對電子戰(zhàn)系統(tǒng)的終極測試其實就一個，就是它與強大的對手（如有源電掃相控陣雷達）交戰(zhàn)時的實際表現(xiàn)。為了確保能夠應(yīng)對這些威脅，就必須在電子戰(zhàn)系統(tǒng)的不同研發(fā)階段對其進行高精度的測試。隨著射頻與數(shù)字技術(shù)的進步，評估電子戰(zhàn)系統(tǒng)性能的測試設(shè)施越來越先進，所創(chuàng)建的威脅場景也越來越復(fù)雜。

當(dāng)前，美國國防部高度重視提高威脅仿真能力。美軍認為，俄羅斯、中國、伊朗及其他國家都采購和開發(fā)了以前只有美國及其盟國才擁有的傳感器－射手網(wǎng)絡(luò)和遠程精確制導(dǎo)彈藥，導(dǎo)致西方國家過去三十年間的電子戰(zhàn)優(yōu)勢急劇消褪。美國國防部必須改進電子戰(zhàn)系統(tǒng)，提升電子戰(zhàn)能力，而這比過去要更加困難了。

要開發(fā)新一代電子戰(zhàn)技術(shù)，在包含各種敵方（紅色）輻射源、友方（藍色）系統(tǒng)、商業(yè)與政府信號的真實電磁環(huán)境中對這些技術(shù)進行測試是必不可少的。測試環(huán)境越真實、越早將電子戰(zhàn)系統(tǒng)暴露在復(fù)雜威脅場景中，對后續(xù)的開發(fā)就越有利。要獲得這樣的逼真度，測試與評估過程中所使用的信號環(huán)境就必須能高度表征系統(tǒng)服役時遇到的真實環(huán)境。換句話說，有效的威脅模擬器創(chuàng)建的信號環(huán)境應(yīng)當(dāng)包含：所有時刻、所有射頻輻射源的位置與距離，以及所有在戰(zhàn)場上不斷移動的輻射源及其幅度、相位、頻率的變化。這是一項十分艱巨的任務(wù)。

自第一臺模擬器問世以來，電子戰(zhàn)仿真界一直在努力跟上威脅的發(fā)展。目前，由于現(xiàn)代雷達工作模式變化能力的發(fā)展，要評估電子戰(zhàn)系統(tǒng)在每一種場景下的性能是極其困難的。因為有源電掃相控陣雷達可以在瞬間同時改變其許多特性，所以電子戰(zhàn)系統(tǒng)必須應(yīng)對的雷達工作模式數(shù)量也就無法確定。正如電子戰(zhàn)資深專家Robert Andrews博士所說的那樣：“有N個威脅場景，但我們不知道N是多少。”

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完整地表征這些雷達的特性就需要其性能數(shù)據(jù)。但是，由于新型雷達從未在戰(zhàn)爭中應(yīng)用，搜集這些數(shù)據(jù)的機會很少。因此，在沒有實際戰(zhàn)斗的情況下，搜集敵雷達數(shù)據(jù)的過程即變?yōu)橐S時隨地抓取碎片信息。總之，只有當(dāng)敵系統(tǒng)完全投入到實際沖突中時，才有可能知道挫敗它所需要的一切，但對作戰(zhàn)人員而言那已經(jīng)太晚了。

Andrews博士說：“測試評估人員必須對雷達進行仿真，但需要有數(shù)據(jù)才行。然而，雷達的工作狀態(tài)在不斷變化，一會兒采用邊掃描邊跟蹤模式，一會兒又變?yōu)樗阉骰蚱渌Ｊ健？赡苡龅降膱鼍皵?shù)幾乎是無限的，模擬它們的唯一方法是記錄下某些信息。-”

需要注意的是，即使有一些未知情況，創(chuàng)建至少能合理地代表可能遇到的作戰(zhàn)場景是確實可行的。因此，電子戰(zhàn)界依靠各種數(shù)字式模擬仿真工具來實現(xiàn)相關(guān)功能。

