在浩瀚的宇宙中,有一种物质,看不见、摸不着,但它却可以承载亿万信息穿梭于地球的每一个角落,这就是电磁波。别以为它“取之不尽,用之不竭”,当电磁波按照频率或波长分段排列形成电磁频谱,就成为对经济和军事具有极高价值的稀缺资源。
解放军总参电磁频谱管理中心仿真室科研团队,用艰辛的探索和钻研,驱散“电磁迷雾”,使有限的频谱资源发挥了无限的作用,让三军用频武器装备“耳聪目明”,让国防建设和经济发展在“电磁大道”上并驾齐驱。
让信息化装备耳聪目明
“这些年来,由于科学技术迅猛发展,各种新型尖端武器装备和民用通讯设施不断涌现,电磁环境日益复杂,导致设备之间、系统之间在不同程度上出现自扰、互扰问题,制约了各种用频武器装备作战效能的正常发挥。外军甚至发生过武器用频冲突造成‘自残’的惨祸。”电磁频谱管理中心副主任姜华告诉记者。
本世纪初,该室科研人员在跟踪研究世界近几场高技术局部战争过程中发现,西方军事强国在战争开始前的很长时间,就已经采用计算机模拟仿真手段,对战场用频情况进行反复推演,确保了战时各种用频装备有机兼容、高效运转。
许多军事专家预言:“未来战争,谁善于控制、驾驭和运用电磁频谱,谁就能赢得战场主动权。”甚至有人宣称:“21世纪将是频谱战的时代。”
上世纪初,仿真室团队在京郊“安营扎寨”,从零开始,推动建成了国内一流的频谱兼容性综合测试分析平台,奠定了频管仿真的硬件基础,迈出了我军频管仿真建设关键性的第一步,这一开创性成果获得军队科技进步一等奖。
单一系统装备可以做“CT扫描”,然而信息化战争是体系与体系的对抗,涉及到陆海天空等多类用频武器系统。能不能把三军用频武器装备的电磁频谱特性像“拔丝抽茧”一样“提取”出来,放在计算机上,运用数字仿真技术进行用频模拟推演呢?仿真室团队又一次向新课题发起了冲锋。
他们从频管数字仿真的基本概念入手,深入几十个不同类型单位调研,研究频管与数字仿真怎样结合、采用什么样的关键技术、体系框架如何搭建等关键问题,进行典型实验验证,形成近百万字的论证报告。经过3年的艰辛探索,终于将数字仿真技术引入频管分析领域,将大量典型主战装备用频特性“数字化”,成功地把成体系的武器装备“装”进了方寸屏幕,初步搭建了全军第一家频管数字仿真平台,推动我军频管仿真手段实现了第二次跨越。
近年来,为了推动频管仿真更加准确可信、更加贴近实战,他们又瞄准技术前沿,向频管仿真的下一个高地——半实物频管仿真系统发起新的冲锋,力求充分发挥数字仿真和实装检测技术“一加一大于二”的融合优势,努力实现我军频管仿真手段的第三次跨越。
记者看到,在具有国际一流水平的总参某电磁频谱管理中心电磁兼容检测实验室外,停满了不同型号的新型通信指挥车辆装备,它们像整装待发的战士一样,列队等待着通过“体检”,拿到可以定型生产走向战场的“准生证”。
“仿真室频谱兼容性综合测试分析平台就像一台CT扫描仪,可以对用频武器装备的频谱参数等几十项指标进行精细‘体检’,确保从这里走出去的武器装备‘耳聪目明’征战沙场。”姜华说。
让有限资源发挥无限作用
无人机展翅蓝天、“神十”平安回家、北斗和4G握手言欢……很多万众瞩目的科研成就背后,都离不开仿真室的默默奉献。
几年前,如果同一空域多架无人机同时上天,很容易出现失联失控的现象。仿真室技术人员分析判定:这是因为无人机参数设计不合理,导致了各个机型之间存在自扰互扰,就像风筝线互相缠绕打结一样。博士毕业刚满2年的周宁带领4名80后技术人员,经历8次联调联试,6480余次试验,终于用162张图表、203148组数据,为无人机铺设出一条条“数据航道”。
2013年6月8日,“神十”发射在即,安装在控制中心大楼楼顶,负责接收着陆场搜救直升机定位信号的北斗系统,却被不明信号侵占干扰,信息无法回传。仿真室临危受命,承担起查扰排障重任,终于赶在“神十”发射窗口时间到达前,确定了干扰信号来源。
“电波大道”上,“交通事故”在所难免。军队和地方的两大重点工程,北斗和4G也曾一度陷入相互干扰的窘境。“电磁频谱不仅资源稀缺而且军地共用,我们的职责就是通过特定方法手段,让军地可以各行其道。”仿真室工程师赵华维说。
2012年,我国在东部沿海启动大型风电建设项目。但是,风电场占地面积广,风电机尺寸巨大,对周边电磁环境有较大影响,尤其对雷达装备的探测性能产生潜在威胁,容易引发军情误判、错判。仿真室技术人员运用电磁仿真技术,就风电场对雷达装备作战效能影响进行精细化分析,拿出了全军第一份相关评估报告,为3个大型风电场精准选址提供了科学依据,促使一批利国利民的风电项目顺利上马。
2012年5月,国家级科研专项民航空地宽带通信系统取得重大突破,一旦投入使用,在飞机上打电话、视频聊天将成为现实。
但有关部门审核时发现,承载该系统的电波“高速公路”上,已经“奔跑”着军地多种重要信息系统。一旦宽带无线航空通信系统投入使用,不仅与军用系统相互干扰,还直接对国土防空和飞行安全带来重大隐患。
工程师张雷鸣、简盈等人组成的课题组,白天在机场、实验室开展测试,晚上挑灯夜战论证分析,提出了“拉长时域、放大细节”的思路,终于使难题迎刃而解。他们乘胜前进,先后突破了搭建实测环境不易、高速跳频信号用频兼容分析难等10多项关键技术,成功为民航空地宽带通信系统开辟了一条通道,保障了军地共享共用。
多年来,仿真室官兵在国家安全与经济发展的两难抉择中,积极探寻军民深度融合之道,努力做到“鱼”和“熊掌”可以兼得。