電磁環境復雜度動態評估方法

郝曉軍,洪麗娜,韓 慧,許 雄,吳若無

(電子信息系統復雜電磁環境效應國家重點實驗室，河南 洛陽 471003)

電磁環境復雜度動態評估方法

郝曉軍,洪麗娜,韓 慧,許 雄,吳若無

(電子信息系統復雜電磁環境效應國家重點實驗室，河南 洛陽 471003)

探討了電子信息裝備面臨電磁環境復雜度動態度量方法。通過建立電磁環境要素動態模型，得到電子信息裝備面臨電磁環境瞬態復雜度描述；區分電子信息裝備不同工作特點，依據使命，通過綜合考量，最終得出電子信息裝備面臨電磁環境動態復雜度綜合評估方法。

電磁環境；動態復雜度；評估

0 引言

隨著電子信息系統向系統化、綜合化、網絡化和一體化不斷發展，電磁環境日益惡化，復雜電磁環境問題越來越成為關系社會公共安全、國防與軍隊建設的重要問題。人們開始逐步重視復雜電磁環境效應[1]問題，并投入了大量的人力和物力進行相關研究。

電磁環境是指存在于給定空間所有電磁現象的總和[2]。文獻[3]將電磁環境復雜度定義為在有限的時空里, 一定的頻段上多種電磁信號密集、交疊的程度。文獻[4]基于電磁環境所具有的一般復雜性和特殊復雜性兩個方面的內涵,將電磁環境復雜度分為與受體無關復雜度和針對特定個體與群體的復雜度兩種。隨著人們對復雜電磁環境認知不斷深入，基于受體的復雜度描述方法逐漸受到了人們關注[5-8]。但是上述復雜度評估方法均是基于靜態參量，沒有考慮復雜電磁環境多變的特征。比如A型電子信息裝備面臨寬帶干擾環境，用J_F表示。如果A型裝備僅存在一個工作頻率f0，且恰好落入J_F范圍，即f0∈J_F，那么無疑根據與受體裝備相關的復雜度評估方法，此刻電磁環境對于A型裝備是復雜的。但是如果A型裝備具有跳頻工作方式f0和f1，且滿足f0∈J_F，f1￠J_F，那么該如何評價它所面臨的電磁環境呢？在此作一個初步的探討，以期對復雜電磁環境動態復雜度評估起到拋磚引玉的作用。

1 復雜度動態評估方法

1.1 電磁環境復雜度瞬態評估

為了有效評估復雜電磁環境與電子信息裝備的動態交互過程，可以考慮將受試電子信息裝備面臨的電磁環境建立動態模型，即不再采用傳統的時(T)、頻(F)、空(S)、能(P)，或者如文獻[1]所描述增加極化(Po)和調制(M)兩個域來分析電磁環境復雜度，而是建立電磁環境各要素的動態模型，即用F(t)、S(t)、P(t)、Po(t)和M(t)來動態描述頻域、空域、能量域、極化域以及調制域等各參量隨時間的變化過程。電磁環境與受試電子信息裝備各要素的相互作用可用占用度來描述，其作用效果可用文獻[9]中的公式分別進行計算。由于各要素對于電子信息裝備效能發揮各有不同，因此這里引入灰度理論或專家打分的概念，更加全面地反映電磁環境對受試電子信息裝備的影響程度[7-8]。最終受試電子信息裝備面臨的電磁環境復雜度可表示為時間的函數，即Comp(t)，t∈[t1，tn]。各要素計算關系如表1所示。

表1 電子信息裝備復雜度瞬態評估

1.2 戰場電磁環境復雜度動態綜合評估

利用瞬態復雜度的概念，可以描述電子信息裝備在任意時刻所面臨的電磁環境。對于某些戰場電子信息裝備，其作戰使命的完成可能并不要求全程應用有效。基于上述考慮，利用瞬態復雜度的概念，依據不同電子信息裝備工作特點，通過綜合考量受試體的作戰使命，得到戰場電子信息裝備的動態綜合復雜度指標。

1.2.1 戰場偵察類裝備動態復雜度綜合評估

戰場雷達等偵察裝備工作時，只要一個瞬間發現目標，就可以根據目標軌跡的關聯關系，推演目標的運動軌跡，完成戰場使命。基于上述功能特征，偵察類裝備的環境動態復雜度綜合評估應該為各時間復雜度的最小值。用公式表示為:

Complexity=Comp(t)min,t∈[t1，tn]

(1)

1.2.2 干擾類裝備動態復雜度評估

戰場干擾類裝備工作時，通常都需要引導信息，但是由于所面臨的復雜電磁環境，可能在某一個瞬間信息引導失效，最終導致干擾失效，這樣就可能暴露目標或自身信息，最終造成整個干擾過程的全局失效。基于上述功能特征，干擾裝備的環境動態復雜度評估應該為各時間復雜度的最大值。用公式表示為:

Complexity=Comp(t)max,t∈[t1，tn]

(2)

