复杂电磁环境下电台通信效果评估方法应用

2021-03-07冯晓辉郝健刘清波

电子技术与软件工程 2021年24期

冯晓辉郝健刘清波

（西安长远电子工程有限责任公司陕西省西安市 710100）

1 引言

随着通信装备技术的发展，无线电通信技术和通信体制发生了巨大的变化，越来越多的新型通信装备陆续配发至部队，另一方面战场上的电磁环境变得日益复杂，为了适应这一形势的发展，复杂电磁环境下电台通信效果评估变得十分重要，其分析结果才能够为武器装备性能测试、作战训练提供有力的数据支撑。

2 评估流程

电台通信效果评估流程见图1，实施步骤如下：

图1：电台通信效果评估流程

（1）评估试验构建的电磁环境与想定电磁环境的相似度，因为只有在满足战场电磁环境模拟逼真性条件要求下得出的电台作战效能评估结论才具有指导意义。若电磁环境不满足要求，则不能进行后续试验，需重新构建；

（2）若电磁环境态势达成，则规划试验内容、条件，开始试验并记录数据。软件通过置信区间评估与工作性能评估方法，对被试电台在特定电磁环境下的语音单字清晰度、语音句子可懂度、数据传输成功率进行评估；

（3）基于上述试验结果与评估分析结论进行电台综合效能评估，并形成评估报告。

3 通信效果评估

3.1 电磁环境逼真性评估

按照文献[1]所述，电子对抗最基本的干扰样式即压制和欺骗两大类，前者用于破坏或降低电子装备探测目标的能力，可用信噪比来定量描述，后者给电子装备制造虚假目标，以假乱真，可用假目标的数量来定量描述。因此，可以用电台接收到的信噪比和假目标数量作为二维指标空间，来定量描述试验中影响电台的电磁环境，将信噪比和假目标数量等效到电台天线处，分别对应电磁功率密度谱P 和电磁信号密度m。

对应电台通信试验过程的不同阶段，电磁环境也是随之动态变化的，若构建的复杂电磁环境可基于k 个子阶段进行描述，则电磁环境的二维指标空间可描述为：

构建电磁环境矩阵：

想定电磁环境矩阵：

可以通过对矩阵Xl与X0进行灰色关联分析，实现综合评估电磁环境逼真性。

3.1.1 矩阵初值化

将电磁环境矩阵表示为Xi=(ahj)2×k，式中h=1,2；j=1,2,···,k。假设D 为矩阵的初值化算子，则矩阵Xi的初值化像：

则构建电磁环境矩阵Xl初值化后为想定电磁环境矩阵X0初值化后为。

3.1.2 矩阵灰色关联分析

构建电磁环境矩阵Xl和想定电磁环境矩阵X0的三维空间坐标分别为式中h=1,2；j=1,2,···,k。则(h,j)处构建电磁环境特征参数与想定电磁环境特征参数之间的距离为：

则构建电磁环境特征参数与想定电磁环境特征参数之间的灰色关联系数矩阵：

其中分辨系数ξ 通常为0.5。

假设(h,j)处的关联系数权重为whj，则关联系数权重矩阵：

其满足：

对灰色关联系数矩阵的所有元素处理后，得到构建电磁环境相对于想定电磁环境的逼真程度为：

3.1.3 工程应用

以构建的包含五个阶段的电磁环境为例，设定背景电磁环境的平均场强值为-100dBm，则想定电磁环境矩阵：

测量的构建电磁环境矩阵：

两矩阵初值化后为：

则二者特征参数距离为：

取分辨系数ξ = 0.5，则构建电磁环境相对于想定电磁环境的灰色关联系数矩阵：

各灰色关联系数权重均取0.1，则构建电磁环境相对于想定电磁环境的逼真程度为r=0.8005，相似度和接近性较为理想。图2 左上部分为电磁环境特征参数录入区，右上部分为电磁环境逼真性评估计算过程及结果，右下部分为灰色关联系数矩阵雷达图，左下部分为想定电磁环境矩阵和构建电磁环境矩阵初值化后对应的曲面，x 轴、y 轴、z 轴分别表示初值化电磁环境矩阵的列、行和值。直观的看，构建电磁环境对应的曲面与想定电磁环境对应的曲面差异不大，吻合性较好。