電子戰(zhàn)仿真目前只是少數(shù)幾家公司參與的領(lǐng)域，市場上的主要產(chǎn)品有三個：諾斯羅普·格魯曼公司的電磁戰(zhàn)斗環(huán)境模擬器（CEESIM）、EWST公司的RSS 8000以及德事隆（Textron）公司的A2PATS。在美國，CEESIM和A2PATS幾乎占據(jù)了整個市場，EWST公司則在歐洲、亞洲和其他地區(qū)擁有大量業(yè)務(wù)。自1980年代面世（并不斷升級）以來，CEESIM在美國和歐洲擁有龐大的客戶群。2000年代末，德事隆公司的A2PATS進入市場。---這種壟斷狀態(tài)很可能還會持續(xù)下去，因為進入這一市場的門檻很高，需要付出極大的資金與時間成本。

美國愛德華茲空軍基地的貝尼菲爾德微波暗室利用CEESIM生成復(fù)雜電磁環(huán)境，以評估安裝在飛機上的電子戰(zhàn)系統(tǒng)的性能。

CEESIM

CEESIM是最早出現(xiàn)的且使用最廣泛的模擬器，多年來隨著技術(shù)的進步不斷發(fā)展，以滿足新的需求。該模擬器曾經(jīng)是使用專用處理器和模擬信號產(chǎn)生器的硬件驅(qū)動系統(tǒng)，現(xiàn)在則變成利用商用現(xiàn)貨處理及數(shù)字信號處理部件的軟件定義、硬件使能系統(tǒng)。CEESIM目前能激勵更多的孔徑，并單獨或組合利用幅度調(diào)制、相對相位調(diào)制、到達時間調(diào)制來實現(xiàn)傳感器/接收機的測向能力。

-諾格公司地面與航電C4ISR部主管Joe Downie明確表示：“傳感器正在從聯(lián)合系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘧V多功能系統(tǒng)，比如組合了雷達與電子攻擊功能的單一系統(tǒng)。包含有通信、導(dǎo)航、識別、數(shù)據(jù)鏈、導(dǎo)彈告警及其他能力的綜合傳感器系統(tǒng)也即將出現(xiàn)。要測試這些系統(tǒng)，就需要一個能生成整個電磁頻譜環(huán)境的綜合控制層和多譜模擬器。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，我們正在擴展CEESIM的調(diào)制能力以解決全頻譜問題，同時開發(fā)一種仿真控制體系結(jié)構(gòu)以集成包括紅外/光電場景生成器的一組模擬器。我們還在開發(fā)閉環(huán)能力，為認知干擾功能的測試提供支持。”

CEESIM最新的一個變化就是采用了先進脈沖發(fā)生器，現(xiàn)在它是一個基于直接數(shù)字合成技術(shù)的集成微波組件，早期型號則集成了多個分立的射頻元件。相比于早期型號，-集成微波組件更適用于測試需要高保真模擬到達時差（TDOA）的先進傳感器。-總的來說，CEESIM正在從定制設(shè)計數(shù)字卡轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎蒙逃矛F(xiàn)貨解決方案，降低了系統(tǒng)的初始成本以及其整個壽命周期的成本。

CEESIM的其他新變化還有：具備2D和3D可視化功能，能顯示威脅致命范圍、天線方向和平臺信息，以提供全面的態(tài)勢感知。此外，該模擬器還增加了直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)的功能以加快威脅模型的構(gòu)建過程，并且提供了數(shù)據(jù)源可追溯能力。

2018年初，美國海軍空戰(zhàn)中心武器部接收了一套新型CEESIM，為F-35戰(zhàn)斗機ASQ-239電子戰(zhàn)系統(tǒng)測試提供支持。美國政府與工業(yè)部門測試ASQ-239的四個站點都在使用CEESIM。

A2PATS

正如德事隆公司所描述的那樣，A2PATS是從一張“白紙”開始創(chuàng)建的，而不是依靠現(xiàn)在的射頻、數(shù)字與軟件技術(shù)，其體系結(jié)構(gòu)在許多方面都不同于CEESIM或RSS 8000解決方案。A2PATS建立在一個幾乎完全數(shù)字化的直接端口架構(gòu)之上。德事隆公司高級業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Gary Cox表示：“我們意識到，如果我們能用數(shù)學(xué)方法完成整個仿真，然后將其轉(zhuǎn)化為射頻，我們就能在應(yīng)對即將出現(xiàn)的先進技術(shù)時占據(jù)更加有利的地位。”-

