稱為Q函數(shù)。討論：

若導(dǎo)彈未受干擾，可以有ρ0=0，則

此時(shí)的單發(fā)命中概率用P1表示，即

P1=P(ρ≤ρd)

(6-26)若導(dǎo)彈受到干擾而出現(xiàn)了導(dǎo)彈散布中心與目標(biāo)中心不重合的情況(即ρ０≠0，這是系統(tǒng)誤差),但對(duì)純屬偶然誤差的彈著點(diǎn)分布的方差σ無影響，此時(shí)導(dǎo)彈的單發(fā)命中概率以P1′表示，可由式(6-25)得到可見P1′<P1，即由于導(dǎo)彈受到干擾，其單發(fā)命中概率降低。為了用這一客觀現(xiàn)象定量地評(píng)估干擾效果，可以引用下列各個(gè)表示式：

(1)ΔP=P1-P1′,以單發(fā)命中概率的下降值作評(píng)估干擾效果的參數(shù)。

(2)

,以單發(fā)命中概率的相對(duì)下降值或下降率來評(píng)估干擾效果。

(3)稱為效率系數(shù)，它反映了導(dǎo)彈在有和無干擾兩條件下命中一目標(biāo)所需彈數(shù)之比，0＜η＜1。

2．相空間統(tǒng)計(jì)法

相空間統(tǒng)計(jì)法是一種多樣本統(tǒng)計(jì)法，只要有足夠數(shù)量的樣本，就可得到置信度高的評(píng)估結(jié)果。

設(shè)無干擾時(shí)導(dǎo)彈的單發(fā)命中概率為P0，因有干擾介入，本應(yīng)命中的目標(biāo)而無法命中，其概率即為干擾成功率，以

PV表示，而原本無法命中的目標(biāo)反而被命中的概率設(shè)為PF。于是干擾介入后，導(dǎo)彈的單發(fā)命中概率PJ滿足

(6-27)

所以，干擾成功率為

(6-28)一般情況下，PF很小，所以PV可近似表達(dá)成

(6-29)

其中，PJ和P0可以用多樣本試驗(yàn)測(cè)得。設(shè)單發(fā)導(dǎo)彈的殺傷半徑為R，則凡脫靶量ρ≤R均認(rèn)為命中目標(biāo)，所以可以用脫靶量分布來評(píng)估干擾效果。而脫靶量分布可以通過直方圖統(tǒng)計(jì)的方法得到。

假定導(dǎo)彈未受干擾時(shí)的脫靶量分布概率密度以P0(ρ)表示，導(dǎo)彈受干擾后的脫靶量分布概率密度以PJ(ρ)表示，當(dāng)脫靶量為ρ時(shí)導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的殺傷概率以PK(ρ)表示。P0(ρ)與PJ(ρ)如圖6.2所示。圖6.2導(dǎo)彈受干擾前后脫靶量的分布示意圖導(dǎo)彈受干擾前后的殺傷概率分別為

(6-30)

則干擾成功概率為

(6-31)

3．時(shí)間統(tǒng)計(jì)法

相空間統(tǒng)計(jì)法需要有足夠多的樣本，付出的代價(jià)太大。而對(duì)同一型號(hào)同一批生產(chǎn)的導(dǎo)彈,其脫靶量分布可以認(rèn)為是相同的。因此可以把導(dǎo)彈跟蹤目標(biāo)的過程看做是具有普遍性的平穩(wěn)隨機(jī)過程，可用時(shí)間統(tǒng)計(jì)代替相空間統(tǒng)計(jì)，也就是通過延長導(dǎo)彈跟蹤時(shí)間來代替多枚導(dǎo)彈的試驗(yàn)。設(shè)導(dǎo)彈在跟蹤過程的航跡誤差函數(shù)為δ(t),則

δ(t)=UP(t)-UF(t)

(6-32)

式中，UP(t)為運(yùn)動(dòng)學(xué)理論航跡，UF(t)為實(shí)際航跡。

如果在導(dǎo)彈攻擊的ti時(shí)刻，導(dǎo)彈的引信被引爆，則δ(ti)就是此發(fā)導(dǎo)彈的脫靶量。通過試驗(yàn)方法得到δ(t)函數(shù)，再把δ(t)函數(shù)采用直方圖統(tǒng)計(jì)方法映射到相空間，就可得到此批導(dǎo)彈脫靶量的分布函數(shù)，見圖6.3。圖6.3映射原理示意圖利用時(shí)間統(tǒng)計(jì)法的關(guān)鍵是，如何通過延長導(dǎo)彈跟蹤時(shí)間，利用導(dǎo)彈頭提供的可測(cè)信號(hào)來統(tǒng)計(jì)脫靶量分布。

4．試驗(yàn)評(píng)估法

用試驗(yàn)方法對(duì)干擾效果進(jìn)行評(píng)估，離不開效果的測(cè)試和評(píng)估兩個(gè)基本過程，如圖6.4所示。

試驗(yàn)在有、無干擾兩種情況下分別從相應(yīng)的干擾效果測(cè)試中獲得數(shù)據(jù)。但是由于試驗(yàn)?zāi)康?、手段、方法的不同，最終得到的干擾效果評(píng)估結(jié)果的可信度差別很大。下面對(duì)幾種干擾效果的試驗(yàn)方法作一介紹。圖6.4干擾效果評(píng)估方框圖

(1)實(shí)彈打靶法。實(shí)彈打靶法無疑是評(píng)估干擾效果最準(zhǔn)確、最可信的方法。最理想的狀態(tài)當(dāng)然是投入戰(zhàn)場(chǎng)使用，從戰(zhàn)場(chǎng)上取回?cái)?shù)據(jù)，給出干擾效果評(píng)估結(jié)果。但戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境往往是很難得的，因此，只能采用實(shí)彈打靶法，它需要將目標(biāo)置于模擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境(對(duì)軍艦、坦克等目標(biāo)，由于其運(yùn)動(dòng)速度較慢，對(duì)導(dǎo)彈的攻擊效果影響較小，可采用不動(dòng)的靶模擬，以減少費(fèi)用)，通過發(fā)射實(shí)彈進(jìn)行試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，給出干擾效果評(píng)估結(jié)果。這種方法雖然真實(shí)，但費(fèi)用昂貴，適用于產(chǎn)品定型試驗(yàn)。

(2)實(shí)物動(dòng)態(tài)測(cè)試法。實(shí)物動(dòng)態(tài)測(cè)試法把導(dǎo)彈的飛行和目標(biāo)的機(jī)動(dòng)過程用某種經(jīng)濟(jì)可行的方法來代替，但仍然能體現(xiàn)出或基本體現(xiàn)出實(shí)彈攻擊過程?？赏ㄟ^對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行改裝，除去戰(zhàn)斗部，加裝記錄設(shè)備來獲得大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可把它們作為科研過程中的一項(xiàng)試驗(yàn)，為設(shè)備研制提供參考。

