技術文章

電磁風暴席捲！俄烏戰火拷問PNT，虛擬訓練攸關生死

電磁風暴席捲！俄烏戰火拷問PNT，虛擬訓練攸關生死

俄烏衝突不僅是地面火力的交鋒，更是一場在無形電磁頻譜中激烈展開的現代戰爭縮影，從諸多國際航空組織（如OPSGROUP）頻繁發出關於東歐及黑海地區GPS訊號受嚴重干擾與欺騙的警告，影響民航安全；到戰場上，價值不菲的西方援助精確制導彈藥（如早期型號的「神劍」GPS制導砲彈或JDAM套件）因俄軍電子戰系統（如廣泛報導的「Pole-21」區域性GPS壓制系統或「Krasukha」系列多功能電子戰平台）的強力干預而導致打擊精度大幅下降的案例；再到SpaceX「星鏈」（Starlink）服務一度成為烏克蘭軍民通訊的生命線卻也面臨俄方持續的干擾、駭客攻擊嘗試甚至繳獲終端為己所用的挑戰；這些來自真實戰場的「即時新聞」，為全球國防科技發展，特別是如何透過先進模擬測試與虛擬戰爭訓練來構建韌性作戰體系，提供了極為深刻且代價高昂的啟示。

戰場「迷航」：俄烏衝突中PNT/GNSS攻防的真實教訓與虛擬訓練課題

俄烏戰場已成為GNSS攻防技術的殘酷試驗場，其教訓直接塑造了虛擬戰爭訓練的想定設計方向。

  • GNSS干擾與欺騙的實戰常態化：
    • 戰例啟示：
      新聞與軍事分析（如新聞曾引述報告指出「神劍」砲彈誤差達到50公尺，俄軍電子戰使西方精準武器失靈）普遍指出，俄軍利用多層次、多手段的電子戰系統，對GPS等GNSS訊號進行了持續的干擾，這不僅限於寬頻雜訊壓制，更有針對特定頻點的窄頻干擾，甚至可能採用了更複雜的匹配頻譜干擾（Repeater Jammers）和欺騙技術，導致依賴GNSS的無人機（例如烏軍大量使用的商用改裝偵察/攻擊無人機）出現導航錯誤、失聯，或精確彈藥無法準確命中預定目標。
    • 對虛擬戰爭訓練的啟示：
      虛擬戰爭訓練想定必須超越簡單的「有無GPS」設定，需要能夠精確模擬特定已知威脅的干擾波形、功率、覆蓋範圍；例如，在訓練無人機操作員時，應能模擬其在遭遇類似「Pole-21」系統壓制時，GNSS訊號逐漸減弱、定位精度跳動直至完全丟失的過程，並訓練其切換至備用導航手段（如慣性導航、視覺輔助或地圖匹配）的能力。

重建PNT信任：實驗室模擬與監測如何為虛擬戰爭訓練注入「戰場抗體」

在虛擬戰爭訓練中真實復現這些PNT挑戰，並訓練人員與系統的應對能力，首先需要在實驗室環境中對我方設備的韌性進行精確評估。

高精度GNSS威脅環境產生與特性分析：




XPLORA Pro 高階 GNSS 訊號模擬解決方案支援產生所有公共 GNSS 訊號與頻率，包含 GPS、Galileo、GLONASS、BeiDou 等，具備即時 RF 播放、數位中頻訊號產生、干擾與欺騙模擬能力，並可模擬接收器的運動、天線特性及導航訊息。
 

CAST GNSS 導航干擾訊號建模與模擬系統精準重現真實干擾環境，支援 CRPA 及 FRPA 系統測試驗證，透過 FPGA 技術提供高純淨訊號，提升 GNSS 抗干擾能力與測試準確性。


SANLAB SPositioner400 採用 PPP 精確點定位系統，支援衛星掃描、雷達測試 及原型評估，達 0.05° 精度、400 公斤負載與 IP65 防護，確保高精度定位與可靠性。

