1.8 装甲车辆电磁兼容技术的发展

未来战场使用军用辐射体（如脉冲源、雷达、通信设备、导航设备等）的辐射功率越来越大，频谱逐渐拓宽，装备量逐步增加，这使战场的电磁环境日趋复杂。而电子战系统的广泛应用和电磁脉冲武器的出现，加上雷电、静电等自然电磁源，使有限的战场空间的电磁环境变得更加恶劣。复杂多变的外部电磁环境将对电子设备构成严重影响，使装甲车辆的生存和工作电磁环境变得越来越复杂和恶劣。

战场制信息权成为数字化部队建立后新的战斗力要素，促成了一种“创新的、以火力为基础的诸兵种合成战术”。美国陆军在C3I系统试验后认为，21世纪部队的作战思想将是“以情报信息发现目标，以火力战杀伤目标，以机动战最终完成作战”。2001年6月，美国陆军颁发了新版《作战纲要》，将原纲要中的战斗力四要素（火力、机动、防护、指挥）发展为五要素，即信息、火力、机动、防护、指挥。

“制信息权”成为数字化部队首要的战斗力要素，数字化战场是以网络为中心的战场，它区别于传统的以平台为中心的战场。与此相应，数字化部队的作战指挥特点将由以往的“以计划为中心”转向“以战场行动为中心”。数字信息技术的作战平台是随着军事信息化建设而出现的一种新型部队，它是指装备数字信息技术的作战平台和C3I系统，在各级指挥层次之间、各军（兵）种武器平台和勤务平台之间、各种C3I系统之间实现近实时战场信息共享，并以适应于数字技术的部队编制、官兵训练方法所组建的部队。

我国未来数字化部队的建设与传统部队最大的不同在于C3I方面，其装备的特点主要表现在战场指挥控制系统的构建上。未来战场的数字化指控系统将由计算机、软件、定位导航设备和通信接口等硬件和指控软件组成，它将提供传统部队无法实现的态势感知能力和指挥控制能力，将坦克、战车、火炮、直升机以及单兵、战术作战中心和后勤部队的各个平台通过战术互联网连成一体。

战术互联网基本上是一个基于路由器的通信网（图1-10）。战术互联网主要有两个功能：通用战场景象和通用操作环境。前者通过战术互联网将所有的武器系统联结在一起，将所有系统的信息组织成一幅共享的战场态势图，从联合作战司令部到武器射击分队的每个单元都可以看到相应的战场态势；后者通过统一的、标准的编码语言建立通用操作环境，构成各种系统之间信息互联与共享的基础。侦察与监视设备也将是数字化机步师的重要装备，例如美国的JSTARS系统，能将敌纵深地域内地面和空中目标的位置数据实时传送给地面站和空中的攻击飞机，指挥、引导火力攻击。其机载雷达的工作范围为150 km×180 km，最大可达512 km×512 km。

未来的数字化部队建设发展的重要方向是在武器系统上加装信息接口，即在部队的各种战斗、战斗支援、战斗勤务支援平台上同步“插入”数字化信息技术，从而提升整个部队的作战能力，全面提高其信息的获取、处理、分发、共享和抗干扰等能力。如未来的主战坦克、步兵战车、自行火炮、无人系统、直升机等典型主战装备上都将配备车载计算机、乘员用战术显示器、车载卫星导航/惯性导航仪、数字电台、远红外热成像瞄准镜、1553 B数据总线、指挥与控制软件等，从而实现战场态势感知及信息互联互通，形成网络化的协同作战能力，实现作战要素的优势互补、战场空间上的相互照应、作战时间上的紧密衔接、作战行动间的密切配合和作战效果的充分利用。

1.8.1 目前存在的问题

随着陆军装备体系化、信息化建设的不断发展，装甲车辆以多功能、智能化为特征的新型武器控制技术，以模块化、网络化为特征的一体化综合电子信息技术，以主动拦截、光电对抗为特征的多维广谱综合防御技术，以机电复合传动、主动悬挂系统为特征的先进动力推进技术，使陆军平台自动控制系统的复杂度和比重越来越大，对电磁信息的依赖性也越来越强。系统面临的电磁环境越来越恶劣，特别是系统内电磁环境较“三代”装备有质的变化，其内部的自兼容问题非常突出。如果按照传统的设计控制方法开展电磁兼容工作，很难掌握问题的实质，更谈不上从根本上解决问题。

由于传统方法的束缚，目前多数人对电磁兼容的理解和常规做法是标准导向法，即电磁兼容设计目标通常以标准为导向，主要解决的问题还是部件的电磁兼容设计，很少考虑实际应用环境，而且电磁兼容标准大多集中在设备层次的性能考察，这种做法带来一些负面影响：

（1）研制工作的目的仅是通过相关国军标电磁兼容试验，忽略了标准测试覆盖不到的电磁兼容问题。

（2）缺乏顶层设计规划，产品的电磁兼容设计大多局限在设备层面，而且常用整改来代替设计，忽略整体的匹配设计和设计约束。

（3）试验考核缺乏量化评价方法，仅依据标准对各类车辆采用“一刀切”的要求不合理，需针对装备任务使命与关键程度划分等级，量化评价。

战场电磁环境是一个复杂的综合环境，如何构建模拟装置，合理地反映装备的电磁效应和战场环境适应性是当前的一个难点。

针对新一代装备的技术需求，目前在电磁兼容方面基本没有标准可依，GJB 151这类标准作为产品最终验证有一定参考意义，但是用于新一代产品的研制开发和解决特有的电磁干扰问题是远远不够的。目前面临的主要的电磁兼容难题可以从深度和广度两方面分析：