(3)實(shí)物靜態(tài)測(cè)試法。實(shí)物靜態(tài)測(cè)試法把導(dǎo)彈和目標(biāo)的機(jī)動(dòng)過程忽略，只對(duì)導(dǎo)彈的尋的器進(jìn)行測(cè)試，并依據(jù)評(píng)估準(zhǔn)則給出干擾效果評(píng)估結(jié)果。該方法是在不具備前兩種試驗(yàn)條件時(shí)可以采用的試驗(yàn)方法，可在外場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

(4)全過程仿真法。全過程仿真法是指在建立導(dǎo)彈、目標(biāo)、干擾的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，在計(jì)算機(jī)上對(duì)導(dǎo)彈的整個(gè)攻擊過程(包括目標(biāo)的機(jī)動(dòng)過程)進(jìn)行仿真，并根據(jù)各種狀態(tài)下多次仿真的結(jié)果，按一定評(píng)估準(zhǔn)則、評(píng)價(jià)干擾效果作為計(jì)算機(jī)仿真修正的依據(jù)。該方法有很多優(yōu)點(diǎn)，數(shù)學(xué)模型的建立是至關(guān)重要的。

(5)全過程半實(shí)物仿真法。在具備一定實(shí)物(或模擬實(shí)物)的條件下，可用實(shí)物代替全過程仿真的某些計(jì)算機(jī)仿真環(huán)節(jié)，其余環(huán)節(jié)仍采用計(jì)算機(jī)仿真，以此軟硬結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾效果的評(píng)估。我們稱之為全過程半實(shí)物仿真。由于此方法有實(shí)物的參與，因此關(guān)鍵在于仿真軟件的實(shí)時(shí)性。

(6)尋的器的干擾效果仿真法。從干擾對(duì)象方面看，干擾效果評(píng)估的層次可分為尋的器級(jí)和導(dǎo)彈級(jí)。該方法依然采用計(jì)算機(jī)仿真的方法，從尋的器的層次給出干擾效果評(píng)估結(jié)果。它所需條件較低，一般只需了解尋的器的物理模型和參數(shù)，從理論上說，它就是對(duì)實(shí)物靜態(tài)測(cè)試整個(gè)過程的仿真，因此其評(píng)估準(zhǔn)則與實(shí)物靜態(tài)測(cè)試方法相同。如果數(shù)學(xué)模型建立得很好，可使評(píng)估的置信度接近實(shí)物靜態(tài)測(cè)試方法的水平。

表6.1給出了幾種試驗(yàn)方法的特點(diǎn)。表6.1幾種干擾效果評(píng)估方法的特點(diǎn)比較表

6.2光電對(duì)抗系統(tǒng)的仿真

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，軍事電子信息技術(shù)已經(jīng)滲透到現(xiàn)代軍事斗爭(zhēng)的各個(gè)領(lǐng)域，戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)形式也發(fā)生了根本的變化，電子戰(zhàn)已經(jīng)成為現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭(zhēng)的一種基本形態(tài)和重要組成部分。如何對(duì)敵導(dǎo)彈的進(jìn)攻進(jìn)行有效的電子防御已經(jīng)成為電子戰(zhàn)的主要研究?jī)?nèi)容。由于導(dǎo)彈系統(tǒng)的特殊性和復(fù)雜性，進(jìn)行實(shí)彈檢驗(yàn)既危險(xiǎn)，又不經(jīng)濟(jì)，且檢驗(yàn)過程也是不可控的，所以要采用仿真技術(shù)。目前，國內(nèi)外已廣泛采用仿真技術(shù)作為裝備研制、性能評(píng)估和鑒定定型的主要技術(shù)手段。6.2.1仿真的基本概念

系統(tǒng)仿真是以相似原理、系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域的有關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)的或假想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究的一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)。

由于在應(yīng)用上的特殊功效(安全性和經(jīng)濟(jì)性)，仿真技術(shù)獲得了十分廣泛的應(yīng)用。首先，仿真技術(shù)在應(yīng)用上的安全性，使得它在航空、航天、航海、核電站等領(lǐng)域，一直都在被應(yīng)用。特別是在軍用領(lǐng)域，仿真技術(shù)已成為武器系統(tǒng)研制與試驗(yàn)中的先導(dǎo)技術(shù)、校驗(yàn)技術(shù)和分析技術(shù)。因?yàn)槲淦飨到y(tǒng)都是多模式復(fù)合系統(tǒng)，為了測(cè)試其多種功能，就要在一個(gè)受控環(huán)境中輸入各種激勵(lì)信號(hào)，并確定系統(tǒng)對(duì)激勵(lì)信號(hào)的響應(yīng)靈敏度。由于受到實(shí)際飛行和航行試驗(yàn)條件的限制，多功能測(cè)試是難以實(shí)現(xiàn)的，而仿真試驗(yàn)可以比較方便地取得統(tǒng)計(jì)性數(shù)據(jù)。其次，仿真技術(shù)在應(yīng)用上的經(jīng)濟(jì)性，也是被廣泛采用的重要因素。世界各國幾乎所有大型的發(fā)展項(xiàng)目，如阿波羅登月計(jì)劃、戰(zhàn)略防御系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造、并行工程等，都因?yàn)橥顿Y極大，又有相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)而采用了仿真技術(shù)。仿真技術(shù)的應(yīng)用可以用較小的投資換取風(fēng)險(xiǎn)的大幅度降低，根據(jù)國外有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料分析，由于采用系統(tǒng)仿真技術(shù)，武器系統(tǒng)靶場(chǎng)試驗(yàn)次數(shù)減少了30%~60%，研制費(fèi)用節(jié)省了10%~40%，研制周期縮短了30%~40%，從而使型號(hào)研制得到很高的效費(fèi)比。仿真技術(shù)在復(fù)雜工程系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中已成為不可缺少的工具。系統(tǒng)的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，即復(fù)雜的環(huán)境、復(fù)雜的對(duì)象和復(fù)雜的任務(wù)。然而不管系統(tǒng)多么復(fù)雜，只要能正確地建立起系統(tǒng)的模型，就可利用仿真技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行充分的研究。仿真模型一旦建立可以重復(fù)使用，而且改變靈活，便于更新。經(jīng)過仿真逐步修正，從而深化對(duì)其內(nèi)在規(guī)律和外部聯(lián)系及相互作用的了解，以采用相應(yīng)的控制和決策，使系統(tǒng)處于科學(xué)化的控制與管理之下。歸納起來，在進(jìn)行系統(tǒng)性能研究的過程中，系統(tǒng)仿真技術(shù)的主要作用有：

(1)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在復(fù)雜的系統(tǒng)建立以前，能夠通過改變仿真模型結(jié)構(gòu)和調(diào)整參數(shù)來優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

(2)對(duì)系統(tǒng)或系統(tǒng)的某一部分進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。

(3)節(jié)省經(jīng)費(fèi)。仿真試驗(yàn)只需在可重復(fù)使用的模型上進(jìn)行，所花費(fèi)的成本比在實(shí)際產(chǎn)品上作試驗(yàn)低。