動態環境下的PNT韌性：「搖擺」中的精確——GNSS+INS硬體迴路測試的實戰意義

俄烏衝突中，無人機、車輛、甚至單兵在快速機動或進入複雜地形時，PNT的穩定性面臨嚴峻考驗。


CAST GNSS-INS 即時動態訊號模擬測試系統支援 6-DOF 模擬、多通道慣性輸出、干擾環境重建與模組化擴展，提供導航系統開發、整合與 HIL 測試的精確驗證平台。
  • 為虛擬戰爭訓練提供動態PNT行為模型：
    此類HIL測試的結果，例如不同等級INS（MEMS、FOG、RLG）在GNSS中斷後的誤差累積速度、不同機動條件下融合濾波器的收斂特性等，都是構建虛擬戰爭訓練中各類運動平台在高動態、PNT受擾環境下導航行為模型的關鍵實驗數據。如果沒有這些經過動態驗證的參數，虛擬戰場上的載具在PNT受擾時的行為可能與現實嚴重脫節。

衛星通訊的「星」與「鏈」：俄烏衝突中的戰略價值與脆弱性，虛擬訓練的應對

「星鏈」在烏克蘭衝突初期為烏軍提供了關鍵的指揮與控制通訊能力，打破了俄軍試圖通過摧毀地面通訊設施來割裂烏軍指揮體系的企圖；然而，後續報導也指出俄軍嘗試對「星鏈」訊號進行電子干擾，並尋求定位其地面用戶終端的方法，這表明，即使是先進的LEO衛星星座，也並非絕對安全。

模擬真實太空通道挑戰：為虛擬戰爭訓練中的SATCOM通聯可靠性建模

在虛擬戰爭訓練中，若要真實模擬跨戰區、依賴衛星的遠程指揮或無人機BLOS作戰，就必須考慮衛星鏈路的複雜性。

  • 先進通道模擬器的角色深化：
    ACE9600 先進通道模擬器，輔以DBM-ACE Plugin STK衛星軌道資料庫插件 和ACE-Client 先進通道模擬器客戶端軟體，能夠精確模擬衛星通訊鏈路中的各種複雜現象：
    • 動態軌道與傳播效應：
      實時模擬衛星（LEO/MEO/GEO）相對於地面終端的運動軌跡，以及由此產生的都卜勒頻移、傳播時延變化、訊號衰落（包括雨衰、大氣吸收）、多徑效應等。
    • 複雜干擾環境疊加：
      能夠在模擬的衛星通道中注入各種干擾訊號，測試衛星數據機、抗干擾波形（如跳頻、擴頻）在真實威脅下的表現。
    • 網路協定與效能測試：
      測試在高時延、高動態、可能存在鏈路中斷的衛星通道上，TCP/IP等網路協定的吞吐量、穩定性和QoS保障能力。

ACE9600 是一款高精度衛星通訊與無線通訊通道模擬器，支援 600 MHz 瞬時頻寬、RF 鏈路模擬、多重路徑衰減與動態環境測試，適用於 LEO/MEO/GEO 衛星、UAV、車載與船舶通訊驗證，並提供遠端控制與可擴展頻率架構，榮獲多國衛星與系統大廠使用認可的實績(>超過600套)，滿足高精度測試需求。
  • 支撐虛擬戰爭訓練的通聯模型：
    透過ACE9600等工具測試驗證的衛星通訊系統性能參數（如不同干擾背景下的可用頻寬、最大傳輸距離、鏈路建立時間、誤碼率等），可以直接輸入到虛擬戰爭訓練平台的通訊模型中，從而使訓練場景中的指揮控制、情報傳遞等環節更貼近實戰；例如，可以模擬因敵方EW壓制導致某區域衛星通訊品質下降，迫使指揮員切換備用通訊手段或調整作戰部署。