通過上述對于不同目的作戰裝備的區分描述，可采用圖1形象地描述基于瞬態評估的戰場復雜度動態綜合評估方法。

2 應用舉例

比如某電子信息裝備位于開闊場正常工作，如圖2所示。跟蹤雷達(B)的工作頻率為f0，工作帶寬200 MHz，天線主波束15°，接收機靈敏度-100 dBm。干擾雷達(A)的工作頻率f1，天線主波束10°，發射功率10 kW。、

圖1 不同功能電子信息裝備綜合復雜度評估

圖2 典型作戰場景示意圖

在復雜電磁環境中，當大量信號同時作用于電子信息裝備時，電磁環境與電子信息裝備的相關性是由各個信號要素的相關性綜合得到，計算見表1。電磁環境中各個信號要素對電子信息系統的潛在影響程度是由電子信息系統自身的軟硬件結構決定的，如圖3所示。整個環境對電子信息系統的相關性可以通過分析各個信號的相關性綜合得到。

用頻裝備面臨電磁環境的瞬態復雜度計算已不鮮見[4-8]，這里主要針對已知瞬態復雜度的前提下，如何綜合評價電子信息裝備所面臨的全局電磁環境復雜度。假設外界電磁信號到達用頻裝備敏感端口的功率譜及來波方位隨時間變化，其所面臨的瞬態電磁環境復雜度計算結果如表2所示。

表2 典型裝備瞬態電磁環境復雜度

圖3 復雜電磁環境與電子信息裝備的相關關系圖

根據基于瞬態復雜度進行復雜度綜合評判的準則，如果該裝備屬于偵察類電子信息裝備，依據裝備作戰使命，一次發現目標，可推演目標航跡，那么該裝備在考核時間所面臨的電磁環境綜合復雜度應為整個考核時間內瞬態電磁環境復雜度的最小值，即0.54；如果該裝備屬于干擾類電子信息裝備，依據裝備作戰使命，一次干擾失效，目標暴露，全局任務失效，該裝備在考核時間所面臨的電磁環境綜合復雜度應為整個考核時間內瞬態電磁環境復雜度的最大值，即0.85。

根據表2的統計數據，可以制作如圖4所示的瞬態復雜度動態變化示意圖。

圖4 典型電子信息裝備瞬態復雜度

3 結束語

本文探討了基于受試體作戰使命進行電子信息

裝備動態復雜度綜合評估的方法。通過建立電磁環境各要素動態模型，實現電子信息裝備瞬態復雜度描述，可以更加準確、形象地描述電子信息裝備面臨電磁環境的動態變化過程；通過區分電子信息裝備不同作戰使命及工作特點，基于瞬態復雜度描述，可以綜合考量戰場電子信息裝備所面臨的電磁環境。上述基于電子信息裝備作戰使命的評估思想對于復雜度等級評估及電子裝備復雜電磁環境下的作戰效能評估具有比較重要的意義。■

[1] 聶皞,汪連棟,曾勇虎.電子信息系統復雜電磁環境效應[M].北京：國防工業出版社,2013:7-12,73-94.

[2] 劉尚合.武器裝備的電磁環境效應及其發展趨勢[J].裝備指揮技術學院學報,2005,16(1)：1-6.

[3] 尹成友.戰場電磁環境分類與分級方法[S].北京:國家軍用標準出版社,2008.

[4] 代合鵬，蘇東林.電磁環境復雜度定量分析方法研究[J].微波學報,2009,25(3)：25-27.

[5] 劉義，趙晶，劉佳楠,等.基于作戰效能的戰場電磁環境分級描述方法[J].系統工程與電子技術,2011,33(5)：1059-1062.

[6] 陳行勇,張殿宗,王祎，等.面向對象的戰場電磁環境復雜度評估[J].電子信息對抗技術,2010,25(2)：74-78.

[7] 徐小毛,平殿發,張丹.基于灰色層次模型的戰場電磁環境復雜度評估[J].電子測量技術,2009,32(6)：77-80.

[8] 孫璐璐,李輝,黃文亮.基于灰色層次分析法的雷達對抗訓練電磁環境復雜度評估方法研究[J].雷達與對抗,2011,31(3)：5-8.

[9] 顧有林,張志,王偉，等.電磁環境復雜度評估算法研究與仿真實現[J].系統仿真學報,2012,24(2)：394-403.

Dynamic electromagnetic environment complexity evaluation

Hao Xiaojun, Hong Lina，Han Hui，Xu Xiong，Wu Ruowu

(State Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment Effects on Electronics and Information System, Luoyang 471003，Henan,China)

The way to evaluate the electromagnetic environment complexity dynamic is discussed. By constructing the electromagnetic environment elements dynamic model, the instant electromagnetic environment complexity faced by electronic information equipment can be calculated. Based on the different characteristics of electronic information equipment, by synthesizing all the situations, integrated assessment methods of dynamic electromagnetic environment complexity are obtained.

electromagnetic environment;dynamic complexity;evaluation

2014-11-15；2014-12-29修回。

郝曉軍(1978-)，男，助理研究員，博士，主要研究方向為電子信息系統復雜電磁環境特性與模擬。

TN97

A