(4)重現(xiàn)系統(tǒng)故障，以便判斷故障產(chǎn)生的原因。

(5)可以避免試驗(yàn)的危險(xiǎn)性。

(6)進(jìn)行系統(tǒng)抗干擾性能的分析研究。

(7)訓(xùn)練系統(tǒng)操作人員。

(8)為管理決策和技術(shù)決策提供依據(jù)。正因?yàn)榉抡婕夹g(shù)對(duì)國防建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)研究具有極大的應(yīng)用價(jià)值，所以，仿真技術(shù)被美國國家關(guān)鍵技術(shù)委員會(huì)于1991年確定為影響美國國家安全及繁榮的22項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。軍事仿真需求一直是推動(dòng)仿真技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ?，軍事仿真技術(shù)往往體現(xiàn)出仿真技術(shù)的最新成就。目前，在武器系統(tǒng)仿真技術(shù)研究方面，美國已研制出系列化的飛行仿真器和陣列式目標(biāo)仿真器，研制出萬億次每秒的高速數(shù)字機(jī)用于核武器的仿真研究，并將仿真技術(shù)用于戰(zhàn)爭(zhēng)的預(yù)先推演。我國仿真技術(shù)的研究與應(yīng)用發(fā)展迅速。自20世紀(jì)50年代開始，在運(yùn)動(dòng)體自動(dòng)控制領(lǐng)域首先采用仿真技術(shù)，面向方程建模和采用模擬計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)仿真獲得了較普遍的應(yīng)用，同時(shí)采用自行研制的三軸模擬轉(zhuǎn)臺(tái)等參與的半實(shí)物仿真試驗(yàn)已開始應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈的工程型號(hào)研制中。60年代末，在開展連續(xù)系統(tǒng)仿真的同時(shí)，已開始對(duì)離散事件系統(tǒng)(例如交通管理、企業(yè)管理)的仿真進(jìn)行研究。70年代，我國的訓(xùn)練仿真器獲得迅速發(fā)展，我國自行設(shè)計(jì)的飛行訓(xùn)練器、坦克仿真器、汽車仿真器、火電機(jī)組培訓(xùn)仿真系統(tǒng)、化工過程培訓(xùn)仿真系統(tǒng)、機(jī)車培訓(xùn)仿真器等相繼研制成功，并形成一定市場(chǎng)，在操作人員的培訓(xùn)中起了很大作用。

80年代，我國建設(shè)了一批水平高、規(guī)模大的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，如魚雷半實(shí)物仿真系統(tǒng)、射頻制導(dǎo)導(dǎo)彈半實(shí)物仿真系統(tǒng)、紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈半實(shí)物仿真系統(tǒng)、殲擊半實(shí)物仿真系統(tǒng)等，這些半實(shí)物仿真系統(tǒng)在武器型號(hào)研制中發(fā)揮了重大作用。90年代，我國開始對(duì)分布交互仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)仿真技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行研究，開展了較大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)仿真，由單個(gè)武器平臺(tái)的性能仿真發(fā)展為多武器平臺(tái)在作戰(zhàn)環(huán)境下的對(duì)抗仿真。系統(tǒng)仿真的分類方法有很多，根據(jù)仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)手段的不同分類，可分為數(shù)學(xué)仿真、物理仿真、半實(shí)物仿真、人在回路中仿真、軟件在回路中仿真等幾種。

(1)數(shù)學(xué)仿真：實(shí)際系統(tǒng)全部由數(shù)學(xué)模型代替，并把數(shù)學(xué)模型變?yōu)榉抡婺Ｐ?，在?jì)算機(jī)上對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行研究的過程。

(2)物理仿真：又稱物理效應(yīng)仿真，指的是研制某些硬件結(jié)構(gòu)(實(shí)體模型)，使之可以重現(xiàn)系統(tǒng)的各種狀態(tài)，而不必采用昂貴的造型。

(3)半實(shí)物仿真:又稱硬件在回路中仿真(HardwareInTheLoop)。在某些系統(tǒng)研究中，常把數(shù)學(xué)模型、實(shí)體模型和系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)備(實(shí)物)聯(lián)系在一起運(yùn)轉(zhuǎn)，組成仿真系統(tǒng)，稱半實(shí)物仿真。

(4)人在回路中仿真：含人在回路中的仿真系統(tǒng)，要著重于人的感覺環(huán)境的仿真生成技術(shù)，其中包括視覺、聽覺、動(dòng)感、力反饋等仿真環(huán)境。

(5)軟件在回路中仿真：又稱為嵌入式仿真。

軟件指實(shí)物上的專用軟件，比如武器系統(tǒng)中的戰(zhàn)術(shù)決策、信息處理、控制軟件。按照其他方式，系統(tǒng)仿真還有以下分類方法：

·按模型特性分類，可分為連續(xù)系統(tǒng)仿真、離散事件系統(tǒng)仿真；

·按計(jì)算機(jī)分類,可分為模擬計(jì)算機(jī)仿真、數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真、模擬數(shù)字混合仿真；

·按時(shí)鐘不同分類，可分為實(shí)時(shí)仿真、欠實(shí)時(shí)仿真、超實(shí)時(shí)仿真。

數(shù)學(xué)仿真的三項(xiàng)基本要素是系統(tǒng)、模型和計(jì)算機(jī)。聯(lián)系三項(xiàng)要素的三項(xiàng)基本活動(dòng)是系統(tǒng)建模、仿真建模和仿真試驗(yàn)。數(shù)學(xué)仿真的工作流程參見圖6.5。圖6.5數(shù)學(xué)仿真試驗(yàn)的一般過程主要工作流程內(nèi)容分別如下：

(1)系統(tǒng)定義：根據(jù)仿真目的，規(guī)定所仿真系統(tǒng)的邊界和約束條件。

(2)數(shù)學(xué)建模：根據(jù)系統(tǒng)試驗(yàn)知識(shí)、仿真目的和試驗(yàn)資料來確定系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的框架、結(jié)構(gòu)和參數(shù)。

模型的繁簡(jiǎn)程度應(yīng)與仿真目的相匹配。要確保模型的有效性和仿真的經(jīng)濟(jì)性。

(3)仿真建模：根據(jù)數(shù)學(xué)模型的形式、計(jì)算機(jī)的類型以及仿真目的，將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)變?yōu)榉抡婺Ｐ停⒎抡嬖囼?yàn)框架。應(yīng)進(jìn)行模型變換正確性校核。

(4)裝載：利用仿真軟件將仿真模型輸入計(jì)算機(jī)，設(shè)定試驗(yàn)條件及記錄變量。

(5)試驗(yàn)：根據(jù)仿真目的在模型上進(jìn)行試驗(yàn)。

(6)結(jié)果分析：根據(jù)試驗(yàn)要求對(duì)結(jié)果作分析、整理及文檔化。根據(jù)分析的結(jié)果修正數(shù)學(xué)模型、仿真模型、仿真程序，以進(jìn)行新的試驗(yàn)。6.2.2仿真技術(shù)在光電對(duì)抗系統(tǒng)中的應(yīng)用

