浅论反导弹预警作战模拟仿真课程实验体系设计

　　反导预警作战模拟与仿真是综合运用各种手段，对反导预警作战环境、作战行动和作战过程进行模仿的技术、方法和活动，是反导预警理论创新与应用研究走向科学化、正规化、系统化的有效途径，也是加快反导预警体系建设和作战运用研究经济而有效的手段。

　　因此，在理论教学的基础上，开展反导预警作战实验，加强作战运用问题研究，对提升我国应对日趋复杂的空天威胁的能力具有十分重要的作用和意义。目前对反导作战理论和仿真模型的研究较多,而针对反导预警仿真实验的文献较少。为此，本文在分析反导预警作战模拟与仿真实验需求的基础上，设计了实验总体框架，对作战态势生成、模型构建和运行管理等关键技术和难点问题进行了探讨。

　　1、课程实验的体系建设原则和功能需求

　　1.1 课程实验体系建设的原则

　　反导预警作战模拟与仿真课程实验应紧紧围绕理论创新、力量建设和作战能力形成这个中心，在实验体系设计和建设中注意把握如下原则：

　　1）着眼长远发展，构建作战实验的体系框架。立足未来信息化条件下体系对抗和联合作战的需要，始终瞄准国家预警体系建设发展，构建反导预警作战模拟与仿真实验课程的整体框架，从反导预警作战体系结构、系统体系结构及技术体系结构分析入手，科学规划作战实验顶层设计，确保其总体设计的先进、科学及可持续发展。

　　2）突出作战牵引，把握作战实验的发展方向。牢固树立服务反导预警系统建设和部队作战能力提升这个宗旨，坚持以作战需求为牵引，突出作战运用研究，着眼作战理论的创新与技术水平的提升，提出合理、具体的战术技术指标，使其既有理论上的前瞻性，又有技术上的可扩展性。

　　3）坚持开放共享，发挥作战实验的军事效益。在技术基础上，充分吸纳国际上作战实验建设先进的经验和技术，注重集成性、开放性、可扩充性和互操作性，遵循便于交流合作的共同技术规范与标准，夯实合作交流的技术条件。在运作管理上，坚持“平台开放、资源共享、合作共赢”的原则，充分利用一切能够利用的人才、技术、成果资源，促进作战实验到军事应用的转化，最大限度地发挥其军事效益。

　　1.2 具体功能需求

　　1）作战环境仿真。战争与作战行动总是在一定的环境条件下进行的，环境条件对作战结果的影响很大。同样的部队在不同环境条件下执行相同的作战任务，可能会产生截然不同的结果。如果能够掌握环境的特征并善于利用环境，就能使作战行动朝着有利于自己的方向发展.在反导预警作战实验中，要准确掌握环境条件的特征及其在作战行动中的作用，并把影响作战行动的主要环境条件加以量化和体现。

　　2）目标特性仿真。目标是预警系统的作战对象，建立真实、完备的目标特性数据库是开展反导预警模拟仿真的基础。目标特性仿真要对弹道导弹目标飞行过程中各个阶段的运动特性、红外特性和电磁特性进行建模仿真。

　　3）反导预警作战过程仿真。反导预警作战全过程仿真是进行作战运用研究的关键，应对反导预警系统作战流程、情报组织和作战指挥的全过程进行仿真实验。情报组织与分发是反导预警的中心任务，其仿真主要实验反导预警情报的收集、传递、处理、识别、分发和管理等。指挥控制是反导预警作战的“神经中枢”,是反导预警系统各要素协调一致行动、发挥最大整体威力的关键，其仿真主要实验作战指挥与协同、指挥关系、指挥方法、指挥决策、效能评估等。

　　4）反导预警作战预案制定与评估。反导预警作战是基于预案的智能化自适应作战过程，预案在反导预警作战中占有十分重要的地位。预案制定与评估实验要能够基于作战想定制定预案，并对不同预案进行论证评估和选优，为战时预案选择提供依据。

　　5）反导预警战法验证。在未来战争中，电磁环境恶劣，战场态势复杂，反导预警涉及的装备和军兵种多，如何使反导预警具备与联合作战特点相适应的战略情报保障能力，形成一套完整、有效的反导预警组织指挥和保障战法，是反导预警作战模拟与仿真实验需要高度关注的问题。

