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今日薦文
今日薦文的作者為中國電子科技集團公司第三十六研究所專家施京，陳偉明，王宇輝，陳鼎鼎。本篇節選自論文《複雜電磁環境下通信與通信對抗訓練效能評估研究》，發表於《中國電子科學研究院學報》第12卷第6期。
摘 要：本文提出了一種複雜電磁環境下通信與通信對抗訓練效能評估方法，通過建立對抗雙方效能評估體系、評估模型和評估信息要素採集，對通信達成、對抗實施、效果評判等方面進行統計分析和效能評估，從而得出對抗雙方在對抗過程中存在的問題和後續改進建議，用以提升對抗雙方的技術訓練水平。
引 言
在各類通信系統和通信對抗裝備實際訓練中，往往要進行訓練效能評估，常規的方法是在訓練過程人工記錄各類事件信息，事後再進行人工統計分析，根據分析對效能進行評估，這樣的方法要統計的數據量很大，統計的要素很多，很難快速、準確地評估出雙方對抗情況、訓練效果和訓練效能，難以滿足訓練完成後馬上進行的事後講評、在線會商等新需求。
在訓練效能評估中，對通信系統需要重點關注的事項有：通信雙方多長時間達成通信？通信過程中有哪些因素影響了通信效果？在受到各類干擾時，採取了哪些抗干擾措施？哪種措施最為有效？通信中斷後多長時間恢復了通信？在訓練期間通信建立和中斷等總的統計情況？
對通信對抗系統需要研究的重點事項是：如何在短時間內快速截獲通信信號？採取哪些干擾方式和干擾參數實現了有效干擾？整個訓練過程中干擾發起和停止的統計情況？
對通信和通信對抗綜合訓練需要研究的重點事項是：訓練雙方的預案設置是否合理？訓練過程中對抗雙方的行動是否匹配？對抗的時機選擇是否合適？整體訓練達到了何種效能？
針對以上這些問題，都需要作出客觀地評估。
通信訓練和通信對抗訓練，一般在複雜電磁環境下進行。複雜電磁環境，是指在一定的空域、時域和頻域上，電磁輻射源種類多，輻射強度大，信號分佈密集，信號樣式多樣，對作戰行動、武器裝備運用產生嚴重威脅和影響的電磁環境。由於電磁環境的複雜性，給通信達成、信號偵察發現、通信干擾判斷等帶來了很多不確定因素，大大增加了通信和通信對抗訓練效能評估時評估因子的可信度和複雜度。
據公開資料，至今為止還沒有一種方法（一套系統）能夠自動做出客觀的整體性評估。而這種評估結果恰恰是對抗雙方急需掌握和了解，並通過這種有效評估來改進提高雙方的工作方式和訓練模式，這就是本文研究的主要內容和關鍵所在。
為了更好地理解複雜電磁環境下通信與通信對抗的效能評估，下面首先簡要介紹一下通信訓練、通信對抗訓練的目的和內容。
1 通信訓練目的和內容
現代信息化戰爭中，指揮、控制、情報、監視和偵察等都必須使用通信網進行信息的傳輸和交換，通信網的暢通和安全與否，是決定現代戰爭勝負的關鍵因素。
通過通信訓練，可以提高對通信設備的掌握程度，發現通信系統使用過程中可能存在或出現的各種問題，在今後的實戰過程中可以有效地避免這些問題的重複發生，達到充分發揮通信設備的功能和性能的目的。通信訓練可以單獨進行，但如果與通信對抗訓練結合在一起進行對抗性的訓練，能更好地提高訓練效果。通信訓練主要包括以下幾個階段：
準備階段：根據訓練計劃和訓練區域，事先進行通信系統的部署；根據通信網特點，事先制訂通信預案（計劃）；針對訓練中可能出現的各種受擾情況，事先制訂抗擾預案。
訓練階段：按照訓練計劃開展通信訓練，在有限的時間內儘快達成通信；在通信受擾情況下，根據訓練計劃預案，採取各種抗擾措施，以達到恢復通信的目的。抗擾措施主要有換頻、換工作模式、換通信體制、採取佯動手段等。
