1.2.2 战场电磁环境

目前，以电子信息技术为特征的武器装备正在迅猛发展，在此基础上，传统的作战环境迎来了前所未有的变化。电磁环境作为战场环境的重要组成部分，其效应深刻影响着信息化武器装备作战效能的发挥和战术战法的选择。

在电磁环境的建模和仿真中，自然环境也被作为基本的因素进行考虑，使得电磁环境的建模和仿真理论与技术比纯自然环境仿真更复杂，更具挑战性。

1.概念内涵

随着电磁频谱在军事领域中的推广应用，其对装备试验、战场通信、态势感知、指挥与控制等军事应用将产生重要影响。从用低频段通信的水下潜艇，到用微波通信的武器系统（如飞机、卫星、陆地部队、舰艇），当前现代化武器系统几乎都依赖电磁频谱。

战场电磁环境通常是指对军事活动有影响的电磁活动与现象的总和，即在特定的作战空间内，由空域、时域、能量上分布的数量繁多、样式复杂、密集重叠的电磁信号构成的电磁环境。它是电子发射体、电子接收体等电子设备工作的主要环境。

战场电磁环境是战场环境中最重要的要素，是通信、雷达、计算机、光电设备的信号环境，同时也是电子对抗的信号环境。随着电子信息化装备的大量使用，现代战场环境上电磁辐射源、电磁信号等都变得高度密集，电磁辐射源也更加多样，电磁辐射信号种类繁多，导致了战场电磁环境变得越来越复杂。

根据战场电磁环境的性质和形成机理，通常将其分为人为电磁辐射、自然电磁辐射和辐射传输因素。其中，人为电磁辐射是指由人工操控条件下各种电子设备或其他电器设备向空间发射电磁能量的电磁辐射；自然电磁辐射是非人为因素产生的电磁波辐射，静电、雷电和地磁场等自然辐射是最主要的电磁辐射；辐射传输因素对人为电磁辐射和自然电磁辐射都产生影响，能够改变电磁环境的形态，主要包括电离层、地理环境、气象环境及人为因素构成的各种传播介质。

在未来战争中，掌握电磁权就掌握了主动权。战场上，武器装备往往要在特殊的、极端的环境下遂行任务，如复杂电磁环境，像雷达、无人机及一些通信装置如果受到了强烈的电磁干扰，很可能就会失去工作能力，一旦某个作战环节出现问题就可能直接导致整个作战任务的失败。所以，基于复杂电磁及其他极端的战场环境的作战适用性评估是目前及将来试验鉴定领域的研究重点。

复杂电磁环境的可变性强，随着作战场景的变化而变化，但变中也有不变的因素，如干扰机的等效辐射功率、辐射频段等，这些构成电磁环境的单元体，其属性是可以确定的。但其在作战中，实时的辐射特性可以在载频、辐射起始时间、功率、波形等方面有所变化。除辐射特性之外，辐射源的数量及空间位置分布对于电磁环境的形成也有影响。装备处于复杂电磁环境中，当其对外辐射电磁信号时，对于环境中其他装备会产生影响，可能导致其他装备处于非正常状态；当装备接收外界电磁信号时，期望接收的信号与环境背景信号混叠在一起，对于装备信号接收与处理产生影响；此外，环境中电磁信号耦合到装备内部电路时，也可能造成电路的紊乱、损伤等。

为充分摸清装备能力情况，要加强复杂电磁环境适应能力试验，对军用飞机及雷达、电子战、数据链、卫星导航等电磁敏感的重要机载设备开展复杂电磁环境适应能力评估。

2.战场电磁环境仿真

在实际作战应用过程中，武器装备的作战效能因受到复杂战场环境的影响而降低，需要对这种现象进行合理评估。目前在国内外武器装备的作战效能评估中的战场环境模拟主要依靠外场试验方法，即将设备处于真实的战场环境之中，通过采集到的真实数据来评估环境对装备的影响效应。这种方式更贴近实战，得到的结果可信度高，但相应的成本高、周期长、不可重复，复杂度和参数也不易改变，检测结果具有较大的偶然性，并且得到的数据样本数量十分有限。该类方法还容易受到天气和地理因素的影响，有时需要等待满足试验条件的特定天气环境的出现。此外，传统作战效能评估方法难以保证多样化的战场环境，难以实现在边界、极限、复杂条件下的武器装备作战效能评估。

战场电磁环境仿真是指通过对电磁信号及其传播过程、电磁效应、电磁装备等进行建模，在计算机上通过仿真模型模拟真实战场电磁环境，支持作战试验中对作战效能、作战使用性能、作战适用性等进行评估。

电磁环境仿真依据仿真粒度的不同分为功能级仿真和信号级仿真两种类型，其中，功能级仿真主要建立电磁信号的功能级模型，没有对信号进行精细化建模描述，没有给出信号各种参数的仿真结果；信号级仿真构建了电磁信号的精确模型，能够仿真信号中各种参数的变化过程，能够复现电磁信号在战场中的变化过程。

3.作战试验中的战场环境仿真

传统武器装备性能试验是在规定的环境下，针对武器装备的某一项性能指标进行试验测量，不考虑装备在实际作战时所处的战场环境，不考虑各性能指标对武器装备整体能力或某一项能力的影响，只是单纯的性能达标测试。武器装备作战试验是在近似实战的战场环境下，对武器装备的作战效能和作战适用性进行考核，并非要求某一项性能指标的完美，而是所有指标和能力的综合考量。

作战试验中的战场电磁环境仿真是指通过构建集实物、半实物、仿真资源为一体的试验环境，模拟形成与战时作战兵力、武器装备等要素之间作用关系相一致的虚拟战场环境，通过作战仿真、数据分析、效能评估等方法/手段，采用定性和定量相结合的方式，支持开展武器装备作战效能和适用性试验，为武器装备作战试验提供逼近真实的战场电磁环境。

4.电磁环境仿真的难点及方向

复杂环境主要是指不规则地形、植被、大气等复杂自然环境，电磁波在复杂环境中传播的建模主要技术难点在于如何获取复杂环境本身的建模与合适的电磁传播模型。大范围电磁环境仿真计算与数据处理的计算量较大，对算法的速度与计算环境有相当高的要求。

电磁环境仿真的主要研究方向包括电磁散射仿真、电磁传播仿真、电磁散射和传播问题的数值求解的高性能计算框架与方法、电磁环境仿真系统架构和数据标准化、电磁环境的可视化等。

传统的作战模拟对环境的描述比较简单，很多描述的仅是简单的地形。一些复杂的环境，如海洋、气象、电磁、信息环境等，在很多系统中并不存在，作战模型与这些环境也不交互，即使有也仅仅只是一种显示。但复杂环境描述是战争模拟中最重要的基本条件，而且不同的层次具有不同的表达内容。例如，对战场环境、战斗环境来说，需要描述复杂的地理、信息（电磁）、气象、水文和空间环境；而对战略环境来说，则需要描述的是社会环境、国际政治环境等。

复杂电磁环境和网络环境描述已经成为人们关注的重点。复杂电磁环境描述的困难主要在于存在空间的复杂性。这是因为复杂电磁环境可以反映在空域、时域、频域、能域等不同的方面，可以表现为天扰、民扰、自扰、敌扰等不同的形式。这对战争模拟来说，不是仅仅用一个范围线就可以表示的了。