前言

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，传统的战场环境迎来了前所未有的变化。在实际作战应用过程中，武器装备的作战效能往往会受到复杂战场环境的影响而降低，因此，在装备试验过程中需要对这种现象进行合理评估。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。电磁环境构设与运用水平是装备试验的关键因素，为确保被试装备能够在贴近实战的环境下进行试验评估，需要通过使用科学的战场电磁环境构设方法，为新型信息化武器装备提供具有较高电磁逼真度的试验条件。

目前，武器装备在战场电磁环境中的试验评估方法主要依靠外场试验，即将武器装备放置在真实的战场环境之中，通过采集到的真实数据来评估电磁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，但是相应的成本高、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，这种方法难以保证多样化的战场环境，无法模拟敌方的作战频谱和作战特点，灵活度低，协调使用难度大，难以实现在边界、极限、复杂条件下的武器装备试验评估。

虚拟仿真试验作为实装试验的重要补充，通过虚拟仿真模型代替真实的武器系统或环境，能够有效克服试验条件和试验环境所带来的困难，具有高效、低风险的特点。

武器装备试验评估中战场环境建模时空范围大且动态变化，对分辨率、精度、运行性能、动态性等要求较高，需要建立典型状态或极端条件下的地形、射频、红外等环境要素的状态模型、效应模型和军事作用模型。

现有装备试验鉴定方法存在对于环境影响问题的处理过于简化或根本不考虑环境因素及其影响，缺乏环境对装备和作战影响的量化分析和机理研究，不能客观且有效地反映环境变化过程及其影响效应等基础应用问题，只能满足单纯的性能达标测试，无法满足武器装备的作战效能和作战适用性考核。

数字孪生技术是仿真应用的新巅峰，极大地推进了仿真技术的发展，代表了最新的仿真技术发展方向。数字孪生技术在战场复杂电磁环境建模与仿真中的成功应用，将为解决武器装备试验鉴定领域中的环境影响效应评估等问题提供新途径。

本书是作者近十年来研究成果的总结和提炼，得到了第五届中国科协青年人才托举工程、国家自然科学基金（62103425）、湖南省自然科学基金、国防科技大学高层次创新人才培养计划，以及国家科技协同创新重大示范工程等科研项目的资助和支持。本书面向作战装备试验的实际应用需求，介绍了数字孪生驱动的战场复杂电磁环境建模与仿真方法体系，重点解决了支持装备试验评估的复杂战场电磁环境全要素虚拟化重建方法、符合数字孪生思想的战场电磁环境虚实之间双向协同互操作方法、复杂战场电磁环境中不同组成要素的相互作用和影响效应建模方法等关键技术问题。

本书共7章，第1章讨论了建模与仿真、装备试验、数字孪生等基本概念；第2章介绍了数字孪生战场的体系结构等相关内容；第3章给出了战场电磁环境仿真系统的抽象描述和系统设计方法；第4章和第5章分别给出了战场射频环境和红外环境的离散事件建模方法；第6章给出了支持实时融合战场数据的数据同化技术及其应用案例；第7章介绍了复杂电磁环境仿真系统的集成适配和分布式协同运行的若干关键技术。

国防科技大学黄柯棣教授、刘忠教授和李革教授对本书进行了审阅并提出了许多宝贵的修改建议，在此表示衷心的感谢。

此外，感谢我的母亲梁立平、妻子刘东玲和女儿王芯蕊在工作和生活中给予我的支持和鼓励，你们的爱是我不断努力奋斗的动力，祝你们永远健康快乐。感恩我的父亲王振江对我的教育培养，没有他的辛勤付出就没有现在我所取得的一切。

由于作者水平有限，书中疏漏和不足之处在所难免，恳请读者批评指正。

作者

2022年3月