電子戰的無形戰線：汲取俄烏戰例，以模擬技術預演頻譜控制權之爭

俄烏戰場被稱為「第一場大規模電子戰的現代衝突」，俄軍部署的「Krasukha-4」據報導被用於壓制預警機、偵察衛星的雷達以及無人機的通訊和導航；「Borisoglebsk-2」則針對HF/VHF通訊進行干擾，這些都對虛擬戰爭訓練中如何真實呈現電磁對抗提出了更高要求。

構建高逼真度電磁環境，錘鍊虛擬戰場的「電磁適應性」與「反制智慧」

基於戰例的EW威脅建模與模擬：

虛擬戰爭訓練中的EW環境，應能反映真實戰場的威脅，例如，若已知敵方某型電子戰系統（如Krasukha-4）的作戰頻段、有效作用距離、以及對特定訊號（如機載雷達、GPS L1）的壓制效果（這些情報可能來自公開分析報告或演習觀測，或由GIDAS系列在外場針對性監測分析獲得），則GNSS導航干擾模擬系統或其他射頻威脅模擬器應能複現這些關鍵參數，使受訓的飛行員或地面部隊能在模擬器中體驗到接近真實的雷達告警失效、導航受擾等情況。

天線性能與平台整合的考量：

天線與平台的整合是電子戰攻防中的關鍵環節，天線作為訊號收發的「門戶」，其性能直接影響整個系統的效能，例如，控向天線陣列 CRPA其在複雜電磁環境下形成保護性波束、抑制干擾訊號的能力，對於保障PNT系統的生存至關重要；要嚴格驗證此類先進CRPA天線與其所連接的接收系統在真實威脅下的整體表現，需要極其專業和精密的測試方案；這正是 CAST-CRPA 相控陣列與姿態判定導航模擬系統 發揮其核心價值的地方；該系統專為CRPA測試設計，能夠產生具有高相位一致性的多星座、多頻段GNSS射頻「波前」；至關重要的是，它允許在模擬的GNSS訊號中針對CRPA的每一個天線單元（element）精確地注入和控制多個干擾訊號；這種能力對於全面評估CRPA天線在多個干擾源、不同到達角（DOA）威脅下的空間濾波性能、波束指向準確性、以及抗干擾演算法的有效性至關重要；透過將這些由CAST-CRPA系統產生的、高度逼真且能精確模擬多點干擾的GNSS環境訊號，饋入待測的CRPA天線系統（如CSAT-GNSS與其配搭的接收機），便可以在實驗室中嚴格評估其在接近真實戰場複雜電磁對抗條件下的真實抗干擾能力、PNT解算精度與系統可靠性。


CAST-CRPA 系統是一套高精度 GNSS 波前模擬平台，支援多頻多星系訊號生成與動態 6-DOF 載具模擬，專為 CRPA 控制接收波束天線設計；可同時模擬 GNSS 與干擾訊號，具備相位一致性與可程式化能力，並搭配圖形化介面支援高度客製化場景設定，適用於軍用與商用導航測試需求。


另一方面，像 AST-1000 全功能向量訊號產生器 這樣的設備，其設計著重於為多種應用（包括資訊娛樂系統、無線電、導航等）提供全面的射頻訊號產生、模擬與記錄回放功能，在PNT測試情境中，它亦可產生GNSS訊號或回放經由其RF Studio軟體記錄的射頻環境，用以測試連接了天線的接收設備在特定訊號條件下的響應。


AST-1000 是一款全功能射頻訊號解決方案，專為無線電、導航、影音及連接性測試設計，支援 AM/FM、DAB、DRM、HD Radio、GNSS 等多種協定；結合 NI VST 與 LabVIEW，AST-1000 提供高效的系統驗證與模組級測試，實現快速、靈活且可重複的射頻測試。

而天線安裝於特定載具（如坦克、無人機）後因平台結構引入的方向圖變化、訊號遮擋等「平台效應」，則通常需要藉助專業的電磁暗室、天線近/遠場測量系統以及電磁仿真軟體進行更為專門的評估，這些專用設施和工具才能直接測量已安裝天線的輻射特性，準確掌握天線及其整合系統在真實部署條件下的性能數據，對於在虛擬戰爭訓練中精確模擬電子戰裝備的有效作用距離、覆蓋範圍以及抗干擾能力至關重要。