總結階段：彙總通信訓練過程中的各種問題和出現的各種情況，形成通信訓練階段總結報告，為下一次的訓練提供經驗和參考借鑑。
2 通信對抗訓練目的和內容
通信對抗是指為削弱和破壞敵方的無線電通信系統的效能而採取的措施和行動，其實質是敵對雙方在戰場通信領域內為爭奪無線電頻譜的控制權而展開的電磁鬥爭。
通過通信對抗訓練，可以提高對通信對抗設備的掌握程度，充分發揮通信對抗設備的功能和性能，發現通信對抗系統在使用中可能存在或出現的各種問題，對存在的問題可以及時進行解決，對出現的問題採取整改措施，在今後的實戰過程中可以有效地避免這些問題的重複發生。通過通信對抗訓練，可以提高通信偵察、通信測向定位和通信干擾等各方面的能力。
通信對抗訓練一般不單獨進行，而是與通信訓練一起進行對抗性的訓練。類同通信訓練，通信對抗訓練主要包括以下幾個階段：
準備階段：制定訓練計劃和訓練內容；制定實現快速偵察的方法和方案；在對抗時，分析通信系統可能採取的措施，制訂預設的應對方案，破壞對方通信；
試驗階段：通過對敵方無線電信號的偵察分析，獲取有關敵方通信設備的技術參數；通過對敵方通信內容的偵聽，獲取敵方兵力部署和作戰意圖等有效情報；通過對通信輻射源的測向定位獲取敵方軍力部署等信息等；基於偵察結果的支援，對敵方通信系統進行干擾壓制，使其在關鍵時刻通信中斷，從而造成敵方指揮控制失靈，戰機貽誤。
總結階段：彙總通信對抗訓練過程中的各種問題和出現的各種情況，形成通信對抗訓練總結報告，為下一次的訓練提供經驗和參考借鑑。
3 訓練想定、評估指標和評估方法
通信訓練和通信對抗訓練的試驗設計（訓練想定）是以訓練目的為牽引，根據訓練任務和訓練要求制定形成訓練方案和訓練想定。想定，是對敵我雙方作戰企圖和行動的設想，是誘導戰術演習和集團作業的訓練文書。通過設想的作戰情況研練戰役、戰鬥組織指揮的一種訓練方法。訓練想定的內容根據企圖立案、訓練目的和受訓者的水平而擬製。
訓練想定的主要內容包括基本情況、訓練內容、訓練條件和附件。其中基本情況主要包括對抗雙方的企圖、態勢和海上、地面、空中的情況。訓練內容是與訓練科目直接相關的情況，是訓練想定的主要部分。需要明確受訓者以何種身份進行何種科目的訓練，熟悉訓練想定的範圍並明確訓練前應做的準備工作，明確訓練科目具體內容和訓練時序、相關配訓設備情況等。訓練條件主要是為受訓者提供訓練時能夠提供的條件，如對抗雙方的作戰特點、編制裝備、訓練區域範圍等。附件主要是指不便於以文字表達的圖、表等，如評估的對抗雙發態勢圖、編制裝備情況表、訓練數據採集表等。
為了解釋某個事物的本質，反映它的真實屬性，需要設立指標。評估指標是為了規範性地進行訓練評估，根據訓練內容建立的一套指標要求。主要包括評估要素、指標要求等。評估方法是為了完成評估指標的測試而建立的一套科學的、行之有效的方法。主要包括評估模型的建立、評估所需信息採集輸入、評估解算算法、合格判據等內容。簡單來說，訓練想定、評估指標和評估方法三者之間的關係是：根據訓練任務和訓練要求制定訓練方案和訓練想定，然後根據訓練想定的內容確定評估的指標要求，根據評估指標要求，研究一套科學的評估方法。
建成後的通信與通信對抗效能評估系統，在各型實裝設備的支撐配合下，通過接收通信和通信對抗的各類訓練數據，使用研究得出的評估方法，實現通信達成情況、通信受擾情況、對抗實施情況、干擾和抗干擾整體情況、通信與通信對抗效果評判等方面的統計分析和效能評估，檢測是否達到評估指標的要求，滿足訓練想定的效果。從中得出對抗雙方在對抗過程中可能存在的問題和後續改進建議，用以提升對抗雙方的技術訓練水平。
