復(fù)雜電磁環(huán)境偵測(cè)及預(yù)警技術(shù)研究

李衛(wèi)東　朱連軍　田佳平

摘要：本文對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境及其對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)感知、指揮、武器裝備效能發(fā)揮造成的影響進(jìn)行了介紹，通過研究復(fù)雜電磁環(huán)境偵測(cè)預(yù)警設(shè)備硬件和軟件，實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜電磁環(huán)境可視化、預(yù)警智能化，解決了指揮員對(duì)電磁維度的掌控需求，具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵字：電磁環(huán)境 偵測(cè) 預(yù)警 可視化

中圖分類號(hào)：O441. 6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

1 引言

當(dāng)今時(shí)代，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在軍事領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，開辟了與陸海空天相并列的“第五維空間”——電磁空間，出現(xiàn)了與傳統(tǒng)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境并重的新要素——電磁環(huán)境。數(shù)量眾多的電磁輻射體集結(jié)在一定的作戰(zhàn)地域，人為和自然的、敵方和我方的、對(duì)抗和非對(duì)抗的各種電磁信號(hào)充斥于作戰(zhàn)空間，綜合形成了一個(gè)復(fù)雜密集、動(dòng)態(tài)變幻的電磁環(huán)境。

隨著軍隊(duì)信息化進(jìn)程的加快，軍事領(lǐng)域電磁應(yīng)用日漸廣泛，電磁空間日趨擁擠，電磁環(huán)境日益復(fù)雜，電磁應(yīng)用干擾和自擾現(xiàn)象日益嚴(yán)重，武器裝備電磁兼容矛盾突出，電磁資源分配與管控難度增大，嚴(yán)重影響與制約著戰(zhàn)場(chǎng)感知、指揮、武器裝備效能發(fā)揮以及部隊(duì)的戰(zhàn)場(chǎng)生存。電磁空間的斗爭(zhēng)會(huì)更加激烈并將對(duì)爭(zhēng)奪未來戰(zhàn)爭(zhēng)主動(dòng)權(quán)，乃至國家安全與戰(zhàn)略利益拓展產(chǎn)生重大影響。基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)要求把維護(hù)電磁空間安全，提升到與國家海洋安全、太空安全同等重要的地位。要用信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的觀念研究和把握陸海空天電多維戰(zhàn)場(chǎng)，特別是搞清電磁環(huán)境的內(nèi)涵和特性，提高在復(fù)雜電磁環(huán)境下軍事訓(xùn)練的質(zhì)量和水平。

2 研究?jī)?nèi)容

一是研究現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)作戰(zhàn)和后勤、保障的影響。針對(duì)軍隊(duì)信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，分析研究不同的電磁頻譜對(duì)作戰(zhàn)指揮、管理、維修、供應(yīng)、訓(xùn)練、戰(zhàn)備、技術(shù)觀察等業(yè)務(wù)的影響程度，重點(diǎn)研究對(duì)精確打擊、精確保障、指揮方式帶來的影響以及對(duì)各級(jí)各類指揮節(jié)點(diǎn)面臨的主要電磁環(huán)境威脅，為研究應(yīng)對(duì)機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

二是基于現(xiàn)有技術(shù)研制適于作戰(zhàn)和保障使用的復(fù)雜電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備和手段。目前電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，但是大部分設(shè)備面向民用場(chǎng)所，不適合于作戰(zhàn)和保障使用。因此，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，以現(xiàn)役各型裝備、指揮所面臨的電磁威脅為主導(dǎo)，綜合集成相應(yīng)電磁監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“復(fù)雜電磁環(huán)境可視化”，具有良好的可行性。