　　6）反导预警作战力量部署及优化。反导预警情报的重要性和不确定性，决定了反导预警必须充分利用陆、海、空、天基的探测与侦察力量，采用联合技术标准，组成立体多层、交叉互补、相互印证的反导预警系统。为此需要开展反导预警作战力量部署实验，在战场环境模拟基础上，对反导预警力量部署的严密性、有效性、可靠性进行实验、评估和优化。

　　7）反导预警作战效能评估。作战效能评估是反导预警体系建设论证、装备发展规划和作战运用研究的重要支撑，包括装备作战能力评估和系统作战效能评估。实验基础是评估指标体系和评估模型，实验内容包括评估背景设置、评估指标选取、评估过程控制和评估结果分析等。

　　8）反导预警作战推演与训练。反导预警作战实验重要功能之一是进行系统作战运用的预实践，通过在一个集作战仿真与训练为一体、紧贴实战的实验环境中开展作战推演和指挥训练，提高学员在不同作战背景下的反导预警作战指挥能力、情况处置能力和战例分析能力。

　　9）想定拟制。“想定”是敌我双方基本态势、作战企图和作战发展情况的设想，是根据训练课题、目的、敌我编制与作战特点，结合实际地形而拟制的，用于组织和诱导战役、战术演习和作战的基本文书，其本质任务是为训练或分析的问题提供约束和前提条件。想定实验提供针对作战运用研究的作业环境和条件，是熟悉作战过程和指挥流程，进行作战运用研究的基础。实验形成的想定数据文件以想定库的形式保存起来，可以方便地加载到反导预警仿真系统上运行.

　　2、课程实验体系设计

　　2.1 体系总体框架

　　反导预警作战模拟与仿真课程实验以模拟陆、海、空、天、电多维战场环境为基础，以诸军兵种联合作战的体系对抗为背景，通过建模、仿真和综合集成，在虚拟化的数字战场环境中推演作战进程；研究反导预警力量在联合作战中的运用及其原则；熟悉反导预警系统的作战样式、指挥控制体制和程序；提出对反导预警系统的军事需求；分析论证反导预警装备作战效能等，为战略预警体系力量建设及其作战运用研究提供仿真实验和技术支持。

　　课程实验体系总体框架主要由公共技术支撑、作战要素模拟仿真和反导预警作战运用3个层次组成，如图1所示。

　　公共技术支撑公共数据环境军事地理信息平台运行控制和时间统一作战要素模拟仿真反导预警作战运用通信基础框架作战环境仿真弹道导弹目标模拟反导预警装备仿真反导预警作战过程反导预警情报传输处理仿真作战预案拟制评估兵力部署调整与优化作战效能预测与评估作战指挥推演与训练作战想定拟制图1反导预警作战模拟与仿真实验总体框架公共技术支撑平台包括公共数据环境、运行环境、通信框架和基础功能模块等。公共数据环境主要完成数据存储、数据录入和校核、数据服务、数据发布和数据分析等功能。军事地理信息平台提供统一的数字化地图、军事地形分析、军事地理信息查询、战役战术要图标绘和图上作业等功能。通信基础框架定义了整个仿真实验的通信协议和数据接口。运行控制和时间统一主要是动态管理各实验软件系统中的各个应用成员及系统的多种资源，提供统一的多种时间信号，协调各子系统（成员）之间运行一致，对训练及仿真实验过程进行全程实时控制和调整。

　　作战要素模拟仿真是对反导预警系统各作战要素进行模型构建、体系结构设计、实体仿真和功能模拟，主要涉及反导预警作战环境、目标、装备、作战过程、情报传输处理和作战保障等要素。作战环境仿真对影响作战行动和作战效果的战场环境数据进行量化和处理，构建多维战场环境，分析环境对作战行动的影响，并向其他单元（系统）发布新的综合战场环境数据。目标是作战的对象，弹道导弹目标模拟是基于战场环境和作战想定对弹道导弹运动轨迹、飞行各阶段的红外特性、电磁特性进行模拟。装备仿真主要对反导预警主要装备根据其使命任务及在作战中的作用进行功能级仿真。作战过程仿真是在环境、目标和装备仿真的基础上，以时间为轴分阶段对反导预警作战流程的动态仿真。情报传输处理仿真是对反导预警情报的收集、处理和分发进行模拟。