4 訓練效能評估的內容和意義
隨著以信息優勢為先導的新軍事革命的到來，通信對抗的作戰目標不再侷限於單一的電臺或單一的通信系統，而是整個戰場信息網絡和作戰指揮控制系統。因此通信對抗效能的評估也不再侷限於對某個通信系統的影響，需要涵蓋整個信息系統。涉及到偵察系統、測向和定位系統、干擾系統的效能評估。近年來，隨著偵察和干擾技術的發展，新的裝備不斷出現，並應用於實戰。為了更好地研究、更有效地運用這些技術和裝備，必須對其效能進行合理的、有效的評估。
為了實現複雜電磁環境下的訓練效能評估，需要了解複雜電磁環境中空域、時域、頻域、能域對戰場態勢的影響，掌握信息作戰的基本理論，強化複雜電磁環境下作戰意識。應加強複雜電磁環境下作戰訓練基本問題的研究，弄清電磁傳播原理、戰場電磁環境基本特徵以及對武器裝備作戰效能和部隊作戰行動的影響；弄清作戰對手電子戰裝備的基本性能和作戰運用；弄清不同戰略方向未來作戰面臨的電磁環境；弄清複雜電磁環境下作戰訓練的特點規律和部隊開展複雜電磁環境下作戰訓練的要求。
通過通信訓練和通信對抗訓練，可以鍛鍊提高參訓部隊指揮員和裝備職手在複雜電磁環境下的個人技戰術基礎能力；可以提高參訓部隊複雜電磁環境下的全維感知、指揮控制、信息對抗、多維防護等整體作戰能力；可以提高參訓部隊作戰編組基於信息系統的體系作戰能力。
通過訓練效能評估，可以檢驗評估參訓主戰武器裝備複雜電磁環境下的作戰效能；可以檢驗驗證參訓部隊複雜電磁環境下的信息作戰戰法和訓法。訓練效能評估可分為實時評估和事後分析評估兩種模式。由於評估方可以獲取到對抗雙方的相關數據，所以可以通過相關手段，及時、有效地發現訓練過程中對抗雙方存在的不足並反饋給對抗雙方，使對抗雙方能夠根據評估結果和建議快速改進訓練方法，提高訓練水平。同時訓練評估本身也可以根據通信與通信對抗系統不同的要求和發展，不斷地進行完善、升級，以達到更好地適應操作訓練評估的目的。
從前面的描述可以看出，無論是通信訓練還是通信對抗訓練，傳統的訓練評估模式都是獨立性較強的訓練評估模式，缺少二者結合的整體性訓練效能評估。因此研究實現對通信訓練和通信對抗訓練進行整體效能評估的方法有較為重要的意義和必要性。
5 訓練效能評估的實現
現有的訓練效能評估體系通過人工的方式獲取評估數據和內容，然後使用人工統計的方法，形成分析報表。從實際使用來看，這種方法存在三方面的問題。其一是大部分工作基於人工完成，效率很低；其二是由於可以利用的數據有限，且數據的時效性不強，評估結果的準確性難以保證。因為時間是評估中一個非常重要的指標，許多內容的評估需要基於時間來比照進行，因此如果時間不準確將難以得到準確的評估結果；其三是採用人工的方法難以支持大數據量信息的採集，採集後的數據錄入等又需要大量的時間，在評估時效性方面就難以達到用戶需求。
為了解決上述問題，提高訓練效能評估的準確性和實時性，根據對通信與通信對抗訓練效能評估需求的綜合分析，可以通過構建一套完整的通信與通信對抗訓練效能評估系統來實現對M個待評估對象的效能評估。該系統的組成示意圖如圖1所示，主要包括前端信息採集設備設備（N個）、信息綜合處理中心（1套，含多個服務器組成的雲服務器及配套設備）、後臺顯控單元（K個雲終端）。
圖1 訓練效能評估系統示意圖
