復雜電磁環境對通信偵察裝備效能發揮的影響及對策

劉曉光，高俊光，王肖洋

(中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽 471003)

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復雜電磁環境對通信偵察裝備效能發揮的影響及對策

劉曉光，高俊光，王肖洋

(中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽 471003)

分析和探討了復雜電磁環境對通信偵察裝備效能發揮的影響及對策。首先簡單介紹了復雜電磁環境的概念和特點，以及通信偵察的主要技術指標，然后具體分析了其對通信偵察裝備效能發揮的影響，提出了對策。總結提煉了截獲概率、目標分選、樣式識別等方面的影響，以此為基礎，探討了優化設置偵察門限、解調樣式、搜索步進等技術參數；靈活運用分段控守、視聽結合、控舊抓新等偵察方法,為復雜電磁環境下實施通信偵察提供了參考和借鑒。

電磁環境；通信偵察；裝備效能；影響分析

0 引言

隨著裝備信息化的迅速發展，電磁環境變的越來越復雜。而通信偵察裝備作為電磁波的重要接收者，最重要的作用是在復雜的電磁環境下迅速、準確、有效地找準目標，復雜電磁環境將直接影響其偵察效能的發揮。

通信對抗裝備主要包括通信偵察設備和通信干擾設備，它們與電磁環境的相互影響非常密切。裝備效能是指在規定的條件下達到規定使用目標的能力，即裝備完成任務的能力。通信偵察是實施通信對抗的前提，隨著電子防御手段與新體制通信技術的應用，偵察難度越來越大，加之民用無線電通信、雷達、衛星通信等設備構成了極其復雜的電磁環境，更使得通信偵察困難重重。因此，準確掌握復雜電磁態勢，采取必要的措施手段，增強通信偵察裝備在復雜電磁環境下的適應能力，對整體效能的發揮至關重要[1]。

1 復雜電磁環境的概念和特點

電磁環境是某一特定空間范圍內存在的所有無線電波在頻率、功率和時間上的總分布，是特定時間和空間內所有電磁能量的總和，可用電磁場強分布表示。而復雜電磁環境特指在一定空間范圍內，由空間域、時間域、頻率域上分布數量繁多、樣式復雜、密集重疊、動態交迭的電磁能量所構成的電磁環境[2]。

復雜電磁環境的特征從電磁科學中常用的空域、時域、頻域和能域這4個方面進行描述，分別表示為空間狀態、時間分布、頻譜范圍和能量密度[3]。

空間狀態是無形的電磁波在有形的立體空間的表現形態。各個空間層次的電磁輻射源在對抗區域展開，形成一個縱橫交錯的電磁輻射態勢，任何一個區域都會被電磁輻射覆蓋。

時間分布是電磁輻射在時間序列上的表現形態，主要是指電磁信號隨時間變化的規律和趨勢。在對抗雙方圍繞爭奪信息控制權而展開的偵察與反偵察、干擾與反干擾、摧毀與反摧毀等一系列斗爭中，電磁環境始終處于激烈的變化之中[4]。

頻譜范圍是各種電磁輻射所占用頻譜的表現形態。在有限的電磁頻譜上出現高密度的爭奪與對抗，電磁波傳播特性限制了對抗雙方不可能隨意選取電磁頻段，而都是在有限的頻段內進行通信與干擾，這大大增加了電磁環境的復雜性。

能量密度是電磁輻射強度的一種表現形態。主要是指電磁信號能量隨空間、時間和頻率變化的規律，隨著態勢變化、空間和時間轉移，雙方都會根據各自目的，選擇不同的能量級和通信樣式，形成干擾、壓制、欺騙或毀傷等效果。

2 影響及對策分析

復雜電磁環境對通信對抗系統的影響主要體現在對通信偵察系統的影響上，其對通信偵察的作用距離、截獲概率、分選識別、發現時間等都有重要的影響。

2.1 通信偵察裝備的主要技術指標

1)頻率范圍：是指偵察設備的頻率覆蓋范圍。

2)作用區域范圍：包括方位、仰角和作用距離覆蓋范圍，方位和仰角覆蓋范圍與系統的天線有關，一般與天線的波束寬度相同，偵察作用距離范圍與偵察接收機靈敏度有關[5]。

3)靈敏度：是接收機可接收到的并能正常工作的最小信號強度。通信信號到達接收機時，其大小是未知變化的，只有當通信信號電平不小于接收機靈敏度數值時，才能實現信號的接收。