仿真作為一門新興的邊緣學(xué)科，其技術(shù)經(jīng)過三四十年的發(fā)展日漸成熟，并在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，它相對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，使它的應(yīng)用貫穿于武器系統(tǒng)研制、試驗(yàn)和鑒定的始終，并用于武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用和訓(xùn)練，在國防現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)與外場(chǎng)飛行試驗(yàn)相比具有靈活性、可控性、保密性強(qiáng)、節(jié)省資源(包括經(jīng)費(fèi)、時(shí)間)、效費(fèi)比高、重復(fù)性好等優(yōu)勢(shì)，為解決外場(chǎng)試驗(yàn)不能鑒定和評(píng)估的問題，內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)提供了有效的方法，并且可以克服外場(chǎng)試驗(yàn)的一些制約條件，生成外場(chǎng)試驗(yàn)難以生成的可修改的信號(hào)條件。但內(nèi)場(chǎng)半實(shí)物仿真試驗(yàn)?zāi)壳按嬖谝粋€(gè)最大的問題就是怎樣定量地驗(yàn)證其真實(shí)性。為了保證仿真系統(tǒng)的真實(shí)性，通常把試驗(yàn)分為三部分：

(1)在研制仿真試驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)仿真設(shè)備和環(huán)境提出嚴(yán)格要求，證明它們?cè)诜抡嬖囼?yàn)中不會(huì)產(chǎn)生有影響的誤差。

(2)把半實(shí)物仿真的結(jié)果與簡(jiǎn)化的計(jì)算機(jī)仿真加以對(duì)照、分析。

(3)安排飛行試驗(yàn)，通過各種有效的數(shù)學(xué)手段來處理數(shù)據(jù)并加以比較。光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)就是為了全面、科學(xué)、合理地評(píng)價(jià)光電武器裝備的性能指標(biāo)和作戰(zhàn)效能而研制的。在研制過程中，應(yīng)遵循以下原則：立足于光電武器裝備的試驗(yàn)需求，并著眼于試驗(yàn)?zāi)芰Φ膭?chuàng)新和提高；急需與中長遠(yuǎn)發(fā)展并重，以適應(yīng)光電武器裝備的發(fā)展；堅(jiān)持模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和先進(jìn)性設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)實(shí)用性、開放性和可擴(kuò)展性；內(nèi)外場(chǎng)互為補(bǔ)充、互為驗(yàn)證，形成光電對(duì)抗裝備綜合試驗(yàn)?zāi)芰Φ?。在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)仿真系統(tǒng)建設(shè)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，突出頂層設(shè)計(jì)思想，采取邊建設(shè)、邊試驗(yàn)、邊發(fā)展的建設(shè)模式，并為光電武器的研制發(fā)展提供可靠的仿真平臺(tái)，達(dá)到在研制之前即可知曉其作戰(zhàn)能力和與其相關(guān)的各種指標(biāo)的目的。

1．光電武器仿真技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

仿真是縮短武器研制與試驗(yàn)鑒定周期、降低研制與試驗(yàn)鑒定成本的有效工具和手段，因此，世界上一些先進(jìn)國家都非常重視仿真技術(shù)在武器系統(tǒng)研制與試驗(yàn)鑒定中的作用。美國、德國、以色列、南非、俄羅斯等軍事強(qiáng)國都建立了仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，用于武器裝備的研制及試驗(yàn)鑒定。在光電對(duì)抗仿真領(lǐng)域，美國發(fā)展得較快，也較全面，擁有空軍電子戰(zhàn)評(píng)估系統(tǒng)的光電仿真試驗(yàn)系統(tǒng)、埃格林空軍基地光電仿真試驗(yàn)系統(tǒng)、陸軍導(dǎo)彈司令部先進(jìn)仿真中心光仿真試驗(yàn)系統(tǒng)和海軍半實(shí)物仿真導(dǎo)彈試驗(yàn)室的光電仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，采用的技術(shù)和設(shè)備都是世界一流的，可以說它們領(lǐng)導(dǎo)了世界光電仿真技術(shù)的潮流。相比之下，我國雖然也建立了一些光電仿真系統(tǒng)，但它們都分布在工業(yè)部門的研究所和工廠中，且主要是針對(duì)本單位研制的具體設(shè)備來進(jìn)行仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方案的合理性，由于缺乏充分的建立在飛行試驗(yàn)基礎(chǔ)上的動(dòng)態(tài)校模過程，所建立的模型的準(zhǔn)確度和置信度偏低，無法完全滿足試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)光電武器系統(tǒng)的試驗(yàn)鑒定任務(wù)的要求，也就是說，光電武器仿真試驗(yàn)系統(tǒng)在國內(nèi)還是一個(gè)空白。光電精確制導(dǎo)技術(shù)、光電探測(cè)定位技術(shù)和光電干擾與反干擾技術(shù)應(yīng)用的越來越廣泛，目前已經(jīng)形成了較為完整的裝備體系，成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中不可或缺的作戰(zhàn)武器，近幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)也充分證明了這一點(diǎn)。未來的光電武器要能在復(fù)雜的地理環(huán)境、氣象環(huán)境、電磁環(huán)境下實(shí)施有效作戰(zhàn)，應(yīng)主要發(fā)展多光譜鑒別技術(shù)、空間濾波技術(shù)、復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)、紅外成像制導(dǎo)技術(shù)、激光成像制導(dǎo)技術(shù)以及高能激光武器等。同時(shí)，光電武器也從單一功能向復(fù)合化、系統(tǒng)化方向發(fā)展。光電武器的發(fā)展必將影響光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，與其相適應(yīng)的仿真系統(tǒng)也將建成。未來的光電仿真系統(tǒng)將提供逼真的戰(zhàn)場(chǎng)光電環(huán)境、實(shí)時(shí)可控的各種光電武器平臺(tái)以及相關(guān)的顯控系統(tǒng)等。

2．光電對(duì)抗武器的試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方法決定光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的組成和配置，所以要想設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，首先要研究光電對(duì)抗武器的試驗(yàn)方法。常見的光電對(duì)抗武器有三類：偵察告警、光電干擾、光電制導(dǎo)。以下分別描述其試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)方法。