動態、自適應的EW對抗演練：

虛擬戰爭訓練不應僅限於靜態的EW背景，應能模擬敵我雙方EW系統的動態部署、頻譜感知、以及基於戰場情況調整干擾策略的「認知EW」行為，這對CGF AI的智能化程度和想定編輯的靈活性提出了更高要求。

複雜射頻訊號的靈活管理：

在構建多威脅源、多頻段的EW測試或虛擬戰爭訓練支撐環境時，例如：FDMX2-PT 可程式化射頻解訊工器和FDMX2 射頻解訊工器 這樣的訊號路由和管理設備，確保了測試的靈活性和可控性。

虛擬戰爭訓練的體系融合：PNT、通訊、EW與平台動態的交響

虛擬戰爭訓練的最高境界在於能夠將各個領域的挑戰與能力融為一體，進行體系對抗演練。

  • 「數位孿生」戰場的精細化效應建模：
    在Tactical FIVE戰術環境模擬與軍事訓練系統中，源自真實戰場（如烏克蘭衝突）的PNT、通訊、EW威脅及其對作戰平台的影響，必須得到精細化建模：
    • PNT降級的概率性影響：
      例如，一個在Tactical FIVE中模擬的精確制導砲彈，其命中概率（CEP）應能根據當前模擬的GNSS干擾水平（該干擾水平可基於GIDAS分析的真實威脅數據設定）和接收機的抗干擾能力（已通過實驗室HIL測試驗證）動態調整；如果GNSS完全失效，其彈道將依賴INS的精度，而INS的漂移誤差也應基於先前的動態測試結果進行建模。
    • 通訊鏈路的動態可用性：
      在Tactical FIVE中，兩個虛擬單位間的通訊成功率，應基於其實時位置（影響傳播損耗）、姿態（影響天線方向圖）、以及當前模擬的EW環境（如區域性通訊干擾）動態計算。
    • EW效果的戰術級呈現：
      例如，模擬的敵方雷達在遭受我方電子干擾後，其探測距離縮短、虛警率增加、或無法穩定追蹤目標等效應，應能被我方飛行員（可能在全任務飛行模擬器中）或其他CGF單位所感知。
    • 級聯失效與決策挑戰：
      在虛擬戰爭訓練中，應能展現PNT失效導致無人機無法回傳關鍵情報，進而影響指揮官決策；或通訊受擾導致火力單元無法及時收到指令，錯失戰機等一系列連鎖反應。這正是訓練指揮員應對「戰爭迷霧」的關鍵。

FIVE（Forces In Virtual Environment）戰術環境模擬系統提供逼真的戰術環境模擬，適用於戰術訓練、戰爭推演、決策支持與電子戰演習。
 
  • 反無人機（C-UAS）的虛擬演練：
    俄烏衝突中，無人機（如伊朗製Shahed系列對基礎設施的攻擊，或大量FPV在前線的運用）與反無人機系統的激烈對抗，是虛擬戰爭訓練的重點；在Tactical FIVE中，可以構建包含多層偵搜（雷達、光電、GIDAS類型的頻譜監測節點以發現無人機遙控訊號）、指揮控制、以及多種硬殺傷（如由操作刺針飛彈模擬器的學員扮演的防空單位，其VR訓練環境中的目標特性和背景也應與Tactical FIVE的全局態勢同步）和軟殺傷（EW）手段的C-UAS防禦體系；透過模擬不同類型、不同規模、採用不同突防戰術（如蜂群、低空隱蔽）的無人機攻擊波次，可以全面檢驗C-UAS預案的有效性，優化兵力部署和交戰規則。

Quantum3D 刺針飛彈模擬器（Stinger Simulator）是一款 VR高擬真訓練系統，支援個人與團隊訓練，提供環境設定、敵我識別、規避動作等功能，並內建訓後回顧與教官操作站，全面提升訓練效能。
 

