体系对抗下电子干扰/雷达系统多分辨率模型体系设计

郭秀梅

(中国电子科学研究院,北京　100041)



工程与应用

体系对抗下电子干扰/雷达系统多分辨率模型体系设计

郭秀梅

(中国电子科学研究院,北京100041)

多分辨率建模技术是解决复杂系统建模的一个重要方法。根据多分辨率建模需求，本文建立了体系对抗下电子干扰/雷达系统多分辨率模型体系。首先，阐述了多分辨率建模原理；然后，在此基础上根据体系对抗下电子干扰/雷达系统的特点，建立了由技术层、装备层、系统层组成的三层多分辨率模型体系；最后，在组网雷达体系对抗下典型电子干扰/雷达仿真系统中，给出了该多分辨率模型体系的应用实例。

多分辨率模型体系；电子干扰/雷达系统; 体系对抗

0　引　言

体系对抗下电子干扰/雷达仿真系统作为复杂仿真系统，有着各个层面的仿真需求。对于同一电子干扰/雷达系统，由于相关的论证人员、试验人员以及作战人员观察角度与研究重点的不同，导致其关心的角度和详细程度也不同。这就需要仿真建模时为他们提供不同细节程度的对象及其之间相互作用情况的描述，例如一个低细节程度的侦察机对一个高细节程度的雷达网进行侦察监视。以上这些都需要建模时在不同需求层次上对体系对抗下电子干扰/雷达系统加以抽象和描述。多分辨率建模技术是解决复杂系统建模的一个重要方法，恰可以解决这一问题[1]。

1　多分辨率建模原理分析

多分辨率建模的原理为：以复杂系统的多层次为基础，面向特定的仿真应用场合和用户的应用需求，对同一对象建立不同精度的数学模型，并能够提供使不同精度数学模型动态转换与相互之间交互的能力。其中，高分辨率模型一般描述系统的微观特性，能够抓住事物的细节和具体现象；低分辨率模型则描述系统的宏观特性，能够更好地揭示事物宏观的、本质的属性。多分辨率建模能够反映系统宏观与微观、整体与部分的关系，实现信息互补、综合分析，从而达到对系统多层次、多角度的研究[2-5]。

1.1多分辨率建模基本原则

多分辨率建模必须遵守以下基本原则或前提条件[6]：当系统中不同的模型之间进行交互时，要求发生交互的实体模型要具有同等等级的分辨率。如图1所示，Mh和Ml分别为高分辨率模型和低分辨率模型，它们之间是不能直接发生交互的。要想二者发生交互，要么将Mh降低到和Ml为同一低分辨率，要么将Ml提升到和Mh为同一高分辨率。只有在遵循这个基本原则的基础上，讨论多分辨率建模方法才有实际意义。

图1　多分辨率建模原则

1.2多分辨率建模特点

与传统建模方式相比，多分辨率建模主要有以下几个特点[7-8]：

(a)模型存在形式的多样性

多分辨率模型的形式存在多样化。它可以以实体状态进行建模，也可以以行为过程进行建模，还可以以功能点进行建模。在多分辨率建模时，要根据建模对象的实际情况选择确定多分辨率模型的形式，重点要描述清楚不同分辨率模型间的关联关系与接口形式。

(b)模型的分辨率并非越高越好

在多分辨率建模过程中，应该根据实际仿真中多分辨率建模的需求以及可利用的人力、物力、财力资源等因素综合考虑来确定仿真模型分辨率。模型的分辨率并不是越高越好，因为并不是任何实体都需要高分辨率的模型，过高的模型分辨率反而会增加仿真应用系统的负担。

(c)低分辨率模型不是高分辨率模型的简化

在多分辨率建模中，低分辨率模型是一个有独立功能和行为作用的完整模型,并不是高分辨率模型的简化版本。低分辨率模型要求高度聚焦，通过抓住体现问题本质的东西进行抽象建模。

