試驗場地復雜電磁環境的設計

彭文成 郭東明

（裝甲兵工程學院，豐臺 100072）

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試驗場地復雜電磁環境的設計

彭文成 郭東明

（裝甲兵工程學院，豐臺 100072）

摘 要：本文從應用對象、電磁頻譜、干擾種類三個方面進行系統結構分析，針對未來多種作戰場地復雜電磁環境模擬實現的問題，設計基于反饋控制原理的全頻域監控系統的解決方案，目的是為構建場地復雜電磁環境決策提供結構分析的技術支持。

關鍵詞：復雜電磁環境 模擬 反饋 控制 監控系統

復雜電磁環境主要由電子對抗、雷達、通信、光電、敵我識別、導航、民用、自然電磁環境等構成。未來，雙方從反偵察、反干擾、抗摧毀出發，將更多使用各種新體制雷達、通信、光電設備，在新體制電子設備上采用更復雜的信號樣式。據統計，世界上通信信號種類多達百種以上，雷達多采用新體制和特殊體制，使得雷達信號種類繁多且波形復雜。

1 應用對象的層次結構

當前，電磁環境復雜，組織復雜電磁環境場地可以分為單武器平臺場地、軍兵種場地和聯合作戰場地的構建。這三種復雜電磁環境場地的構建是以單武器平臺的電磁環境為基礎，可由多種單武器平臺場地形成軍兵種場地的復雜電磁環境。同樣，可由多個軍兵種復雜電磁環境場地構建的復雜電磁環境形成聯合作戰場地的復雜電磁環境，見圖1。

構建單武器平臺場地的復雜電磁環境是由各軍兵種的師旅級單位依據現有的電子對抗裝備和人員以及補充相應的電子戰裝備進行組織，主要選擇單武器平臺所應用的電磁設備，根據工作需求建立以可移動設備為主的場地復雜電磁環境。這樣可以保證對對抗雙方部隊共同進行訓練，以滿足單武器平臺不同的時域、地域的訓練課目要求，便于管理和統一指揮，同時減少專門的電子對抗武器裝備的投入。

構建軍兵種場地的復雜電磁環境前，要有效組織技術設計，主體由各軍兵種的軍、師級別單位根據現有電子對抗部隊構成。要依據所服務的軍兵種裝備的特點，補充相應的電子戰武器裝備和業務人員，同時建立場地綜合電磁監測與控制系統。為滿足各軍兵種訓練的地空海場地都適用要求，系統可用移動設計，方便不同的復雜電磁環境構建。軍兵種場地應相對固定，避免數量過多和隨意設置，以利于場地復雜電磁環境的構建，相應減少場地構建的前期

投入。

聯合作戰場地的電磁環境構建需要進行專業技術設計，是由戰區按照現有兵種的電子對抗部隊所包含兵力進行組織。要根據所服務的戰區武器裝備的性質、特點，補充電子戰裝備和兵力，同時建立完善的綜合場地電磁監測和控制系統。聯合作戰場地電磁環境的地海空域面積非常大，應按照場地規模的需要，進行電磁能量輸出。此外，要嚴格控制使用時機，并做好構建前的通報，避免干擾民用電子設備。

圖1 聯合戰役場地復雜電磁環境層次結構圖

2 電磁頻譜的層次結構

電磁信號在頻域的表現形態即是頻譜。首先，現代復雜電磁環境戰場上的電磁信號頻譜越來越寬，幾乎覆蓋了全部電磁信號頻段；其次，在戰場實際使用的電磁頻譜范圍極為有限，特別是軍用頻段更少，在某一局部頻率區間，有時候電磁信號會呈現密集重疊的現象。比如，雷達電磁頻段通常在3MHz～300GHz，但實際裝備并非覆蓋整個雷達頻段，其實只在有限的不連續區間內工作。根據以上軍用電磁頻譜的真實占有情況，復雜電磁頻譜的層次結構又可分為長波電磁層、中波電磁層、短波電磁層、超短波電磁層和微米波電磁層。

各軍兵種應根據所裝備的情況，靈活組織聯合作戰場地的復雜電磁環境的構建。在考慮系統的開放性基礎上，要保證對新裝備的兼容性，更要保證相對的完整性。一方面，在復雜電磁環境條件下實現現有裝備訓練的要求；另一方面，要充分保證裝備發展、模擬各種敵電磁干擾等的需要，避免重復建設。

美軍認為，電磁環境在一定的時空范圍內將會對實際作戰行動帶來直接影響。一方面，敵對雙方在為爭奪信息優勢上會運用電磁能量來進行探測，并消弱另一方對電磁頻譜的應用，或者通過損壞、摧毀、堵塞等作戰模式，削弱對方應用的電磁頻譜，同時保障己方避免承受電磁頻譜產生的影響。另一方面，己方通信系統、作戰系統和支援保障系統及系統信息化所造成的電磁頻譜環境（氣候、電磁輻射和電磁屏蔽等）必然將會產生相互干擾和制約。所以，設計好復雜電磁環境，不僅要模擬敵方針對我方的探測、消弱、損壞、摧毀的電磁頻譜攻擊，還需要模擬己方電子設備工作時所造成自身相互干擾和制約的電磁頻譜環境。