前瞻未來：AI、LVC、「軍事元宇宙」與頻譜作戰的虛擬戰爭訓練新高度

  • AI賦能的認知型虛擬戰爭訓練：
    AI不僅能使虛擬戰爭訓練中的對手更具智能和不可預測性（例如，AI控制的紅方EW單位能根據藍方頻譜使用情況動態調整干擾策略），還能作為智能導師，分析受訓者行為，提供個性化反饋。
  • LVC一體化邁向「軍事元宇宙」：
    將真實部隊與裝備（Live）、高擬真模擬器（例如接入了真實PNT/通訊硬體的模擬座艙或單兵VR訓練系統）、以及Tactical FIVE中的電腦產生兵力（Constructive）深度融合，構建一個持久化、可互操作的「軍事元宇宙」，這將支援更大規模、更複雜、更常態化的聯合作戰虛擬戰爭訓練。
  • 頻譜作戰的深度模擬與規劃：
    未來的虛擬戰爭訓練將更側重於頻譜感知、頻譜管理、以及頻譜攻擊與防護等「制頻譜權」的演練。
  • 新興PNT/通訊技術的快速迭代驗證：
    如量子PNT、AI賦能的通訊抗干擾等前沿技術，在其概念階段即可透過高階模擬和虛擬戰爭訓練平台進行作戰效能評估和應用模式探索。
  • 太空PNT資產的韌性與模擬：
    對Spaceborne 太空等級GNSS接收器 等太空資產的性能驗證，也需要地面模擬手段支援，其在軌性能數據亦可反哺虛擬戰爭訓練中的太空環境模型，確保天基PNT資訊的可靠性。

結論：汲取戰場真實，以深度模擬與全維虛擬戰爭訓練決勝未來電磁疆域

俄烏衝突的每一天，都在為全球國防科技界提供著關於現代戰爭電磁維度重要性的鮮活案例，PNT的精確與韌性、通訊的暢通與抗毀、電子戰的優勢與反制，已成為決定戰場態勢的關鍵，面對這樣一個「透明」又「迷霧重重」的電磁戰場，因此，要在變幻莫測且日益複雜的電磁環境中洞察先機並掌握制勝之道，就必須構建一個從底層關鍵硬體與子系統的精密測試驗證，到頂層多領域聯合作戰虛擬演訓的動態且完整的『學習與適應生態系』。

這一生態系始於運用諸如支援OHB系列GNSS模擬器與更專業的CAST-CRPA 相控陣列與姿態判定導航模擬系統對GNSS接收機及抗干擾天線進行嚴苛的性能評估；利用GIDAS系列對真實或模擬的GNSS威脅環境進行精確的監測與特性分析；透過ACE9600先進通道模擬器再現衛星通訊的複雜挑戰；並藉助六自由度運動平台、RP-6500寬頻射頻記錄與回放系統以及AST-1000全功能向量訊號產生器支援等專業工具，實現對動態環境與複雜訊號的精確再現和驗證。

這些從底層測試驗證中獲得的寶貴數據、性能參數及失效模型，繼而為頂層的虛擬戰爭訓練平台——例如支援Tactical FIVE戰術環境模擬與軍事訓練系統中的CGF行為、戰場環境效應、以及武器與感測器模型注入了高度的真實性；同時也為刺針飛彈模擬器或UAV模擬器支援等專用訓練系統提供了更逼真的操作背景，唯有透過這樣一個數據驅動、虛實迭代、不斷優化的完整閉環，才能使部隊深刻理解並真正掌握在未來複雜電磁環境下遂行任務並取得勝利的關鍵機理。

這是一條將戰場的殘酷「新聞」轉化為訓練場的深刻「課題」之路；一條將實驗室的精確模擬數據賦能於虛擬戰爭訓練環境真實度之路，唯有持續投入，不斷創新，才能確保我們的部隊能夠在未來複雜多變的電磁迷霧中看清方向，有效應對，最終贏得勝利。

延伸閱讀

回上頁