德事隆公司的成就之一就是消除了創(chuàng)建模擬器所需要的大部分射頻硬件，所采用的是在概念上類似于有源電掃相控陣雷達在陣元級實現(xiàn)射頻功率與控制功能的方法。確切地說，傳統(tǒng)的方法是將通用射頻源接入多個端口，對來自射頻信號發(fā)生器的模擬信號進行數(shù)字化，對其波形進行多種方式的修改，并通過每個端口的移相器將其重新轉(zhuǎn)換成模擬形式。--德事隆公司則是將數(shù)字化過程前推到天線陣元級。該公司利用直接數(shù)字合成器（DDS）的快速調(diào)諧功能開發(fā)了基于寬帶DDS的合成激勵器。DDS能以數(shù)字方式在相位、幅度和時間上對信號進行調(diào)制，而且沒有交叉耦合和幅度變化，同時不產(chǎn)生相移。

通過專用信號源在每個天線陣單元上產(chǎn)生信號，這種“直接端口”方法提供了數(shù)字式脈沖描述字（PDW），這些PDW確定了到達陣元的每個脈沖的特性。該方法還能使一個信號發(fā)生器產(chǎn)生多個連續(xù)波與脈沖威脅信號。

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A2PATS為挪威、意大利等許多F-35國際客戶提供支持。

A2PATS還解決了在創(chuàng)建和維護模擬器時的相位與功率對準(zhǔn)問題，這也是通過將模數(shù)轉(zhuǎn)換過程放置在射頻輸出附近來實現(xiàn)的，不僅減少了射頻與微波器件的數(shù)量，而且消除了寄生響應(yīng)。這種對準(zhǔn)能力嵌入在系統(tǒng)中，以約每秒一次的頻次測量和消除寄生響應(yīng)。

新一代SSI剛剛發(fā)布，工作頻率500Hz～40GHz，瞬時帶寬500MHz，調(diào)諧速度更快，頻譜性能更好，雜散與諧波抑制為-70dB。最重要的是它可以同時生成雷達與通信威脅，這是向?qū)㈦娮討?zhàn)與通信模擬器集成到單一系統(tǒng)中邁出的第一步。

RSS 8000

早在1980年代，EWST公司的RSS8000威脅模擬器就作為一個電磁頻譜測試系統(tǒng)投入應(yīng)用，并不斷發(fā)展成為今天的模擬器。該公司電子戰(zhàn)產(chǎn)品經(jīng)理Mike Barton說：“2000年，我們在模擬器開發(fā)規(guī)模、射頻能力和輻射源復(fù)雜性方面取得了重大進步。”

RSS8000是一個能提供動態(tài)平臺場景與靜態(tài)輻射源情況的復(fù)雜系統(tǒng)，具有輻射源生成和接收機天線建模等多種能力，可以直接耦合到測向接收機。該威脅模擬器是通過在目標(biāo)系統(tǒng)之間動態(tài)地分配射頻源來適應(yīng)包含多個測試系統(tǒng)的環(huán)境的。

因此，RSS8000能夠作為一個多通道模擬器運行，既可以作為一個單一系統(tǒng)——所有測試系統(tǒng)均暴露在一個通用場景中；也可以作為一組獨立的并行模擬器——分別對測試系統(tǒng)進行測試。RSS8000的頻率覆蓋范圍為50MHz～40GHz，分辨率為100kHz，瞬時帶寬為1GHz，動態(tài)范圍大于100dB，寄生與諧波抑制大于60dBc。

目前，EWST公司正在著力解決模擬系統(tǒng)長期存在的用戶界面問題。該公司銷售主管Steve Pilling說：“由于軍人要不斷輪換，系統(tǒng)要簡單易用是非常重要的。點擊20下鼠標(biāo)才能模擬一個威脅是完全無法接受的，必須將其簡化為幾次單擊即可完成任務(wù)，而不是向用戶顯示應(yīng)該放在后臺執(zhí)行的那些功能。我們正在努力開發(fā)復(fù)雜的輻射源與場景。”