(d)多分辨率建模是指内容上的多分辨率

多分辨率建模主要用于解决从不同层次、不同角度分析复杂系统的问题，因此它应该是从内容方面建立多分辨率模型，而不是从形式建立多分辨率模型。

(e)多分辨率建模要做到各层次之间有机统一

多分辨率建模实现的关键是解决不同分辨率模型之间有机统一、无缝对接，也就是在满足模型一致性要求的前提下实现不同分辨率模型间的解聚和聚合。具体建模时，一方面要建立多分辨率模型之间的属性关联关系，另一方面要设计满足多分辨率模型一致性转换的聚合解聚映射函数。

2　体系对抗下电子干扰/雷达系统多分辨率模型体系设计

体系对抗下电子干扰/雷达系统是现代战场上典型的武器装备体系对抗系统，对抗一方是组网雷达体系，通过雷达组网在整个覆盖范围内实现协同作战、整体探测与信息共享，对抗另一方是雷达电子战体系，利用有源/无源电子干扰手段对组网雷达实施软杀伤，例如利用众多的、空间分布的干扰机群压制较大空域内的雷达。

为了提高仿真模型的可重用和互操作性，采用面向实体的建模方法对体系对抗下电子干扰/雷达系统进行多分辨率建模，将武器装备与其行为进行封装形成实体模型，也就是实体行为模型包含在实体模型之中。根据仿真需求的不同，这里将体系对抗下电子干扰/雷达系统模型划分为系统层、装备层、技术层三个抽象模型层次，构建的多分辨率仿真模型体系如图2所示。

图2　体系对抗下电子干扰/雷达系统多分辨率模型体系

其中，

(a)技术层模型

技术层模型是非聚合级模型，它是对组成雷达装备、雷达组网中心、电子干扰装备及电子干扰组网中心的实体进行建模，根据各自工作性能及其行为建立相应的实体模型。技术层模型的分辨率较高。其中：

(1)组成雷达装备的实体模型包括雷达控制模型、天线模型、发射机模型、接收机模型、数据处理模型等；

(2)组成雷达组网中心的实体模型包括信息融合模型、调度控制模型等；

(3)组成电子干扰装备的实体模型包含三类，一类是组成侦察设备的实体模型，包括侦察设备控制器模型、天线模型、接收机模型、数据处理模型等；一类是组成有源或无源干扰设备的实体模型，组成有源干扰设备的实体模型包括控制器模型、干扰天线模型、发射机模型、数据处理模型等，组成无源干扰设备的实体模型包括箔条发射装置模型、箔条弹/云模型等；第三类是组成干扰控制的实体模型，包括信息处理模型、干扰调度模型等；

(4)组成电子干扰组网中心实体模型包括信息融合模型、干扰控制模型等。

(b)装备层模型

装备层模型是对雷达装备、雷达组网中心、电子干扰装备、电子干扰组网中心等实体进行建模，它相对于技术层模型是聚合模型。其中电子干扰装备模型分为侦察设备模型、干扰设备模型、干扰控制模型三部分。干扰设备模型分为有源干扰机模型、无源干扰设备模型两类。

(c)系统层模型

系统层模型把体系对抗下雷达系统、电子干扰系统构建成基本实体，是装备层模型的聚合模型，模型的分辨率较低。

系统层、装备层和技术层模型对象之间存在着层次关系，下面以两部雷达组成的雷达系统为例给出系统层、装备层和技术层模型实体对应关系，如表1所示。对雷达系统的建模，系统层模型中描述的是两部雷达组成的雷达系统，其相对装备层模型是聚合模型；装备层模型则分别描述两个单部雷达实体，其相对于技术层模型也为聚合模型；而技术模型中则针对每部雷达实体，描述组成雷达实体的天线实体、发射机实体、接收机实体、数据处理实体与数据处理实体等。对于以上三个层次间的模型聚合与解聚，只能逐层进行，不能垮层进行。例如：不能将系统层模型直接解聚为技术层模型，也不能将技术层模型直接聚合成系统层模型。实际建模时，可根据具体仿真应用对模型体系中各层模型进行裁剪或添加。

