电磁环境复杂度动态评估方法

郝晓军,洪丽娜,韩 慧,许 雄,吴若无

(电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室，河南 洛阳 471003)

电磁环境复杂度动态评估方法

郝晓军,洪丽娜,韩 慧,许 雄,吴若无

(电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室，河南 洛阳 471003)

探讨了电子信息装备面临电磁环境复杂度动态度量方法。通过建立电磁环境要素动态模型，得到电子信息装备面临电磁环境瞬态复杂度描述；区分电子信息装备不同工作特点，依据使命，通过综合考量，最终得出电子信息装备面临电磁环境动态复杂度综合评估方法。

电磁环境；动态复杂度；评估

0 引言

随着电子信息系统向系统化、综合化、网络化和一体化不断发展，电磁环境日益恶化，复杂电磁环境问题越来越成为关系社会公共安全、国防与军队建设的重要问题。人们开始逐步重视复杂电磁环境效应[1]问题，并投入了大量的人力和物力进行相关研究。

电磁环境是指存在于给定空间所有电磁现象的总和[2]。文献[3]将电磁环境复杂度定义为在有限的时空里, 一定的频段上多种电磁信号密集、交叠的程度。文献[4]基于电磁环境所具有的一般复杂性和特殊复杂性两个方面的内涵,将电磁环境复杂度分为与受体无关复杂度和针对特定个体与群体的复杂度两种。随着人们对复杂电磁环境认知不断深入，基于受体的复杂度描述方法逐渐受到了人们关注[5-8]。但是上述复杂度评估方法均是基于静态参量，没有考虑复杂电磁环境多变的特征。比如A型电子信息装备面临宽带干扰环境，用J_F表示。如果A型装备仅存在一个工作频率f0，且恰好落入J_F范围，即f0∈J_F，那么无疑根据与受体装备相关的复杂度评估方法，此刻电磁环境对于A型装备是复杂的。但是如果A型装备具有跳频工作方式f0和f1，且满足f0∈J_F，f1￠J_F，那么该如何评价它所面临的电磁环境呢？在此作一个初步的探讨，以期对复杂电磁环境动态复杂度评估起到抛砖引玉的作用。

1 复杂度动态评估方法

1.1 电磁环境复杂度瞬态评估

为了有效评估复杂电磁环境与电子信息装备的动态交互过程，可以考虑将受试电子信息装备面临的电磁环境建立动态模型，即不再采用传统的时(T)、频(F)、空(S)、能(P)，或者如文献[1]所描述增加极化(Po)和调制(M)两个域来分析电磁环境复杂度，而是建立电磁环境各要素的动态模型，即用F(t)、S(t)、P(t)、Po(t)和M(t)来动态描述频域、空域、能量域、极化域以及调制域等各参量随时间的变化过程。电磁环境与受试电子信息装备各要素的相互作用可用占用度来描述，其作用效果可用文献[9]中的公式分别进行计算。由于各要素对于电子信息装备效能发挥各有不同，因此这里引入灰度理论或专家打分的概念，更加全面地反映电磁环境对受试电子信息装备的影响程度[7-8]。最终受试电子信息装备面临的电磁环境复杂度可表示为时间的函数，即Comp(t)，t∈[t1，tn]。各要素计算关系如表1所示。

表1 电子信息装备复杂度瞬态评估

1.2 战场电磁环境复杂度动态综合评估

利用瞬态复杂度的概念，可以描述电子信息装备在任意时刻所面临的电磁环境。对于某些战场电子信息装备，其作战使命的完成可能并不要求全程应用有效。基于上述考虑，利用瞬态复杂度的概念，依据不同电子信息装备工作特点，通过综合考量受试体的作战使命，得到战场电子信息装备的动态综合复杂度指标。

1.2.1 战场侦察类装备动态复杂度综合评估

战场雷达等侦察装备工作时，只要一个瞬间发现目标，就可以根据目标轨迹的关联关系，推演目标的运动轨迹，完成战场使命。基于上述功能特征，侦察类装备的环境动态复杂度综合评估应该为各时间复杂度的最小值。用公式表示为:

Complexity=Comp(t)min,t∈[t1，tn]

(1)

1.2.2 干扰类装备动态复杂度评估

战场干扰类装备工作时，通常都需要引导信息，但是由于所面临的复杂电磁环境，可能在某一个瞬间信息引导失效，最终导致干扰失效，这样就可能暴露目标或自身信息，最终造成整个干扰过程的全局失效。基于上述功能特征，干扰装备的环境动态复杂度评估应该为各时间复杂度的最大值。用公式表示为:

Complexity=Comp(t)max,t∈[t1，tn]

(2)

通过上述对于不同目的作战装备的区分描述，可采用图1形象地描述基于瞬态评估的战场复杂度动态综合评估方法。

2 应用举例

比如某电子信息装备位于开阔场正常工作，如图2所示。跟踪雷达(B)的工作频率为f0，工作带宽200 MHz，天线主波束15°，接收机灵敏度-100 dBm。干扰雷达(A)的工作频率f1，天线主波束10°，发射功率10 kW。、

图1 不同功能电子信息装备综合复杂度评估

图2 典型作战场景示意图

在复杂电磁环境中，当大量信号同时作用于电子信息装备时，电磁环境与电子信息装备的相关性是由各个信号要素的相关性综合得到，计算见表1。电磁环境中各个信号要素对电子信息系统的潜在影响程度是由电子信息系统自身的软硬件结构决定的，如图3所示。整个环境对电子信息系统的相关性可以通过分析各个信号的相关性综合得到。

用频装备面临电磁环境的瞬态复杂度计算已不鲜见[4-8]，这里主要针对已知瞬态复杂度的前提下，如何综合评价电子信息装备所面临的全局电磁环境复杂度。假设外界电磁信号到达用频装备敏感端口的功率谱及来波方位随时间变化，其所面临的瞬态电磁环境复杂度计算结果如表2所示。

表2 典型装备瞬态电磁环境复杂度

图3 复杂电磁环境与电子信息装备的相关关系图

根据基于瞬态复杂度进行复杂度综合评判的准则，如果该装备属于侦察类电子信息装备，依据装备作战使命，一次发现目标，可推演目标航迹，那么该装备在考核时间所面临的电磁环境综合复杂度应为整个考核时间内瞬态电磁环境复杂度的最小值，即0.54；如果该装备属于干扰类电子信息装备，依据装备作战使命，一次干扰失效，目标暴露，全局任务失效，该装备在考核时间所面临的电磁环境综合复杂度应为整个考核时间内瞬态电磁环境复杂度的最大值，即0.85。

根据表2的统计数据，可以制作如图4所示的瞬态复杂度动态变化示意图。

图4 典型电子信息装备瞬态复杂度

3 结束语

本文探讨了基于受试体作战使命进行电子信息

装备动态复杂度综合评估的方法。通过建立电磁环境各要素动态模型，实现电子信息装备瞬态复杂度描述，可以更加准确、形象地描述电子信息装备面临电磁环境的动态变化过程；通过区分电子信息装备不同作战使命及工作特点，基于瞬态复杂度描述，可以综合考量战场电子信息装备所面临的电磁环境。上述基于电子信息装备作战使命的评估思想对于复杂度等级评估及电子装备复杂电磁环境下的作战效能评估具有比较重要的意义。■

[1] 聂皞,汪连栋,曾勇虎.电子信息系统复杂电磁环境效应[M].北京：国防工业出版社,2013:7-12,73-94.

[2] 刘尚合.武器装备的电磁环境效应及其发展趋势[J].装备指挥技术学院学报,2005,16(1)：1-6.

[3] 尹成友.战场电磁环境分类与分级方法[S].北京:国家军用标准出版社,2008.

[4] 代合鹏，苏东林.电磁环境复杂度定量分析方法研究[J].微波学报,2009,25(3)：25-27.

[5] 刘义，赵晶，刘佳楠,等.基于作战效能的战场电磁环境分级描述方法[J].系统工程与电子技术,2011,33(5)：1059-1062.

[6] 陈行勇,张殿宗,王祎，等.面向对象的战场电磁环境复杂度评估[J].电子信息对抗技术,2010,25(2)：74-78.

[7] 徐小毛,平殿发,张丹.基于灰色层次模型的战场电磁环境复杂度评估[J].电子测量技术,2009,32(6)：77-80.

[8] 孙璐璐,李辉,黄文亮.基于灰色层次分析法的雷达对抗训练电磁环境复杂度评估方法研究[J].雷达与对抗,2011,31(3)：5-8.

[9] 顾有林,张志,王伟，等.电磁环境复杂度评估算法研究与仿真实现[J].系统仿真学报,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。

郝晓军(1978-)，男，助理研究员，博士，主要研究方向为电子信息系统复杂电磁环境特性与模拟。

TN97

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