1)光電偵察告警裝備的試驗(yàn)內(nèi)容及其試驗(yàn)方法

光電對(duì)抗是電子對(duì)抗的重要組成部分，光電偵察告警是光電對(duì)抗的前提和基礎(chǔ)。它主要利用光電偵察設(shè)備，通過對(duì)敵光電輻射信號(hào)和目標(biāo)紅外輻射信號(hào)的截獲、參數(shù)測(cè)量、分析識(shí)別和測(cè)向定位，獲取戰(zhàn)術(shù)技術(shù)情報(bào)。它分為激光對(duì)抗偵察和紅外對(duì)抗偵察兩大類，激光對(duì)抗偵察主要包括激光告警和激光源識(shí)別、測(cè)向和定位，紅外對(duì)抗偵察主要用于對(duì)威脅目標(biāo)的探測(cè)、識(shí)別和告警。無論是哪一類，其組成基本相似，都由光學(xué)系統(tǒng)截獲敵方激光束或紅外威脅信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理裝置處理后，送入顯示告警裝置。下面以激光偵察告警設(shè)備仿真試驗(yàn)和紅外偵察告警性能評(píng)估方法為例來說明。激光告警設(shè)備的關(guān)鍵任務(wù)是識(shí)別出入射的激光信號(hào)，同時(shí)最大限度地抑制背景光干擾。激光偵察告警設(shè)備由激光光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、電信號(hào)處理器、顯示告警裝置四部分組成，如圖6.6所示。它們互相配合完成對(duì)激光信號(hào)的探測(cè)和告警。激光偵察告警設(shè)備按其工作機(jī)制可以分為激光主動(dòng)偵察告警設(shè)備和激光被動(dòng)偵察告警設(shè)備兩類。激光主動(dòng)偵察利用激光源向來襲光電威脅目標(biāo)發(fā)射激光探測(cè)信號(hào)，通過接收目標(biāo)反射的回波信號(hào)，對(duì)來襲目標(biāo)種類進(jìn)行分析和識(shí)別，并探測(cè)威脅目標(biāo)的一些技術(shù)參數(shù)。激光被動(dòng)偵察告警主要利用光電探測(cè)器探測(cè)和報(bào)警來自敵方激光測(cè)距機(jī)、激光目標(biāo)指示器和激光駕束制導(dǎo)照射器等激光輻射威脅設(shè)備。激光偵察告警設(shè)備按其工作原理可分為光譜識(shí)別型和相干識(shí)別型兩種。激光偵察告警設(shè)備按其布設(shè)原則可分為集中式和分布式兩種。雖然激光偵察告警設(shè)備的分類不同，但其技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)是一致的，所用的仿真試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)方法也一樣。圖6.6激光告警設(shè)備結(jié)構(gòu)圖激光偵察告警設(shè)備的仿真試驗(yàn)內(nèi)容主要有告警距離、告警波長及動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試、偵察空域、編碼識(shí)別、系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間、多目標(biāo)處理能力、目標(biāo)識(shí)別能力、抗干擾性能、探測(cè)概率、虛警率、探測(cè)靈敏度、對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)情的分析決策能力等。依據(jù)其試驗(yàn)特點(diǎn)可分為性能試驗(yàn)和能力試驗(yàn)兩大類。性能試驗(yàn)包括以下試驗(yàn)內(nèi)容：告警波長及動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試、探測(cè)靈敏度、編碼識(shí)別、虛警率、偵察空域。其特點(diǎn)是無應(yīng)力條件,試驗(yàn)方法基本相同，試驗(yàn)流程也基本類似，一般情況下可采用如圖6.7所示的試驗(yàn)流程。其中，仿真控制計(jì)算機(jī)設(shè)置的參數(shù)依據(jù)給出的試驗(yàn)平臺(tái)和試驗(yàn)資源；設(shè)計(jì)各種性能試驗(yàn)所需的試驗(yàn)方式，通過仿真控制計(jì)算機(jī)分配給各個(gè)分設(shè)備，并按時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制和協(xié)調(diào)各設(shè)備動(dòng)作。圖6.7激光告警設(shè)備性能測(cè)試圖能力試驗(yàn)包括以下試驗(yàn)內(nèi)容：告警距離、探測(cè)概率、系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間、多目標(biāo)處理能力、目標(biāo)識(shí)別能力、抗干擾性能、對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)情的分析決策能力。試驗(yàn)特點(diǎn)是有應(yīng)力條件，應(yīng)當(dāng)在不同應(yīng)力條件下進(jìn)行多次試驗(yàn)，結(jié)果分析以應(yīng)力條件為前提進(jìn)行。在地面紅外偵察告警系統(tǒng)的相關(guān)性能測(cè)試中，由于野外測(cè)試的實(shí)際氣象條件多種多樣，難以構(gòu)造和再現(xiàn)各種測(cè)試環(huán)境和合作目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)室采取半實(shí)物仿真的方法具有重復(fù)性好,環(huán)境可控,安全經(jīng)濟(jì),不受氣象、場(chǎng)地、時(shí)間限制等優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)行紅外偵察告警系統(tǒng)性能測(cè)試的有效途徑。紅外偵察告警仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件部分主要包括：主控計(jì)算機(jī)、仿真控制單元、紅外目標(biāo)模擬單元、運(yùn)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)綜合處理單元和標(biāo)校測(cè)量單元等部分。其基本硬件結(jié)構(gòu)見圖6.8。圖6.8紅外偵察告警仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)

(1)主控計(jì)算機(jī)：完成偵察告警仿真總控、場(chǎng)景想定、各種數(shù)據(jù)庫/模型庫調(diào)用、數(shù)據(jù)傳輸通信、進(jìn)程顯示、數(shù)據(jù)顯示、結(jié)果顯示等。

(2)仿真控制單元：是系統(tǒng)的仿真控制中心，接受主控計(jì)算機(jī)指令,完成各個(gè)單元的協(xié)調(diào)和控制。

(3)紅外目標(biāo)模擬單元：包括多套紅外目標(biāo)模擬器，每套紅外目標(biāo)模擬器包括反射式平行光管、紅外目標(biāo)源、運(yùn)動(dòng)模擬裝置、波段濾光片等部分。紅外目標(biāo)源是模擬信號(hào)單元的重要組成部分，其主要功能是模擬出野外紅外威脅信號(hào)的輻射量大小、空間尺寸和分布特性等，由可變溫差靶標(biāo)、靶盤、面源黑體、溫度傳感器、前置放大器、功率放大器、溫控箱(內(nèi)有溫控器)、橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)(包括水平、俯仰和特定設(shè)置方向的單向、雙向移動(dòng))、底座、微機(jī)控制用RS-485接口等部分組成。反射式平行光管的主要功能是把有限距離的紅外源轉(zhuǎn)換為無窮遠(yuǎn)的紅外目標(biāo)，為被測(cè)系統(tǒng)提供高標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試條件與測(cè)試環(huán)境,主要由離軸拋物面反射鏡與平面反射鏡組成。反射鏡由鏡框、鏡座、高低升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。反射式平行光管系統(tǒng)采用大口徑離軸拋物面鏡做為平行光管的物鏡,最大優(yōu)點(diǎn)是成像光譜范圍寬、光路通視好。根據(jù)使用要求，離軸拋物面反射鏡和平面反射鏡應(yīng)鍍反射膜層，并用SiO2保護(hù)膜防潮和防塵。根據(jù)紅外偵察告警系統(tǒng)的偵察告警波段，設(shè)計(jì)相應(yīng)的中性波段濾光片。濾光片的光譜透射比曲線平坦、熱穩(wěn)定性、防潮性和機(jī)械強(qiáng)度等物理、化學(xué)性能良好。