4)動態范圍：是接收系統可接收到的最強和最弱信號之差。

5)頻率搜索間隔：反映接收設備準確調諧的能力，一般由接收機本振的最小頻移步進量決定。

6)頻率搜索速度：是接收機在單位時間內，可以搜索的頻帶范圍值。

2.2 復雜電磁環境對通信偵察裝備效能發揮的影響

信號環境中的各類通信信號、干擾信號、非通信類的電子信號、民用電臺及背景噪聲等都以電場或磁場的形式在自然空間傳輸，當遇到接收天線時，被轉化為感應電動勢送入接收機。因此，復雜電磁環境主要影響接收機的正常接收。體現在2個方面：一方面，通信偵察設備瞬時工作頻段范圍內截獲到的電磁信號數量眾多，超出了裝備及偵察員的分選和處理能力，必然導致漏偵、錯判，影響偵察的準確性；另一方面，由于偵察裝備偵察到的信號眾多，特別是面臨較多的弱信號和密信號，操作人員分析信號判別難度明顯增大，必然導致信號分析處理時間延長，影響偵察的時效性。

1)背景噪聲強烈，低截獲技術的廣泛應用，導致截獲發現目標信號困難。復雜電磁環境下，背景信號紛繁復雜，互調干擾、交調干擾、諧波干擾、鄰頻干擾，以及天電干擾明顯，背景噪聲電平急劇增大。另外，通信抗干擾技術如跳頻通信、直接序列擴頻通信、猝發通信、自適應通信等低截獲技術的廣泛使用，更使目標電臺的信號輕松隱藏在噪聲之下，加大了截獲發現的難度。信號截獲時，一般要求目標信號與背景噪聲的信噪比在15dB，但在復雜電磁環境下，信噪比常常低于10dB，多目標信號被淹沒在背景噪聲之中，難以發現，特別是天波信號，經過長距離傳輸，信號電平降低，導致信號跳動幅度小、強度弱，在全景顯示器上看不見頻譜，在聽辨設備上聽不清聲音，容易被當作噪聲信號漏偵誤判，不能快速正確地進行分析識別。

2)信號密集度高，用頻裝備沖突激烈，導致搜索分選目標信號困難。對抗雙方各種體制的電子設備充斥陣地，其數量巨大、種類繁多，導致電磁環境信號異常密集。目前，美國一個師使用的電臺數量多達數千部，數量如此巨大的通信裝備將部署在一個狹小的區域內，再加上雙方的電子對抗裝備、民用通信設備以及其它電子設備，多種電磁信號密集交錯，頻譜的擠占、沖突異常激烈。通信偵察設備的測頻精度和搜索速度是一對矛盾體，信號的重疊和頻譜的擠占不可避免地提高了分選的難度，必定要求提高測頻精度，從而造成搜索速度的下降，影響了偵察效率。

3)信號樣式繁雜，雙方信號動態交迭，導致識別判證目標信號困難。隨著電子技術的飛速發展，各種新體制電臺層出不窮，據不完全統計，目前世界上僅通信信號種類就多達100種以上，不僅有AM、FM、ASK、FSK、QPSK等傳統的調制樣式，還涌現出OFDM、QAM、MSK、DS-SS、CDMA、TDMA等調制樣式，面對如此繁雜的信號樣式，識別判證目標將非常困難。同時，由于電子設備運用的方式隨進程的變化而不斷變化，各種雜亂無章的電磁輻射將在空域上交錯、時域上集中、頻域上擁擠、能域上起伏，形成敵我混雜、動態交錯、通聯和干擾混疊的電磁態勢，給目標信號的識別判證帶來新的難題。

2.3 通信偵察裝備應對復雜電磁環境的措施

1)優化偵察參數設置

對于復雜電磁環境下的信號偵察來說，重要的參數有三個，分別是門限、解調樣式和搜索步進。一要合理設置門限。門限主要取決于接收機的靈敏度，設置過高，則目標信號可能會被濾除掉，漏警概率增大；門限設置過低，就會放行大量的噪聲信號，增加了對目標信號的偵察難度，虛警概率增大，降低了偵察效率。二要選擇合適的解調樣式。通信偵察設備面臨的是非協作的多種調制方式，它需要解調的調制樣式比通信設備的解調器多得多，應隨信號調制參數的變化而改變。對于短波通信通常應選擇單邊帶樣式進行搜索，這主要是因為用單邊帶解調時，信號的音響特性失真最小，短波通信中常用的等幅報信號、調幅信號、頻率鍵控信號都可以被單邊帶樣式良好接收，便于解調辨別。三要選擇合適的搜索步進。頻率搜索可主要采用步進搜索，步進搜索分為等間隔搜索和靈巧搜索方式，若條件允許最好采用靈巧搜索，若采用等間隔搜索，則應根據通信信號數量、頻段范圍等合理設置步進間隔，過大的步進容易漏掉信號，過小的步進則影響搜索效率。