三是研究建立復(fù)雜電磁環(huán)境分級(jí)預(yù)警機(jī)制，研究該機(jī)制下的分級(jí)對(duì)抗手段并形成對(duì)抗預(yù)案，將該機(jī)制實(shí)現(xiàn)軟件化，融合到檢測(cè)設(shè)備中，形成復(fù)雜電磁環(huán)境分級(jí)預(yù)警及對(duì)抗系統(tǒng)。復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)指揮的威脅，具有很大的多變性。不同程度、不同種類的電磁干擾或者威脅經(jīng)常交織在一起，因此，應(yīng)建立分級(jí)預(yù)警、報(bào)警機(jī)制及應(yīng)對(duì)預(yù)案，該機(jī)制和預(yù)案融合到監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)中，以直觀、清晰、快捷的方式顯示電磁環(huán)境狀態(tài)，以專家系統(tǒng)或者智能輔助決策來提示指揮員應(yīng)采用的對(duì)抗手段，同時(shí)對(duì)今后的對(duì)抗手段研究起到指導(dǎo)作用。

3 硬件設(shè)計(jì)方案

復(fù)雜電磁環(huán)境偵測(cè)預(yù)警設(shè)備依據(jù)小型化、輕量化、軍用加固的原則展開設(shè)計(jì)，同時(shí)兼顧整機(jī)造型設(shè)計(jì)和人機(jī)工程設(shè)計(jì)。整機(jī)結(jié)構(gòu)采用金屬殼體結(jié)構(gòu)，對(duì)各功能模塊及印制板進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，增強(qiáng)抗振性能以及整機(jī)的抗沖擊性能。由于各功能模塊發(fā)熱量較小，采用機(jī)殼散熱方式。對(duì)殼體上孔與縫隙采用密封設(shè)計(jì)，以提高其電磁兼容性。

整體電路設(shè)計(jì)上，使用com-e主模塊為核心的形式搭建系統(tǒng)，觸摸屏及液晶屏等重要部件選用符合野外環(huán)境要求器材，電源供電使用定制開發(fā)的電路。其整體系統(tǒng)互聯(lián)如下：

圖1 系統(tǒng)互連圖

電路設(shè)計(jì)可以分為以下幾個(gè)部分：采集模塊、電源輸入、主模塊及擴(kuò)展底板、顯示屏及觸摸屏。

電磁環(huán)境采集模塊是依據(jù)射頻感應(yīng)電流消耗電能并對(duì)熱電耦的熱端加熱，從而產(chǎn)生直流輸出它與射頻感應(yīng)電流的平方成正比而進(jìn)行測(cè)量的。探頭的靈敏度是各向同性的，與極化強(qiáng)度無關(guān)。

其技術(shù)指標(biāo)為：

頻點(diǎn)為：2450±50MHZ；

測(cè)量范圍：0.1～10mW/cm2。

4 軟件設(shè)計(jì)方案

（1）測(cè)向與交會(huì)定位

針對(duì)不同的目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行測(cè)向和信號(hào)電平的測(cè)量。除了給出示向度以外，還將給出示向等級(jí)以確定此示向度的可靠性。可支持對(duì)同頻多臺(tái)發(fā)射分別測(cè)向、也支持多頻點(diǎn)掃描測(cè)向。在屏幕上顯示出交會(huì)定位地點(diǎn)

（2）參數(shù)測(cè)量

完成對(duì)單個(gè)頻點(diǎn)的頻率、頻差、電平值、場(chǎng)強(qiáng)值、頻偏（FM）和帶寬等發(fā)射參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)提供掃頻功能，即測(cè)量時(shí)可通過頻率表進(jìn)行批處理，對(duì)一個(gè)頻點(diǎn)測(cè)量一段時(shí)間后，再自動(dòng)轉(zhuǎn)到下一個(gè)頻點(diǎn)，頻率表可能由掃描得到，也可以人工設(shè)置。對(duì)信號(hào)掃描的過程可以錄制、回放，所有監(jiān)測(cè)結(jié)果都可以保存、打印和回放。

（3）頻譜分析

主要用于監(jiān)測(cè)、分析本信道和鄰道的頻譜組成情況，頻譜圖可以保存、打印和回放。

（4）占用度測(cè)量

設(shè)定一段頻率范圍或信道、電平門限以及掃描步長(zhǎng)，可以對(duì)該頻段（或信道）內(nèi)的頻率點(diǎn)進(jìn)行頻譜掃描。生成掃描圖形以進(jìn)行頻段分析。