(4)運(yùn)動(dòng)模擬裝置包括活動(dòng)導(dǎo)軌/工作平臺(tái)等部分，用來對(duì)模擬目標(biāo)的空間位置和指向進(jìn)行調(diào)整，形成相對(duì)于告警系統(tǒng)的上半球空間的不同相對(duì)位置的模擬目標(biāo)。

(5)數(shù)據(jù)綜合處理單元：實(shí)時(shí)錄取告警系統(tǒng)的仿真數(shù)據(jù)，同時(shí)接收仿真監(jiān)測(cè)標(biāo)校單元送來的各模擬單元的數(shù)據(jù)；對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，評(píng)估仿真結(jié)果。

(6)標(biāo)校測(cè)量單元：包括中常溫黑體、光譜輻射計(jì)、小型光電經(jīng)緯儀等測(cè)量系統(tǒng),用于各個(gè)紅外目標(biāo)模擬器的輻射量或溫差測(cè)量標(biāo)定、空間位置精確定位和方位分辨率、俯仰分辨率測(cè)試中角度真值的測(cè)量。根據(jù)紅外偵察告警系統(tǒng)的性能測(cè)試要求，告警對(duì)象為相對(duì)無窮遠(yuǎn)處的敵方目標(biāo)，其光電探測(cè)敏感器件一般都安裝在成像物鏡的焦面上。需要利用平行光管將模擬目標(biāo)設(shè)置在無窮遠(yuǎn)的位置，以進(jìn)行參數(shù)測(cè)試和對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。系統(tǒng)的工作原理框圖如圖6.9所示。

測(cè)試時(shí)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用多個(gè)紅外目標(biāo)模擬器模擬野外遠(yuǎn)場(chǎng)紅外目標(biāo)，把紅外目標(biāo)源精確置于大口徑離軸拋物面鏡的焦面上，使目標(biāo)中心與焦點(diǎn)重合，光軸方向上用紅外溫差源照射目標(biāo)靶面，透過目標(biāo)靶面的光束經(jīng)過平面反射鏡反射后到達(dá)離軸拋物面鏡。目標(biāo)靶面放置在離軸拋物面鏡的焦面上，經(jīng)離軸拋物面鏡出射后的目標(biāo)光束成像在無窮遠(yuǎn)處。圖6.9紅外偵察告警試驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理框圖工作流程：系統(tǒng)在仿真控制與評(píng)估分系統(tǒng)控制下工作；根據(jù)仿真數(shù)據(jù)庫事先設(shè)定的預(yù)定程序，利用場(chǎng)景生成系統(tǒng)對(duì)紅外目標(biāo)模擬器進(jìn)行目標(biāo)紅外輻射、溫度、出口光闌和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制，生成預(yù)定的紅外場(chǎng)景，并以此作為紅外偵察告警系統(tǒng)的合作目標(biāo)進(jìn)行告警波段、警戒視場(chǎng)等靜態(tài)技術(shù)參數(shù)測(cè)試；也可以完成多目標(biāo)處理能力、反應(yīng)時(shí)間、全景搜索時(shí)間、角度分辨率、目標(biāo)指示精度、初步威脅等級(jí)排序能力、抗干擾能力等性能參數(shù)的測(cè)試；通過測(cè)試紅外偵察告警系統(tǒng)的光譜輻射，借助紅外大氣傳輸數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到對(duì)不同紅外威脅源在不同氣象條件和模式下的告警性能；通過計(jì)算機(jī)控制紅外目標(biāo)模擬器靶標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向和輻射量大小,以使模擬目標(biāo)以告警系統(tǒng)能正常告警的角速度在視場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。

2)光電干擾武器裝備的試驗(yàn)內(nèi)容及其試驗(yàn)方法

光電干擾分為有源干擾和無源干擾。有源干擾利用己方光電設(shè)備發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)某種與敵方光電設(shè)備相應(yīng)波段的光波，壓制或欺騙對(duì)方的光電設(shè)備。無源干擾則利用本身并不發(fā)射光波的材料，吸收或分散光輻射能量，或人為地改變目標(biāo)的光學(xué)特性，使對(duì)方的光電設(shè)備效能降低或受騙。無源干擾光電設(shè)備主要有煙幕、光箔條、涂料及偽裝等，其試驗(yàn)內(nèi)容主要有干擾波段、干擾持續(xù)時(shí)間、干擾效果等，試驗(yàn)方法也較簡(jiǎn)單，只需在光電偵察告警試驗(yàn)提供的測(cè)試環(huán)境中加入一可控威脅源，即可完成相關(guān)試驗(yàn)。有源干擾設(shè)備主要有：紅外誘餌彈、紅外干擾機(jī)、欺騙式激光干擾機(jī)、致盲壓制式激光干擾機(jī)等，其試驗(yàn)內(nèi)容主要有：工作波段、干擾持續(xù)時(shí)間、紅外輻射強(qiáng)度、編碼識(shí)別、干擾效果、系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間等。這一部分的試驗(yàn)除偵察告警提供的試驗(yàn)環(huán)境外，還需要加入一個(gè)紅外或激光制導(dǎo)的導(dǎo)引頭，將其架設(shè)在三軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，完成所需的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，再利用相關(guān)設(shè)備完成各項(xiàng)試驗(yàn)。

3)光電制導(dǎo)武器裝備的試驗(yàn)內(nèi)容及其試驗(yàn)方法

光電制導(dǎo)武器是伴隨著精確制導(dǎo)武器的發(fā)展而發(fā)展起來的，按其制導(dǎo)方式可分為紅外制導(dǎo)武器、電視制導(dǎo)武器、激光制導(dǎo)武器。紅外制導(dǎo)武器是隨著紅外探測(cè)器技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)以及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展而逐步發(fā)展起來的。紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)能夠提供二維圖像信息，采用計(jì)算機(jī)圖像信息處理，可實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)智能化，使其靈敏度，角分辨率，動(dòng)態(tài)范圍，抗干擾能力，在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)、自主選擇命中點(diǎn)和要害部位的能力，全天候工作性能等多種戰(zhàn)技性能有了較大幅度的提高。電視制導(dǎo)武器在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中尤其是在飛航式導(dǎo)彈的末制導(dǎo)段占據(jù)著重要的位置。早期的電視制導(dǎo)技術(shù)由于光電轉(zhuǎn)換器件水平較低，一直處于停滯狀態(tài)，到20世紀(jì)50年代以后由于光電轉(zhuǎn)換器件的發(fā)展及應(yīng)用，電視制導(dǎo)武器也迅速發(fā)展。由于超大規(guī)模集成電路的圖像處理機(jī)、紅外器件以及光纖的出現(xiàn)及應(yīng)用于電視制導(dǎo)武器中，電視制導(dǎo)武器在作用距離、角跟蹤精度、分辨率以及可靠性方面都有了長足的進(jìn)步。激光制導(dǎo)武器從體制上可分為激光駕束制導(dǎo)、半主動(dòng)激光制導(dǎo)、主動(dòng)式激光制導(dǎo)。這三種光電制導(dǎo)武器的試驗(yàn)內(nèi)容基本一致，主要有跟蹤距離、跟蹤精度、捕獲時(shí)間、多目標(biāo)處理能力、系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間、目標(biāo)判別能力、探測(cè)概率、抗干擾能力等，其試驗(yàn)方法只要綜合利用偵察和干擾兩部分的試驗(yàn)方法即可實(shí)現(xiàn)所需的各種測(cè)試。