从广度上的拓展——系统面临的主要电磁兼容问题基本都是现行标准之外产品开发过程面临的其他电磁兼容问题：

（1）射频孔径通信系统功能和接收灵敏度在各种实际使用条件下，面临各种电磁环境的影响，其功能丧失、灵敏度大幅降低，在设计之初应该综合考虑。

（2）新一代装甲车辆将使用大量的大功率设备，系统内部的强电磁干扰信号增加，光机电热相互作用产生复杂的电磁干扰，使整车的动态性能受到严重干扰，将出现各种失常现象和故障。

（3）新一代装甲车辆的各系统广泛应用新型电子技术，功能的高度集成及控制能力的需求带来新的电磁干扰问题，以及现行标准没有明确定义的电磁干扰现象对系统的影响。

（4）产品集成过程中和集成后（特别是高能武器和混合动力系统的集成），整车电源系统对整车电网品质的影响，及共地系统带来的车体地电位的变化对所有车载电子控制系统的电磁干扰问题。

从深度上的拓展——关键分系统级的电磁兼容需要深入四个方面的研究：

（1）对于整车全功能状态级别，目前基本没有任何数据，因此首先需要研究和定义各功能下的电磁兼容量化指标，以此为依据，进一步研究如何将指标量化分解或转换到分系统级别（自上而下），用于指导设计。

（2）从关键分系统级别掌握其电磁兼容性能和要素特征，综合分析预估其对整车系统电磁兼容性能的影响（自下而上）。

（3）针对典型关键系统需要单独制定电磁兼容评估方法和判据，例如新型高能武器、高功率脉冲电源、机电复合传动系统、射频综合系统等。

（4）关键系统的光、机、电、热、磁等多学科综合交叉设计的方法学问题。

1.8.2 发展趋势

目前，新一代的战斗、战术、后勤车辆的研制，将应用到大量前沿技术，如高压供电系统、全电炮控、混合动力、高能电磁武器、光电对抗系统等，各系统、分系统的设计师都对设计方案的预测评估、样品的早期系统检测、数据的仿真分析、指标的考核提出了明确而迫切的需求。尤其是车际间相互兼容的测试评估、关重系统的半实物台架测试仿真，直接关系到装备设计指标的实现，以及能否顺利通过军方的定型考核。现代电子技术向高频、高速、高灵敏度、高安装密度、高集成度、高可靠性的方向发展，如何在复杂的电磁环境中提高现代电气电子设备及系统的生存能力是人们越来越关注的问题。

围绕着由机械化向信息化转型、由传统的有人操作模式向无人和智能操作模式转化的契机，在漫天飞舞的电磁波载着各种信息，极大地提高装备的信息化水平和作战能力的同时，随之而来的电磁频谱冲突、电磁干扰、电磁兼容问题也必将更加突出，对电磁兼容技术的发展来说，这既是机遇也是挑战。

（1）提高认知能力——对装备电磁兼容问题认识不全面、不到位（电磁兼容到底影响什么？）。

（2）标准发展和执行问题——过于依赖标准检验；在依据标准对设计进行指导时，对产品可靠性、稳定性的影响缺乏研究；对标准与实际使用环境的差异缺乏研究。

（3）加强成本控制——大量电磁干扰问题，通过多年的积累，虽然有技术可解决，但是牺牲成本、重量、研制周期等；共性基础问题机理规律不清晰。

（4）全寿命期问题——对传统维修保障模式提出挑战。

（5）基于不确定战场环境的电磁环境效应试验评估技术。

现代战场的电磁辐射源种类繁多，既有己方和友方的无意干扰，也有敌方的有意干扰。战场的电磁环境除了与众多辐射源有关外，还与天气、地形、区域、时间（大气电离层）等因素有关，这就使本来复杂的电磁环境更加难以预测和把握。但战场电磁环境的日益恶劣是不容质疑的，除了战场使用的电子装备越来越多外，各军事强国都在努力研制更加有效、功率更强的电磁武器。战场电磁环境更加复杂化、高强度化，频谱覆盖范围更宽，将是未来的发展趋势。需要时刻关注战场电磁环境，不断深入研究，以从容应对挑战。

学科交叉加速，产业前沿延伸，新的战争态势涌现，传统意义上的学科界线、装备界线、产业界线日趋模糊，包括智能装备在内的许多“四不像”的技术、产品、学科、产业和商业也许成为创新的主要态势，例如机器人、智能车辆、无人平台等。需要重新认识装备电磁兼容及防护技术的重要性和跨界作用。

装备建设的革命时代已经到来，军民融合共同发展，新的工业革命就是创造能源和信息融合在一起的机器，这就是德国工业4.0中的信息物理融合系统。人类将迎来以信息物理融合系统为基础，以生产高度数字化、网络化、智能化为标志的第四次工业革命。