郝曉軍,洪麗娜,韓 慧,許 雄,吳若無

(電子信息系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)國家重點實驗室，河南 洛陽 471003)

電磁環(huán)境復(fù)雜度動態(tài)評估方法

郝曉軍,洪麗娜,韓 慧,許 雄,吳若無

(電子信息系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)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(huán)境復(fù)雜度動態(tài)度量方法。通過建立電磁環(huán)境要素動態(tài)模型，得到電子信息裝備面臨電磁環(huán)境瞬態(tài)復(fù)雜度描述；區(qū)分電子信息裝備不同工作特點，依據(jù)使命，通過綜合考量，最終得出電子信息裝備面臨電磁環(huán)境動態(tài)復(fù)雜度綜合評估方法。

電磁環(huán)境；動態(tài)復(fù)雜度；評估

0 引言

隨著電子信息系統(tǒng)向系統(tǒng)化、綜合化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化不斷發(fā)展，電磁環(huán)境日益惡化，復(fù)雜電磁環(huán)境問題越來越成為關(guān)系社會公共安全、國防與軍隊建設(shè)的重要問題。人們開始逐步重視復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)[1]問題，并投入了大量的人力和物力進行相關(guān)研究。

電磁環(huán)境是指存在于給定空間所有電磁現(xiàn)象的總和[2]。文獻[3]將電磁環(huán)境復(fù)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(huán)境所具有的一般復(fù)雜性和特殊復(fù)雜性兩個方面的內(nèi)涵,將電磁環(huán)境復(fù)雜度分為與受體無關(guān)復(fù)雜度和針對特定個體與群體的復(fù)雜度兩種。隨著人們對復(fù)雜電磁環(huán)境認知不斷深入，基于受體的復(fù)雜度描述方法逐漸受到了人們關(guān)注[5-8]。但是上述復(fù)雜度評估方法均是基于靜態(tài)參量，沒有考慮復(fù)雜電磁環(huán)境多變的特征。比如A型電子信息裝備面臨寬帶干擾環(huán)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(jù)與受體裝備相關(guān)的復(fù)雜度評估方法，此刻電磁環(huán)境對于A型裝備是復(fù)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(huán)境呢？在此作一個初步的探討，以期對復(fù)雜電磁環(huán)境動態(tài)復(fù)雜度評估起到拋磚引玉的作用。

1 復(fù)雜度動態(tài)評估方法

1.1 電磁環(huán)境復(fù)雜度瞬態(tài)評估

為了有效評估復(fù)雜電磁環(huán)境與電子信息裝備的動態(tài)交互過程，可以考慮將受試電子信息裝備面臨的電磁環(huán)境建立動態(tài)模型，即不再采用傳統(tǒng)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(diào)制(M)兩個域來分析電磁環(huán)境復(fù)雜度，而是建立電磁環(huán)境各要素的動態(tài)模型，即用F(t)、S(t)、P(t)、Po(t)和M(t)來動態(tài)描述頻域、空域、能量域、極化域以及調(diào)制域等各參量隨時間的變化過程。電磁環(huán)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(fā)揮各有不同，因此這里引入灰度理論或?qū)＜掖蚍值母拍?，更加全面地反映電磁環(huán)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(huán)境復(fù)雜度可表示為時間的函數(shù)，即Comp(t)，t∈[t1，tn]。各要素計算關(guān)系如表1所示。

表1 電子信息裝備復(fù)雜度瞬態(tài)評估

1.2 戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度動態(tài)綜合評估

利用瞬態(tài)復(fù)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(huán)境。對于某些戰(zhàn)場電子信息裝備，其作戰(zhàn)使命的完成可能并不要求全程應(yīng)用有效?；谏鲜隹紤]，利用瞬態(tài)復(fù)雜度的概念，依據(jù)不同電子信息裝備工作特點，通過綜合考量受試體的作戰(zhàn)使命，得到戰(zhàn)場電子信息裝備的動態(tài)綜合復(fù)雜度指標。

1.2.1 戰(zhàn)場偵察類裝備動態(tài)復(fù)雜度綜合評估

戰(zhàn)場雷達等偵察裝備工作時，只要一個瞬間發(fā)現(xiàn)目標，就可以根據(jù)目標軌跡的關(guān)聯(lián)關(guān)系，推演目標的運動軌跡，完成戰(zhàn)場使命。基于上述功能特征，偵察類裝備的環(huán)境動態(tài)復(fù)雜度綜合評估應(yīng)該為各時間復(fù)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(tài)復(fù)雜度評估

戰(zhàn)場干擾類裝備工作時，通常都需要引導(dǎo)信息，但是由于所面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境，可能在某一個瞬間信息引導(dǎo)失效，最終導(dǎo)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?；谏鲜龉δ芴卣鳎蓴_裝備的環(huán)境動態(tài)復(fù)雜度評估應(yīng)該為各時間復(fù)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(zhàn)裝備的區(qū)分描述，可采用圖1形象地描述基于瞬態(tài)評估的戰(zhàn)場復(fù)雜度動態(tài)綜合評估方法。

2 應(yīng)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(fā)射功率10 kW。、

圖1 不同功能電子信息裝備綜合復(fù)雜度評估

圖2 典型作戰(zhàn)場景示意圖

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

用頻裝備面臨電磁環(huán)境的瞬態(tài)復(fù)雜度計算已不鮮見[4-8]，這里主要針對已知瞬態(tài)復(fù)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(huán)境復(fù)雜度。假設(shè)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(tài)電磁環(huán)境復(fù)雜度計算結(jié)果如表2所示。

表2 典型裝備瞬態(tài)電磁環(huán)境復(fù)雜度

圖3 復(fù)雜電磁環(huán)境與電子信息裝備的相關(guān)關(guān)系圖

根據(jù)基于瞬態(tài)復(fù)雜度進行復(fù)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(jù)裝備作戰(zhàn)使命，一次發(fā)現(xiàn)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(huán)境綜合復(fù)雜度應(yīng)為整個考核時間內(nèi)瞬態(tài)電磁環(huán)境復(fù)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(jù)裝備作戰(zhàn)使命，一次干擾失效，目標暴露，全局任務(wù)失效，該裝備在考核時間所面臨的電磁環(huán)境綜合復(fù)雜度應(yīng)為整個考核時間內(nèi)瞬態(tài)電磁環(huán)境復(fù)雜度的最大值，即0.85。

根據(jù)表2的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以制作如圖4所示的瞬態(tài)復(fù)雜度動態(tài)變化示意圖。

圖4 典型電子信息裝備瞬態(tài)復(fù)雜度

3 結(jié)束語

本文探討了基于受試體作戰(zhàn)使命進行電子信息

裝備動態(tài)復(fù)雜度綜合評估的方法。通過建立電磁環(huán)境各要素動態(tài)模型，實現(xiàn)電子信息裝備瞬態(tài)復(fù)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(huán)境的動態(tài)變化過程；通過區(qū)分電子信息裝備不同作戰(zhàn)使命及工作特點，基于瞬態(tài)復(fù)雜度描述，可以綜合考量戰(zhàn)場電子信息裝備所面臨的電磁環(huán)境。上述基于電子信息裝備作戰(zhàn)使命的評估思想對于復(fù)雜度等級評估及電子裝備復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)效能評估具有比較重要的意義?！?/p>

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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(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境特性與模擬。

TN97

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