（5）自動(dòng)控守與報(bào)警功能

提供對(duì)干擾信號(hào)實(shí)行24小時(shí)跟蹤，對(duì)重要信道實(shí)行24小時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)出異常報(bào)警等功能。

（6）電子地圖功能

可實(shí)現(xiàn)測(cè)向交會(huì)、目標(biāo)跟蹤、在電子地圖上標(biāo)識(shí)和查詢輻射源的位置和相關(guān)數(shù)據(jù)庫資料，在電子地圖上做電磁環(huán)境和電磁輻射分析等功能。

（7）數(shù)據(jù)庫管理

基于Oracle數(shù)據(jù)庫，可進(jìn)行編輯、查詢、刪除等操作。

5 總結(jié)

復(fù)雜電磁環(huán)境偵測(cè)設(shè)備的研制，具有下列重要意義。

（1）實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜電磁環(huán)境可視化

“工欲善其事，必先利其器”，通過復(fù)雜電磁環(huán)境偵測(cè)設(shè)備，可以在第一時(shí)間了解作戰(zhàn)區(qū)域電磁環(huán)境狀態(tài)，知曉目前電磁環(huán)境狀態(tài)對(duì)信息化指揮的威脅程度，對(duì)指揮員準(zhǔn)確判斷電磁威脅，合理部署及調(diào)配對(duì)抗資源具有重要意義。。

（2）實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)抗預(yù)警報(bào)警智能化分級(jí)化

作戰(zhàn)指揮其主要任務(wù)是對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)參戰(zhàn)力量進(jìn)行指揮，電磁對(duì)抗不應(yīng)占用作戰(zhàn)指揮員的主要精力。通過復(fù)雜電磁環(huán)境偵測(cè)設(shè)備，戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境可以智能化預(yù)警報(bào)警，同時(shí)，鑒于電磁環(huán)境的復(fù)雜程度隨時(shí)處于變化之中，借鑒警報(bào)分級(jí)制，建立了電磁威脅分級(jí)警報(bào)機(jī)制，制定一系列參數(shù)指標(biāo)，從而界定不同的電磁威脅程度達(dá)到分級(jí)化。該預(yù)警報(bào)警功能對(duì)即將到來的電磁威脅予以分級(jí)化預(yù)警、對(duì)正在發(fā)生并已經(jīng)構(gòu)成威脅的電磁環(huán)境予以分級(jí)化報(bào)警的功能。

（3）實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)抗預(yù)案化

對(duì)于即將到來、正在發(fā)生的電磁威脅，復(fù)雜電磁環(huán)境偵測(cè)設(shè)備能夠按照威脅級(jí)別，在第一時(shí)間根據(jù)預(yù)先設(shè)立的預(yù)案向指揮員提供整套對(duì)抗方案，提高電磁對(duì)抗指揮的時(shí)效性和科學(xué)性。對(duì)抗預(yù)案包括兩種類型：一是預(yù)先準(zhǔn)備好的電磁對(duì)抗手段和措施，按照警報(bào)級(jí)別分別予以準(zhǔn)備、啟動(dòng)和實(shí)施。二是指導(dǎo)下屬單位或分隊(duì)改變既定執(zhí)行方案為第二或第三執(zhí)行方案，以規(guī)避電磁威脅各級(jí)各類指揮節(jié)點(diǎn)應(yīng)具備對(duì)電磁環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的能力和手段，以幫助指揮人員掌握電磁環(huán)境狀態(tài)，執(zhí)行預(yù)先設(shè)立的應(yīng)對(duì)方案可能帶來的損失。

因此，復(fù)雜電磁環(huán)境偵測(cè)預(yù)警手段的研制，對(duì)電磁環(huán)境的有效偵測(cè)、分級(jí)預(yù)警，解決了指揮員對(duì)電磁維度的掌控需求，具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義。

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