　　反导预警作战运用是整个课程实验体系的重点和目的之所在，是实验课的主要内容，主要包括反导预警作战预案拟制与评估、兵力部署调整与优化、作战效能预测与评估、作战指挥推演与训练、作战想定拟制等。

　　每个功能模块构成一个独立子系统，按照作战要求设置相应席位，通过调用公共支撑和要素仿真层相关单元实现自身功能，同时与本级其他子系统进行信息交互。

　　2.2 关键技术及难点

　　反导预警作战模拟与仿真实验涉及内容多、技术难度大、参考资料少，在实现过程中有诸多关键技术和难点问题需要攻克。归纳起来主要有以下3个方面：

　　1）三维可视化作战态势的生成。逼真的作战态势可为决策、分析和受训人员提供丰富的作战过程信息，在作战实验中起到反馈系统状态和辅助决策的作用。

　　反导预警作战态势需要展现出地球背景下从导弹起飞、雷达探测到拦截突防整个过程的宏观态势，使观察者能够对整个系统的实体构成、地理位置分布，攻防双方的时间空间特性有清楚直观的认识。还要展示整个攻防对抗过程的细节，包括导弹发射、级间分离、调姿分导、雷达扫描、跟踪、预报落点、地基拦截弹（GBI）发射、大气层外拦截器（EKV）分离、EKV拦截等动作，能够近距离观察每个仿真实体的三维造型，导弹轨迹、火焰、碰撞拦截、弹头命中目标后的爆炸效果等特效也要进行比较细微的表现.系统场景规模大，空间跨度远，需考虑可视化作战态势的时空一致性，实现不同坐标系之间的转换，并在不同视角之间进行切换。

　　2）实体模型的建模与验证。实体建模和模型校核、验证与确认是仿真系统实现中最为关键的一个环节。实体确定系统的组成和边界，反导预警作战仿真需要建模的实体种类多、数量大，包括弹道导弹、弹头、诱饵、红外预警卫星、天波超视距雷达、远程相控阵雷达、地基多功能雷达、GBI、EKV等多种仿真实体。模型描述实体对象的功能、属性和作战过程等，如弹道导弹模型描述导弹类型、弹道特征、发落点位置、当前坐标、飞行状态、目标特性和突防手段等；预警卫星模型描述卫星类型、在轨状态、星下点坐标、分辨率、信息传输时间和发现概率等；雷达模型描述雷达类型、工作模式、波束、脉冲、频率、作用距离和目标搜索概率等；拦截弹模型描述导弹类型、发点坐标、毁伤概率、速度、当前位置、飞行状态等.

　　3）实验运行管理与结果分析.运行管理是在仿真引擎的支持下，调用仿真实体和仿真过程模型，模拟从弹道导弹起飞到卫星预警、远程相控阵雷达和地基多功能雷达扫描、跟踪、预报落点，到作战管理中心引导GBI发射、EKV拦截，分导弹头突防等整个作战过程，实现对反导预警作战行动的模拟。采集仿真过程中的相关数据，调用分析评估模型，利用分类统计、显着性分析、相关性分析、灵敏度分析等方法对实验结果进行综合分析，对比实验结果与预先设定指标之间的差异，分析是否满足作战需求及影响因素，调整输入参数进行下次实验。

　　3、结束语

　　反导预警系统建设具有投入巨大、技术复杂、保障消耗大等特点，随着装备的迅速发展，反导预警作战运用问题成为摆在我们面前的重大挑战。在反导预警作战模拟与仿真基础理论、基本模型和技术方法等理论教学的基础上，构建人才培养的“预实践”平台，开展反导预警作战实验，既是对理论教学的深化和应用，同时可以解决反导预警人才培训中实装少、教学手段单一、实战经验不足等制约人才提高的瓶颈问题，提高人才培养的质量和效益。