前端信息採集設備負責完成對抗雙方（可以多組）各類信息的採集，通過無線或有線的通信傳輸網絡，將採集到的信息傳送到信息綜合處理中心，由信息綜合處理中心進行分類整理、格式轉換、量綱統一、座標變換、時間空間對準關聯、平滑濾波等處理後，發送到數據管理軟件，數據管理軟件根據各後臺顯控單元訂閱的信息內容，分發相關的採集信息數據。同時數據管理軟件對接收到的數據信息進行分類存儲，保存到數據庫服務器中，用於支持事後分析的工作。
信息綜合處理中心主要由多組服務器、大容量磁盤陣列和綜合處理軟件組成。多組服務器組成雲服務器，以其高性能支持大數據的雲計算；大容量磁盤陣列用來保存訓練過程數據、評估過程數據和結果數據等內容；綜合處理軟件主要包括數據接收軟件、協議適配軟件、數據融合軟件、數據分發軟件、數據管理軟件、效能評估模型軟件等。
由於訓練時間長、訓練內容多，會導致大容量磁盤陣列保存的數據量非常大，因此需要考慮合適的方法來存儲和處理這些數據。可以通過對數據進行分類的方法保存，如有的數據可以使用大型關係數據庫管理系統（如ORACLE系統）進行保存和處理（可以按照時間、訓練科目、訓練對象、訓練平臺等實現快速檢索查找），有的單種數據量很大且出現很頻繁的數據（如偵察得到的數據）可以直接保存為磁盤文件的方式（通過事先約定格式的文件名來索引查找）。訓練過程數據主要包括裝備部署及位置採集信息、指令流水記錄、裝備狀態採集信息、通信狀態信息、通信參數採集信息、數據鏈參數採集信息、通信對抗目標信息、通信干擾機工作狀態採集信息、數據鏈狀態採集信息、通信訓練啟停採集信息、語音受擾等級採集信息、語音通信異常採集信息、數據鏈受擾等級採集信息、數據鏈通信異常採集信息、通信干擾活動採集信息、通信對抗訓練啟停採集信息、通信干擾發射採集信息、通信干擾停止採集信息、語音抗擾措施採集信息、語音反偵察行動採集信息等等；評估過程數據包括訓練信息配置信息、通信狀態信息、干擾狀態信息、通信建鏈情況、通信斷鏈情況、通信斷鏈恢復情況、干擾斷鏈情況等等；評估結果數據包括通信干擾效果、通信信息統計結果、通信干擾與抗干擾評估結果、通信干擾源匹配評估結果等等。
後臺顯控單元主要由專業態勢軟件、進程顯示軟件和效能評估軟件組成。態勢軟件負責將各作戰單位的工作狀態顯示在態勢地圖上；進程顯示軟件則直觀地將各設備的工作進程通過圖表、座標等方式進行顯示；效能評估軟件是其中最重要的部分，通過收集各方面評估要素信息，對通信系統或通信對抗系統的效能進行分析評估、顯示，並存儲評估結果。
訓練結束後，效能評估軟件可調用通信與通信對抗保存在服務器數據庫中的原始數據，同時結合事後人工編輯錄入的數據，對訓練中每一個進程和每一個動作進行詳細地分析評估，得到更為精確的評估結果。同時，通信與通信對抗覆盤分析軟件也可以調用歷史數據，並結合評估結果，將海量信息通過專業態勢軟件、進程顯示軟件和效能評估軟件等進行復盤分析。
實現對抗雙方的訓練效能評估主要需要完成以下工作：
獲取對抗雙方的相關信息要素採集，採集的數據來源可以包括自動信息採集、人工採集（含手工記錄）、其它信息來源；
建立各種現場評估模型，進行現場關鍵事件或行為的實時評估；
根據現場評估得出的各種統計結果，輔以圖表、餅圖等多種表現形式，得到初步的評估結果；
根據事後獲取的各類信息，補充到信息採集數據庫中，重新進行評估，形成綜合評估報告。
其中，對抗雙方的信息要素採集通過前端採集源採集設備實現，可以使用筆記本或平板電腦作為硬件平臺，通過網絡接入的方式，獲取實裝中相關的重要數據，或者人工錄入重要事件數據。
信息採集系統需要從通信和通信對抗系統獲取如下信息：
通信參數：主要包括通信頻率（頻段/頻率集）、發射功率、帶寬、跳速、信號調製樣式、佔空比、收發狀態等；