2)靈活運用偵察方法

復雜電磁環境下的信號偵察方法主要有分段控守、視聽結合、控舊抓新等。一要分段控守。頻率搜索時間是指搜索完給定頻率范圍所需的時間，當搜索間隔、速度等間隔確定時，搜索頻率范圍越小，則搜索時間越短。在指揮所的統一引導下，由偵察站充當指揮控制站，根據各干擾站偵察設備的能力大小劃分頻段，并及時調整頻段分配，各干擾站在任務頻段內實施快速偵察，保證各單站執行小段任務，從而壓縮了頻段搜索范圍，縮短了搜索時間，能較快地發現對方通信，取得最佳干擾時機。二要視聽結合。首先察看全景頻譜圖，搜索目標信號，通過辨其音響、察看頻譜，分析判明目標信號特征。若通信信號受復雜電磁環境影響造成電平很小，在全景頻譜圖上幾乎發現不了，則可用監測接收機手動控制操作輪進行偵察，仔細聽辨信號音響特征，搜索那些“看不到譜線但能聽辨出音響特征”的目標信號，通過“全景看”、“調諧聽”相結合的方式，提高對通信信號偵察能力。三要控舊抓新。對已出現的信號，用接收機信道存儲功能對威脅等級較高的通信電臺進行存儲，在搜索抓新信號的同時，通過信道存儲顯示鍵快速對舊信號進行監控，從而達到“控舊抓新”的目的。特別是目前廣泛采用數字、密話通信，要短時間內在復雜電磁環境下快速準確地判別目標信號難度較大，因此采取控舊抓新方法，能更好地準備判證目標信號，同時也不容易漏判信號。

3 結束語

復雜電磁環境和通信抗干擾技術的發展對通信偵察裝備的適應能力、生存能力和效能發揮等提出了挑戰，必須引進一些先進的技術和偵察方法，比如基于軟件無線電的波形切換和調制解調；基于認知無線電的動態頻譜接入；基于高階統計量的電臺細微特征識別；基于空間譜估計的測向定位；基于靈巧干擾實施技術偵察等。目前階段最為迫切的是要提高對復雜電磁環境的認識，強化在復雜電磁環境下的適應性練習，確保通信偵察裝備效能的有效發揮。■

[1] 周園明.通信對抗環境下戰場電磁兼容研究[J].通信對抗，2010(4):7-8.

[2] 易曉蓉.復雜電磁環境下裝甲部隊通信干擾與抗干擾探析[J].電子科技，2009，22(12) : 44-45.

[3] 王汝群, 胡以華.戰場電磁環境[M].北京：解放軍出版社，2006.

[4] 王武, 曹登杰.復雜電磁環境對通信電臺通聯影響的分析[J].信息通信，2013(10): 206-207.

[5] 馮小平.通信對抗原理[M].西安:西安電子科技大學出版社，2009.

Theimpactofcomplexelectromagneticenvironmentontheperformanceofcommunicationsreconnaissanceequipmentandcountermeasuresanalysis

Liu Xiaoguang，Gao Junguang，Wang Xiaoyang

(Luoyang Electronic Equipment Test Center of China，Luoyang 471003，Henan,China)

The impact of complex electromagnetic environment on the performance of communications reconnaissance equipment and countermeasures are analyzed and discussed. Firstly, the concept and characteristics of the complex electromagnetic environment and the main technical indexes of the communication reconnaissance are briefly introduced. And then, the influence and countermeasures of the performance of the communication reconnaissance equipment are analyzed concretely, and the intercept probability, target sorting, pattern recognition and so on are summarized. Based on this, the technical parameters such as reconnaissance threshold, demodulation style, search step and so on are discussed. The new methods of reconnaissance, such as segmented control, audio-visual combination and implementation of communication reconnaissance provide a reference and reference.

electromagnetic environment；communication reconnaissance；equipment performance；impact analysis

2017-07-28；2017-09-05修回。

劉曉光(1985-)，男，工程師，碩士，主要研究方向為通信對抗。

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