分布交互仿真和电子战

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1、分布交互仿真和电子战引　言　　仿真技术是美国国防部公布的二十二项关键技术之一，并且列为国防科技七大牵引技术之一，在现代国防及相关领域中具有重要意义。其中，分布交互仿真(DIS)和DIS中的电子战仿真又成为研究者关注的重点之一。　　DIS通过实时交换协议数据单元(PDU)及相关操作环境(如领地、海洋、大气、太空等)的信息，为分布应用创造一个完备的虚拟环境。每个分布应用独立仿真虚拟环境中的一个或多个实体的活动。分布应用通过网络连接传输PDU，向其他分布应用报告本方实体的性质和活动。DIS越来越受到人们的重视，

2、ProceedingsofIEEE专门于1995年8月为之出了一期专刊［1］。　　目前，DIS对一般的武器仿真业已构建了较完备的体系，但对电子战仿真尚处于待成熟阶段。　　电子战［2］是实施攻击的有源系统和受保护的防御系统之间的战争，它保护已方军队免遭攻击，阻止敌方获得信息，并窃听和破坏其语音通信和数据链。电子战设备利用大多数的外在电磁频谱，红外、激光也成为研制的对象。电子战包括三种基本类型，即电子支援措施(ESM)、电子干扰(ECM)和电子反干扰(ECCM)。　　下文，我们将较深入地探讨如何运用DIS原则

3、来仿真电子战，并介绍电子战仿真的一个实例——美国IST(InstituteforSimulation)的DER(DistributedEmissionRegeneration)。1　DIS仿真电子战　　研究DIS如何仿真电子战，除对电子战进行分析外，还必须知道，DIS具有哪些关键技术，以便应用这些关键技术的原则来设计电子战仿真。1.1　DIS关键技术及其环境研究　　DIS实现中有三大关键技术［3］，即网络技术、支撑环境技术、组织和管理。其中，网络技术是实现DIS的基础，支撑环境技术是DIS的核心，组织和管

4、理是完善DIS的保证。　　DIS环境［4］的功能需求表达了环境所应实现的功能，包括：分布(节点自治性)；交互(相互影响)；实时并发；信息支持(信息的正确传输、正确转换)；友好的人机界面等。DIS环境的设计原则显示了环境的设计思想和结构方案，包括：采用对象事件结构(对象通过事件交互作用，事件对对象产生影响)；仿真节点的自治性；信息传递的真实性；只传递状态变化信息；采用预估算法；采用协议转换；采用通讯标准等。1.2　DIS中电子战仿真的复杂性　　从上文的电子战简介中可以知道，电子战仿真是非常复杂的。　　电子战

5、仿真环境往往包括巨大的空间和大量的电磁发射源。由于电子战对象的特殊性，其空间范围比其他常规战斗要宽广的多；同时，在某特定空间范围内，各种可能的电磁发射源也比其他事物要复杂的多，因为，任何较大型的先进武器或武器载体上，都可能有许多个电磁发射源。　　这样，电子战模拟需要有相当庞大的计算量。电子战的反应时间一般是很短的，在很短的时间内模拟大量的事件，对计算量就提出了很苛刻的要求。同时，也将要求电子战仿真所传递的信息是非常大的，对通信提出了严格的要求。1.3　DIS如何仿真电子战　　DIS应用其关键技术仿真电子战

6、，其中，网络技术和支撑环境技术具有和电子战复杂性相关的特殊要求，就是，如何尽可能降低电子战仿真所需的通信量和计算复杂度。　　首先，DIS可以采取不同标准，即高保真度或低保真度仿真的办法。高保真度仿真情况下，需要更多的参数信息，因而通讯量更大，计算更复杂。而低保真度仿真情况下，就可以比较粗略仿真电子战，通讯量和计算复杂度都可以得到节省。　　其次，DIS在电子战仿真的接收端放置了过滤检测器，如图1所示。在接收到发射PDU和实体状态PDU时(该两个PDU是电子战仿真发送信息所需的，其具体PDU结构参见［5］)，

7、接收端并不兼收并蓄，而是先用一个过滤检测器检测传输信息，如果检测通过，方才将信息进一步往下一模块传输。这样，接收端可以将大量无用信息排除在主功能模块之外，大大节省计算量。图1　电子战仿真的接收功能示意图　　第三，DIS还应用了一般的“以空间换取时间”的原则。即，事先将大量信息以数据库的形式保存起来，在信号重建时，并不重新通过计算获取信息，而是仅仅在数据库中查询就可以了。目前技术发展使得存贮器的成本很低，因此，该原则被大量使用。2　电子战仿真实例　　我们通过介绍电子战仿真的一个实例，即美国IST的DER［5

8、］，了解目前DIS仿真电子战已做的工作，并体会DIS如何应用其原则和技术仿真电子战。2.1　DER　　DER定义了DIS中的电子战，它仍然依照DIS的六层基本结构概念构建［6］。参与通讯的信息为发射系统和发射基本特征参数的描述。DER采取了不同保真度的处理方式。对低保真度仿真，仅需知道发射器的位置，来决定发生器和接收器之间的距离，从而判断发生器是否在预定义的有效距离的，以及两者是否兼容。对高保真度仿真，则需额外知道特殊参数，方