-
時間信息：主要包括下達通信建鏈命令時刻、建鏈成功時刻、開始通信時刻、結束通信時刻、鏈路斷開時刻、鏈路恢復時刻；下達偵察指令時刻、偵察到目標時刻、截獲目標參數時刻、下達偵察指令時刻、獲取目標方位信息時刻；下達干擾指令時刻、開始干擾時刻、結束干擾時刻等；
干擾參數：主要包括干擾頻率（頻段/頻率集）、干擾功率、干擾信號帶寬、干擾信號調製樣式、干擾信號樣式、干擾信號跳速、干擾信號駐留時間、對抗設備靈敏度、天線類型、天線方向；
其它輔助信息：主要包括對抗雙方的位置信息、通信效果信息等。
通信和通信對抗訓練效能評估的主要功能包括通信組織效能評估、干擾環境下通信組網建鏈效能評估、通信干擾環境適應性效能評估、通信與抗干擾效能評估、目標發現效能評估、目標定位效能評估、目標干擾效能評估、通信對抗與通信抗干擾匹配定位效能評估、效能評估原始數據存儲和效能評估結果存儲、效能評估結果檢索顯示、效能評估覆盤分析顯示等。見圖2。
圖2 訓練效能評估的主要功能組成示意圖
在通信與通信對抗訓練效能評估中，需要建立多種效能評估模型。通信對抗與通信抗干擾匹配定位效能評估模型就是其中一種典型模型，下面就此模型進行舉例說明。
通信對抗與通信抗干擾匹配定位效能評估模型的主要評估要素是，通信方在應對通信對抗方使用某種干擾方式時，是否採用了正確的抗干擾通信方法；通信對抗方應對通信方採用的通信手段或抗干擾手段是否採用了正確的干擾方式。在存在多個干擾源的情況下，根據上報的各類數據來綜合評估哪個設備干擾效果最佳，哪個通信方抗干擾效果最好。通信抗干擾有效性評估示意圖見圖3，通信對抗效能評估結果分析示意圖見圖4。
圖3 通信抗干擾有效性評估示意圖
圖4 通信對抗效能評估結果分析示意圖
訓練效能評估的數學模型為各評估因子和權重乘積總和，見下式所示：
式中：
Es——效能評估結果，百分制；
n ——效能評估因子數量，不同模型可以取不同值，如上圖中值為4；
E(i)——第i個評估因子，百分比；
R(i)——第i個評估因子權重，各權重總和為100。
通信與通信對抗效能評估因子並非是簡單疊加，而是一種複雜的“耦合”或“相關”關係。上例中已考慮了能量壓制、頻域、時域、空域等因素的影響，還可以增加干擾樣式等其它因素的影響。因此在具體應用中，應該根據實際評估的對象，結合數據採集情況和電磁環境的複雜度情況，通過選擇調整評估因子的內容（數量）、修改各要素的權重和各因子吻合度的具體算法（本文略），找到較為合理的評估參數，才能得到正確的效能評估結果。
6 結 語
本文對複雜電磁環境下通信與通信對抗訓練效能評估進行了探討和研究，給出了一種技術實現的途徑。同時還舉例介紹了典型的訓練效能評估模型和實現方法。總的來說，通信與通信對抗訓練效能評估目前還處於一種探索階段，要得到一個真實有效的評估結果，需要有完整的評估體系、評估模型、真實有效的數據、符合實際的權重等，且缺一不可；並且還需要通過大量的試驗和作戰經驗等綜合考慮才能取得。
訓練過程中保存和積累的大量數據，可以用於事後分析評估，還可以通過大數據挖掘技術對多次的訓練情況進行彙總和統計分析，總結出其中有規律性的、可量化的內容，為後續的評估研究積累素材和提供參考借鑑。
本研究對實現通信與通信對抗訓練效能評估具有較強的工程指導意義，目前已經在某工程中得到了具體的應用，取得了較好的實戰效果。本文也可為研究其它電子戰領域的效能評估提供借鑑。
（參考文獻略）
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