3．光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的組成

光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)主要由紅外對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)、激光對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)、光電暗室以及指控系統(tǒng)組成。紅外對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的主要功能是為紅外成像導(dǎo)引頭、紅外告警設(shè)備提供不同天候、各種復(fù)雜對(duì)抗背景、接近實(shí)戰(zhàn)條件下的紅外輻射威脅信號(hào)環(huán)境，檢驗(yàn)和鑒定其戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)性能。激光對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的主要功能是檢驗(yàn)評(píng)估激光制導(dǎo)設(shè)備在不同天候環(huán)境和不同對(duì)抗條件下的制導(dǎo)性能和抗干擾能力，檢驗(yàn)評(píng)判激光干擾設(shè)備對(duì)激光導(dǎo)引頭的干擾效果,檢驗(yàn)鑒定激光偵察設(shè)備的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)性能和對(duì)特定威脅源的偵察告警能力等。光電暗室的主要任務(wù)是為光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)提供紅外、激光、可見光、紫外等光譜傳播的自由空間，同時(shí)，還為光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)提供全面支持。指控系統(tǒng)為光電仿真試驗(yàn)進(jìn)程提供控制平臺(tái)，采用分布式控制系統(tǒng)將各光電模擬設(shè)備連成一個(gè)有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)的自動(dòng)化。

光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的總體構(gòu)成如圖6.10所示。在HLA/RTI網(wǎng)絡(luò)總線上掛接紅外對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)和激光對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的各種模擬器，以及與顯控系統(tǒng)相關(guān)的硬件和各種控制軟件。光電導(dǎo)引頭模擬器主要由激光導(dǎo)引頭模擬器、紅外成像導(dǎo)引頭模擬器、電視導(dǎo)引頭模擬器三部分組成，可完成試驗(yàn)所需的威脅源模擬及控制和試驗(yàn)評(píng)估要求。光電環(huán)境模擬器、光電目標(biāo)模擬器、光電目標(biāo)發(fā)生系統(tǒng)以及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)模擬產(chǎn)生試驗(yàn)所需的各種光電背景信號(hào)、光電干擾信號(hào)以及光電目標(biāo)的生成和運(yùn)動(dòng)特性等，為仿真試驗(yàn)提供一個(gè)近似于實(shí)戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。試驗(yàn)監(jiān)視與顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)假定的各種戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)景，包括飛機(jī)、導(dǎo)彈攻擊過程的實(shí)時(shí)顯示以及與試驗(yàn)相關(guān)的各種信息。光電環(huán)境和光電目標(biāo)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供試驗(yàn)所需的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)假定數(shù)據(jù)庫、威脅目標(biāo)數(shù)據(jù)庫、各類背景信號(hào)數(shù)據(jù)庫、軍事目標(biāo)數(shù)據(jù)庫等。光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)控制系統(tǒng)由試驗(yàn)主控計(jì)算機(jī)及控制軟件組成，可完成仿真試驗(yàn)進(jìn)程的自動(dòng)控制，并處理各種相關(guān)事件。試驗(yàn)結(jié)果處理系統(tǒng)完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的錄取和試驗(yàn)結(jié)果的分析工作。圖6.10光電對(duì)抗仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的總體構(gòu)成仿真試驗(yàn)是完成武器裝備作戰(zhàn)效能試驗(yàn)的有效手段，尤其是我國的光電對(duì)抗裝備，因與發(fā)達(dá)國家的差距較大，只有通過仿真，才能模擬出與發(fā)達(dá)國家相關(guān)裝備的相近戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)和近似的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。利用仿真技術(shù)開展電子對(duì)抗仿真試驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

(1)試驗(yàn)條件可控，試驗(yàn)樣本數(shù)和重復(fù)次數(shù)多，控制方便,自動(dòng)化程度高。

(2)能夠提供大密度、多體制的雷達(dá)威脅信號(hào)環(huán)境和光電信號(hào)環(huán)境。

(3)試驗(yàn)所需兵力少,試驗(yàn)周期短,保密性好，經(jīng)費(fèi)相對(duì)較少。

(4)可以針對(duì)具體的戰(zhàn)術(shù)背景設(shè)計(jì)試驗(yàn)態(tài)勢(shì)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)條件下的戰(zhàn)術(shù)性能試驗(yàn)。

(5)試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息量大，結(jié)果處理迅速，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。6.2.3紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的半實(shí)物仿真系統(tǒng)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)表明，超視距空戰(zhàn)正成為未來空戰(zhàn)的主要形式。中距空空導(dǎo)彈作為超視距武器系統(tǒng)的主要組成部分，其戰(zhàn)斗性能正成為決定空中戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的關(guān)鍵因素，而紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈是空空導(dǎo)彈中的主力軍。首枚紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈是美國在20世紀(jì)50年代研制的“響尾蛇”型紅外空空導(dǎo)彈，并于1955年入侵我國東南沿海時(shí)首次使用。之后，蘇聯(lián)和英、法、意等國，包括我國，相繼研制并裝備了紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈。在各國使用的精確制導(dǎo)武器中，有60％采用的是紅外尋的制導(dǎo)。在海外戰(zhàn)爭(zhēng)中，被美國擊落的飛機(jī)中有40％是被紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈擊落的。與采用雷達(dá)導(dǎo)引頭的中距攔射導(dǎo)彈相比，采用紅外導(dǎo)引頭的中距攔射導(dǎo)彈不需要載機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行雷達(dá)照射和對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行中制導(dǎo)無線電指令校正，即具有“發(fā)射后不管”的特性，為載機(jī)機(jī)動(dòng)贏得了時(shí)間，提高了作戰(zhàn)性能。