EWST公司的客戶通常不同于美國的客戶。美國客戶要求能夠評估飛行員可能會遇到的最糟糕場景，但成本則極大地超出了其他國家政府的承受能力。Pilling說：“我們發(fā)現(xiàn)80%的人并不需要復(fù)制可能看到的所有場景，大多數(shù)時候他們實際上只對一個威脅感興趣。我們認為，一個系統(tǒng)在后期能以最低的成本進行擴展、而不是一開始就花費500萬美元卻只使用其5%的功能更重要。”-

EWST公司產(chǎn)品經(jīng)理Mike Barton說：“人們對模擬器的實際需求令人困惑，由于這是一個復(fù)雜問題，所以他們認為需要有一個大型的復(fù)雜場景生成器才能解決問題。我們要做的是使人們的愿望與其真實的需求和支付能力相匹配”。比如，市場上100%的模擬器位于2～18GHz頻率范圍（EWST公司研制的模擬器幾乎全位于這一頻率覆蓋范圍），60%的模擬器位于500MHz或100MHz頻率范圍，30%的模擬器位于18～40GHz頻率范圍。-

NEWEG

美國海軍的“電子戰(zhàn)環(huán)境產(chǎn)生器”（NEWEG）項目將會推動下一代仿真系統(tǒng)的發(fā)展。這是由美國國防部主導(dǎo)開發(fā)的基于運動的綜合射頻接收、發(fā)射與分析子系統(tǒng)，目標(biāo)是構(gòu)建保真度更高的測試與評估環(huán)境。為了提高70MHz-40GHz頻率范圍的威脅仿真能力，NEWEG采用標(biāo)準(zhǔn)的單一數(shù)據(jù)庫格式，將脈沖描述字而不僅僅是參數(shù)數(shù)據(jù)注入系統(tǒng)。這是一個模塊化、可縮放、開放式體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，將采用幅度、相位、多普勒和到達時差數(shù)據(jù)來提供保真度更高的威脅場景。--

顯然，NEWEG項目解決了當(dāng)前存在的脈沖描述字格式過多這一問題。由于這些格式互不兼容，如果團隊之間相互希望使用對方所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)，就必須在格式之間進行繁復(fù)的轉(zhuǎn)換。為了解決這一問題，NEWEG將為美國海軍綜合戰(zhàn)場模擬與測試部提供一個單一標(biāo)準(zhǔn)。-

在NEWEG項目中，諾格公司提供射頻信號產(chǎn)生組件，Syracuse研究公司負責(zé)數(shù)字信號產(chǎn)生組件，德事隆公司和EWST公司也參與了相關(guān)開發(fā)工作。“五眼”國家將是NEWEG項目的最初用戶，但是，隨著美國海軍在全球范圍內(nèi)推廣這一標(biāo)準(zhǔn)，而且最終它會成為唯一標(biāo)準(zhǔn)，其它西方國家無疑也會受益。當(dāng)然，NEWEG只會提供給美國及其選定的其它國家。

NEWEG將會用于儀器測試的所有階段，從硬件在回路的實驗室到安裝型系統(tǒng)測試設(shè)施和露天靶場。全套NEWEG系統(tǒng)將部署在位于美國馬里蘭州帕圖森特河的海軍航空站、加利福尼亞州穆古角的電子作戰(zhàn)系統(tǒng)評估實驗室以及愛德華茲空軍基地的貝尼菲爾德微波暗室。

未來挑戰(zhàn)

電子戰(zhàn)仿真的未來發(fā)展趨勢是非常明確的。過去十年，模數(shù)變換器和數(shù)模變換器的采樣速率、動態(tài)范圍、分辨率及其他關(guān)鍵指標(biāo)都在逐年提高，這就使在天線陣元附近實現(xiàn)模擬波形的數(shù)字化成為可能，從而對射頻與微波系統(tǒng)（包括電子戰(zhàn)系統(tǒng)及其模擬器）產(chǎn)生了深遠的影響。此外，仿真領(lǐng)域很快就會采用NEWEG的單一數(shù)據(jù)庫格式，因為它可以實現(xiàn)更高的保真度、淘汰專有數(shù)據(jù)庫格式，并且簡化仿真環(huán)境。