3 干擾種類和強度的層次結構

電磁輻射強度的其中一種表現形態即是能量密度。復雜電磁環境中的電磁能量分布表現密度極為不均。這是由于受電磁波傳播等關鍵因素的影響，戰場上空間電磁信號能量一般是不均勻的。在有些地方能量特別集中，可能會很強；有些地方能量特別分散，可能會很弱。在戰場空間復雜電磁環境模擬時，需要完全予以還原和體現。電磁能量密度的高低直接決定著對復雜電磁環境場地電子設備的影響程度。在戰場空間復雜電磁環境的模擬時，要充分考慮真實的還原和實際的電磁能量密度。一方面要達到干擾效果，另一方面也要防止過量電磁能量輻射，以免造成不必要的電磁污染。另外，過強的電磁干擾不但可以使雷達致盲、中斷通信，而且可能會造成電子器件和業務人員的傷亡。比如，連續強激光的照射可以燒毀光電探測器，還會造成人員致盲或灼傷。目前，各發達國家都在努力利用電磁能研發高功率微波武器、電磁脈沖彈、高能激光武器等武器裝備，所以各輻射模塊應當嚴格控制發射功率的上限，限制輻射源與干擾對象之間的最短安全距離。

設計復雜電磁環境的電磁能量分布主要是由現有武器裝備電磁源的分布、使用時機、頻譜特性決定，而構成復雜電磁環境的各要素部分的物理特征和特性必須要實現可控。例如，干擾方式、發射頻率、編碼方式、調制方式、輻射方向、發信功率、發信內容等，可以通過技術改造、技術革新等方式實現計算機控制，并提高構建復雜電磁環境的可變范圍和可變因子的數量，以實現全頻域的功率、頻率、輻射方向、調制方式等可調，見圖2。

圖2 復雜電磁環境模擬系統種類和強度控制

4 反饋控制原理的全頻域監控系統

由于復雜電磁環境基本覆蓋了全部現武器裝備的通信設備和其他武器上的電子設備頻譜范圍，包括現代信息化時代可能裝備的電子設備的頻譜范圍，對應地需要構建相適應的頻譜檢測系統，以保證對各種通信設備和其他相關電子設備的探測、干擾、定位、發信等工作的實施，并且提高復雜電磁環境模擬的準確性和精度。這就要求場地復雜電磁環境應具有反饋控制的全頻域監控系統，形成場地復雜電磁環境布設、調整和檢測的循環控制，保證電磁環境的布設效果，保障對場地復雜電磁環境實現情況的監測和調整。此外，場地復雜電磁環境還要具有信號采集功能，通過采集參訓設備的信號，形成對參訓設備的監視，從而達到對參訓人員的訓練評價，見圖3。

圖3 復雜電磁環境模擬全頻域監控系統控制示意圖

全頻域監控系統的工作流程是：系統指示電磁環境檢測模塊信號的接收機進行探測場地復雜電磁環境的平時狀態，建立場地復雜電磁環境的初始值；在各種電臺工作時，系統會通過電磁環境檢測模塊檢測的數據，然后根據指令進行控制干擾信號發生模塊的相應的干擾機開機工作，進行可控制的干擾；系統再通過電磁環境檢測模塊檢測的數據，不斷調整干擾信號發生模塊的相應的干擾機工作狀態，直至達到理想效果；情況處置信號采集模塊及時將電臺人員的情況處置信息及時上傳系統，系統再通過干擾信號發生模塊對干擾機工作狀態進行調整和改變，從而不斷進行重復或進行新科目的干擾訓練。

5 結語

本文分析復雜電磁環境的基本系統結構，在具體系統設計時要考慮不同層次場地的具體需求，理想的系統方案通常受到各種不利條件和其他因素的制約而有所改變。而如何利用現有的條件，盡快建立一個具有復雜電磁環境的場地是關鍵點，這樣才能盡快使部隊在無聲的電磁戰場上得到磨練和提高。

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Design of Complex Electromagnetic Environment in Test Site

PENG Wencheng，GUO Dongming

（The Academy of Armored Forces Engineering， Fengtai 100072）

Abstract:This paper from the application object， the electromagnetic spectrum， kinds of jamming three aspects to analyze the structure of the system， in the future a variety of combat field complex electromagnetic environment simulation realization problem， design solutions based on feedback control principle of full frequency m onitoring system to provide s tructural analysis technical support for the construction of the space complex electromagnetic environment decision.

Key words:complex electromagnetic environment，simulation， feedback， control， monitoring system