鑒于紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要地位和對(duì)機(jī)載武器要求的不斷提高，對(duì)紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的研制工作得到了世界各國的高度重視，為加速紅外制導(dǎo)武器的研發(fā)，必須相應(yīng)地提高導(dǎo)彈仿真技術(shù)的研究。導(dǎo)彈仿真技術(shù)提供了一個(gè)精確、可控和可重復(fù)的試驗(yàn)條件。據(jù)國外資料的不完全統(tǒng)計(jì)，采用仿真技術(shù)可以使導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)的次數(shù)減少30％～50％，研制經(jīng)費(fèi)節(jié)省10％～40％，研制周期縮短30％～40％。由于仿真技術(shù)在紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈研發(fā)中的重要作用，仿真技術(shù)正成為國防科技發(fā)展的重要領(lǐng)域，特別是隨著武器裝備體系對(duì)抗的復(fù)雜性日益增加，更需要充分利用仿真技術(shù)及其支撐環(huán)境，以定性與定量相結(jié)合的分析方法，評(píng)價(jià)武器的性能、質(zhì)量與戰(zhàn)術(shù)使用能力，促進(jìn)發(fā)展決策的科學(xué)化。半實(shí)物仿真作為仿真技術(shù)的一種，除了可以提高系統(tǒng)的研制質(zhì)量以外，主要的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是：可使無法準(zhǔn)確建立模型的實(shí)物直接進(jìn)入仿真回路，并可直接檢驗(yàn)制導(dǎo)控制系統(tǒng)各部分的功能。紅外導(dǎo)彈仿真系統(tǒng)的建立應(yīng)立足于試驗(yàn)條件和試驗(yàn)狀態(tài)的模擬，建立相應(yīng)的半實(shí)物仿真系統(tǒng)。在國外，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈半實(shí)物仿真系統(tǒng)的開發(fā)研究工作已有30多年的歷史。早期的仿真都局限于控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)仿真，主要由模擬計(jì)算機(jī)、三軸飛行轉(zhuǎn)臺(tái)以及導(dǎo)彈舵面空氣動(dòng)力學(xué)負(fù)載仿真器組成。后來，為了提高仿真的逼真度，要求對(duì)目標(biāo)環(huán)境的物理效應(yīng)進(jìn)行逼真仿真，因此，又發(fā)展了目標(biāo)環(huán)境的仿真系統(tǒng)(目標(biāo)模擬器系統(tǒng))。習(xí)慣上，紅外制導(dǎo)的半實(shí)物仿真系統(tǒng)分為三個(gè)部分：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、飛行轉(zhuǎn)臺(tái)和目標(biāo)模擬器，其中目標(biāo)模擬器的規(guī)模、成本和研制周期居三者之首。紅外制導(dǎo)半實(shí)物仿真系統(tǒng)由仿真設(shè)備、參試實(shí)物、各種接口設(shè)備、試驗(yàn)控制臺(tái)和支持服務(wù)系統(tǒng)(包括顯示、記錄等)五個(gè)部分組成。

在實(shí)驗(yàn)室條件下，紅外制導(dǎo)控制部分的參試實(shí)物主要是導(dǎo)彈制導(dǎo)艙，包括紅外導(dǎo)引頭及導(dǎo)彈制導(dǎo)控制部分，是仿真系統(tǒng)的主體。紅外導(dǎo)引頭接收目標(biāo)模擬器產(chǎn)生的目標(biāo)及干擾信號(hào)，紅外探測(cè)器能分辨出目標(biāo)紅外光源和定位十字絲之間的偏差，經(jīng)過處理，由導(dǎo)彈制導(dǎo)部分產(chǎn)生制導(dǎo)信號(hào)，仿真系統(tǒng)拾取這些位標(biāo)器控制信號(hào)和制導(dǎo)信號(hào)，由此檢測(cè)導(dǎo)彈的各種戰(zhàn)斗性能，同時(shí)這些控制信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到仿真主控計(jì)算機(jī)，構(gòu)成仿真閉環(huán)。仿真系統(tǒng)中的仿真設(shè)備的實(shí)際組成與制導(dǎo)類型、型號(hào)研制階段和所研究的問題等因素有關(guān)。就紅外制導(dǎo)的形式而言，目前主要有兩種方式：圓錐掃描尋的(點(diǎn)源)與凝視紅外成像尋的(面源)兩種。圓錐掃描尋的采用硫化鉛或銻化銦紅外單元器件，用旋轉(zhuǎn)掃描的方法在調(diào)制盤上形成制導(dǎo)信號(hào)。凝視紅外成像尋的是隨多元紅外器件的研制成功而出現(xiàn)的，它能探測(cè)背景熱輻射并據(jù)此建立背景圖，目標(biāo)在背景圖中經(jīng)信號(hào)處理形成尋的器的控制信號(hào)。凝視型紅外成像尋的制導(dǎo)導(dǎo)彈使導(dǎo)彈具有了目標(biāo)識(shí)別和高的抗人為干擾能力。

紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的半實(shí)物仿真系統(tǒng)原理示意圖如圖6.11所示。圖6.11紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈半實(shí)物仿真原理示意圖其各部分作用如下：

·橫滾轉(zhuǎn)臺(tái)：接收測(cè)控中心計(jì)算機(jī)的控制，控制導(dǎo)彈進(jìn)行橫滾運(yùn)動(dòng)，模擬導(dǎo)彈姿態(tài)變化。轉(zhuǎn)臺(tái)是半實(shí)物仿真試驗(yàn)系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要設(shè)備，也是一項(xiàng)性能要求較高、比較復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備。

·主控計(jì)算機(jī)：整個(gè)仿真系統(tǒng)的控制中樞，用于求解全部數(shù)學(xué)模型(包括計(jì)算導(dǎo)彈動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)學(xué)以及導(dǎo)彈與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程)、發(fā)送控制指令給測(cè)控中心計(jì)算機(jī)，以控制導(dǎo)彈制導(dǎo)艙及橫滾轉(zhuǎn)臺(tái)。

·測(cè)控中心：主要用于導(dǎo)彈工作狀態(tài)的控制、仿真系統(tǒng)狀態(tài)的管理，提供系統(tǒng)的時(shí)統(tǒng)、同步、實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障報(bào)警等功能。

·目標(biāo)模擬器：用于紅外目標(biāo)及干擾運(yùn)動(dòng)信息的仿真。目標(biāo)和干擾模擬器是整個(gè)仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，模擬目標(biāo)及干擾模型的質(zhì)量直接影響仿真系統(tǒng)的逼真度。

·接口裝置：按照制導(dǎo)控制仿真系統(tǒng)的需要，將仿真機(jī)與外圍仿真設(shè)備、實(shí)物及仿真設(shè)備之間作相應(yīng)的連接，在不同的仿真設(shè)備間完成正常的信號(hào)傳輸和通信，保證仿真系統(tǒng)的正常工作。接口通信方式有：A/D、D/A、D/D、TTL。為了適應(yīng)日益發(fā)展的多臺(tái)數(shù)字機(jī)和智能化設(shè)備的需要，D/D接口逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。6.2.4紅外目標(biāo)模擬器

隨著紅外制導(dǎo)武器的發(fā)展，對(duì)紅外制導(dǎo)武器的目標(biāo)識(shí)別和目標(biāo)跟蹤的要求越來越高。為了提高武器的性能，在武器的設(shè)計(jì)和研制階段就必須對(duì)紅外導(dǎo)引頭的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。利用紅外目標(biāo)模擬器系統(tǒng)，可為導(dǎo)引頭的性能測(cè)試提供一種方便、可