目前，電子戰(zhàn)仿真系統(tǒng)面臨的一個問題就是：未來要產(chǎn)生且必須保留的脈沖數(shù)高達數(shù)百萬個，這是一個十分艱巨的任務(wù)。根據(jù)經(jīng)驗，鎖相振蕩器的頻率切換時間約為1微秒，這是鎖相振蕩器重新調(diào)諧所需的時間，因此不同頻率的脈沖之間必然存在有間隙。脈沖的頻率切換時間最快為1微秒。例如，德事隆公司研制的直接數(shù)字合成器具有極快的調(diào)諧速度，能在十分之一納秒的時間內(nèi)產(chǎn)生波形，極大地縮短了脈沖頻率切換時間，而且在指定時間內(nèi)能產(chǎn)生更多的脈沖。此外，隨著脈沖密度增大，漏掉脈沖的可能性也在增大，但可以通過提高調(diào)諧速度來緩解這一問題。-

其他挑戰(zhàn)還有：射頻、微波、毫米波以及光電模擬器的綜合一體化，以及協(xié)同與認知電子戰(zhàn)，對模擬器和已部署的系統(tǒng)來說這些都是十分棘手的問題。

隨著協(xié)同電子戰(zhàn)與認知電子戰(zhàn)概念出現(xiàn)，模擬器需要描述的作戰(zhàn)環(huán)境的復(fù)雜性也在成指數(shù)倍增加。協(xié)同電子戰(zhàn)要求平臺、軍隊和盟友協(xié)同工作，控制并支配電磁頻譜。德事隆公司高級業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Gary Cox認為，需要一個能夠測試到達時差系統(tǒng)的開環(huán)、硬件在回路的實驗室環(huán)境。它必須具備360度的到達角、精確的到達時差定時以及同時激勵多個電子戰(zhàn)系統(tǒng)的能力----。

認知電子戰(zhàn)可以說是電子戰(zhàn)的“圣杯”，它能迅速分析威脅場景并對其做出反應(yīng)，而且可在由多個傳感器源提供數(shù)據(jù)的協(xié)作環(huán)境中完成這一任務(wù)。認知電子戰(zhàn)依賴于新興的人工智能技術(shù)，雖然人工智能的能力正以前所未有的速度不斷增長，但目前還遠未達到足夠可信的程度。而且人工智能做出的錯誤決定往往是人類能夠立即回答的問題，這就帶來了一個問題，即人工智能怎樣在自主電子戰(zhàn)系統(tǒng)中發(fā)揮作用。

對仿真界來說，人工智能提供了巨大的潛力。例如，人工智能提供了創(chuàng)建新型對抗技術(shù)的可能性，并且可以很快應(yīng)用于模擬器。此外，人工智能還能將新型對抗措施分發(fā)給特定的電子戰(zhàn)系統(tǒng)，無論這些電子戰(zhàn)系統(tǒng)位于附近的武器系統(tǒng)上還是全球各地。目前，開發(fā)對抗技術(shù)需要耗費好幾個月時間，但某些情況下利用人工智能技術(shù)可在很短時間內(nèi)達成這一目標(biāo)，這是一個巨大的突破。人工智能在-模擬器中也占有一席之地，有助于通過近實時地創(chuàng)建場景與復(fù)雜輻射源使模擬器更加逼真。

目前，人工智能開始廣泛滲入美國國防部的科技項目，如DARPA的“射頻機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)”項目，目的是將機器學(xué)習(xí)應(yīng)用于雷達、信號情報、電子戰(zhàn)和通信等射頻系統(tǒng)。該項目將分階段完成射頻指紋識別、頻譜感知，并最終實現(xiàn)自主射頻系統(tǒng)配置。從國家安全的角度來看，美國必定會高速推動人工智能的發(fā)展。