3　典型仿真应用系统多分辨率模型实例

下面以组网雷达体系对抗下典型电子干扰/雷达应用系统为例，给出系统多分辨率模型组成。组网雷达体系下典型电子干扰/雷达应用系统如下：对抗一方部署了由组网中心统一调配的3部雷达进行组网作战，探测来袭飞机；对抗另一方安排3部干扰飞机对组网雷达进行远距离有源支援干扰，来掩护己方突防飞机。敌我双方对抗态势示意如图3所示。

图3　组网雷达体系对抗下电子干扰/雷达系统的对抗态势

利用上面体系对抗下电子干扰/雷达系统多分辨率模型体系，得到典型电子干扰/雷达仿真应用系统的多分辨率模型组成如图4所示。

图4　组网体系下典型电子干扰/雷达系统多分辨率模型组成

4　结　语

本文根据多分辨率建模原理，结合体系对抗下电子干扰/雷达系统特点，建立了由技术层、装备层、系统层等组成的多分辨率仿真模型体系，这对体系对抗下电子干扰/雷达系统多分辨率建模具有重要指导意义。后续还需根据聚合/解聚原理，建立体系对抗下电子干扰/雷达系统多分辨率模型属性之间关联关系以及聚合解聚映射函数，在满足模型一致性要求的前提下解决动态模型的聚合与解聚问题。

[1]周华任,马亚平. 战争模拟多分辨率建模研究[J]. 系统仿真学报,2009,21(21):6833-6836.

[2]孔晨妍，邢利菊. 联合作战指挥控制仿真多分辨率建模框架[J]. 指挥信息系统与技术,2013,4(3):16-19

[3]卢宏锋,孙琰. 基于Agent的武器装备体系多分辨率建模研究[J]. 武器装备自主化,2008,27(9):12-13.

[4]罗成,柏彦奇,孙琰. 复杂系统多分辨率建模的哲学基础[J]. 科学技术与工程,2006,6(5):544-547.

[5]徐浩. 战争系统多分辨率建模应用问题研究[M]. 解放军信息工程大学,2008,12.

[6]陈建华,李刚强,傅调平. 基于多分辨率的海军作战仿真建模研究[J]. 系统仿真学报.2009,21(22):7316-7319.

[7]程旺迟,许瑞明,张最良. 多分辨率建模理论方法研究的现状与发展[J].军事运筹与系统工程,2003,(3):58-61.

[8]宋凭. 空间任务仿真中的多分辨率建模研究[M]. 中国科学院西安光学精密机械研究所博士学位论文,2003,09.

郭秀梅(1978—)，女，河北人，高级工程师，主要研究方向为系统仿真与建模技术;E-mail：15010305215@163.com

Design of the Multi-Resolution Model Architecture for Electronic Jamming/Radar System in System Confrontation

GUO Xiu-mei

(China Academy of Electronics and Information Technology, Beijing, 100041, China)

Multi-resolution modeling technology is an important way to solve the problem of complex systems modeling. According to multi-resolution modeling requirements, a multi-resolution model architecture is established for the electronic jamming/radar system in system confrontation. First of all, the principle of the multi-resolution model is described. Secondly, based on the above-mentioned principle and the characteristics of the electronic jamming/radar system in system confrontation, corresponding three-layer multi-resolution model architecture is founded. The three layers include the technical layer, the equipment layer and the system layer. Finally, an application case of the proposed multi-resolution model is demonstrated, through incorporating with a typical electronic jamming/radar simulation system in netted radar system confrontation.

System Confrontation; Electronic Jamming/Radar System; Multi-Resolution Model Architectures

10.3969/j.issn.1673-5692.2016.04.020

2016-07-07

2016-08-07

TN97

A

1673-5692(2016)04-453-04