舰船电磁兼容性标准体系的构建

张勇，汤仕平，龚亚樵

（1．海军装备研究院标准规范研究所，上海200235;2．海军装备部，北京 100161）

0 引言

舰船是最为复杂、庞大、综合作战能力强大的水面作战平台，装备了雷达、通信、电子对抗、指挥控制等大量电子用频设备和武器。因此，舰船电磁环境复杂，电磁兼容问题突出，电磁干扰和电磁辐射危害可能造成设备、系统性能降低，危及人员、军械和燃油的安全，使舰船不能完成预期的战斗任务。在未来复杂的作战态势和电磁环境下，预警探测、指挥控制、火力打击等多种装备交叉使用，要求做到实时使用的协调一致，电磁兼容问题更加突出。

舰船电磁兼容性标准是开展舰船电磁兼容性工作的主要依据，是实现舰船电磁兼容性的基础。开展电磁兼容性标准研究，建立舰船电磁兼容性标准体系，对舰船电磁兼容性标准工作进行顶层规划，明确舰船电磁兼容性标准发展方向和工作重点，指导舰船电磁兼容性标准规划论证及标准的制修订，同时将众多的舰船电磁兼容性标准在体系下协调一致．充分发挥舰船电磁兼容性标准的系统功能，获得良好的系统效应，取得最佳的军事、经济效益。

1 国内外电磁兼容性标准分析

由于各国海军的基础与发展战略存在差别，舰船的发展方式和发展水平也各不相同，因此决定了各国的舰船电磁兼容性标准也有所区别。由舰船资料可以看出，美国是世界建造战斗舰船最多的国家，其舰船的研制具有较高水平。美国在舰船的发展过程中十分重视发挥标准的作用，标准在美国舰船采办过程中扮演着举足轻重的作用，美国舰船标准技术水平先进、配套协调，是目前世界先进舰船标准的代表，对于我国舰船装备标准规范和设计指导性文件研究具有重要的参考价值。

为了解决日益严重的电磁干扰问题，美军从20世纪40年代开始颁布了一系列的电磁兼容性标准，包括:JAN-I-225，MIL-STD-461/462系列，MIL-E-6051D和MIL-B-5087B等，以施行武器装备的电磁兼容性控制和认证。同时，美军在控制电磁环境效应和装备采办过程中有相应的指令指示和操作手册支持，为武器装备达到电磁兼容性提供指导和管理指南，如MIL-HDBK-237系列。在随后的几十年里，设备和分系统级以及系统级电磁兼容性理论和试验措施被不断丰富和发展。美国系统级军用电磁兼容性标准经历了MIL-STD-1385《预防电磁辐射对军用系统危害的一般要求》和MIL-STD-1818，现在发展到MIL-STD-464A《系统电磁环境效应要求》［1］。

通过对美军《国防部规范与标准》中电磁兼容标准文件，国防部、海军指令/指示文件等美军标准化文件分析，确定了用于美海军舰船的电磁兼容性相关标准化文件，通过相关文件分析，可以得出以下结论:

1）美国用于舰船的电磁兼容性要求分布于各指令、操作手册和标准中，没有发现美国舰船电磁兼容性相关标准有明显的体系结构特征，没有体系的框架和说明。

2）经过分析发现，美国舰船电磁兼容性工作以美军《舰船通用规范》、海军部电磁兼容性指令指示（如:NAVSEAINST 2450.2）［2］和MIL-HDBK-237D管理手册为主线，在这些文件中提出技术、管理上的电磁兼容性要求，并以直接引用的电磁兼容性标准［3］（如:464A、461E等）为支撑。引用的电磁兼容性标准提出具体的电磁兼容性要求，在技术要素和管理、试验方面都有相应的要求。例如:NAVSEAINST 2450.2（OPR 06K2）中规定了电磁环境效应（E3）控制的考虑、需求和过程，并提出对平台级装备、系统级设备需满足的电磁兼容性军用标准要求，具体如表1所示。

3）解决电磁兼容性问题是一个系统工程，要解决舰船装备的电磁兼容性问题，不是仅仅依靠制定技术标准就可以解决的。美军不仅有用于舰船上的电磁兼容性技术标准，还有包括国防部、各军兵种和参谋长联席会议主席等发布的一系列指令指示、操作手册等管理性文件来指导舰船的电磁兼容性工作，明确分工和职责。这些管理性的文件，在解决电磁环境效应问题中起到十分重要的作用。

我国军用电磁兼容性标准化工作开展于80年代初，吸取别人的经验，有一个较高的起点。而且，电磁兼容性标准是参照美军相关标准并结合我军电磁兼容性工作的经验制定的。

1）我国目前已制定了一批电磁兼容性军用标准，但还不能满足大型舰船等研制的需要，这些标准满足设备和分系统等需求比较成熟［4］，但要满足系统级尤其是大型舰船复杂系统是有很大差距的。国军标GJB1389A颁布后具体明确了系统级电磁兼容的要求，使系统提出电磁兼容性要求有了依据［5］。但还没有系统进行验证的方法标准，如何去验证，需要通过研究制定一批系统级的电磁兼容性试验方法的国军标和海军标。

2）我国电磁兼容性国军标基本上是在技术层面上，有关电磁兼容性管理方面的标准较少，国军标GJB/Z17《军用装备电磁兼容性管理指南》已有17年，是参照采用美军标MIL-HDBK-237B制定的;而美军标已于2005年颁布了D版，要求具体，因此GJB/Z17需要结合我国装备的特点及美军标的发展进行修订。

3）电磁频谱是有限资源，必须进行科学的管理规划。美军标MIL-HDBK-237D提出了“频谱保障性”要求，规定了不同研制阶段如何管理电磁频谱问题。舰船在甲板上、下和舰机之间，使用电磁频谱的设备、系统十分多，使有限的频谱资源显得十分拥挤。在研制初期协调好频谱的规划、分配，避免频谱冲突，事后补救;在使用阶段协调好频谱使用。制定电磁频谱技术管理标准十分紧迫。

2 构建舰船电磁兼容性标准体系的方法

构建舰船电磁兼容性标准体系就是根据分析掌握的舰船电磁兼容性标准体系涵盖内容，确定舰船电磁兼容性标准体系结构和标准明细。

构建舰船电磁兼容性标准体系采用系统综合分析法，通过系统分析确定舰船电磁兼容性标准体系建立的综合要求，从全系统全过程通盘控制体系建设的框架、流程问题，解决构建体系包括的过程、内容、方法等。通过对比分析解决体系组成部分、标准类型的问题，实现明细表中的内容。同时为体系标准分类提供依据。层次分析法分析体系结构层次，建立体系的结构框图。使体系结构优化、层次清晰、关系合理。建立舰船电磁兼容性标准体系是一个系统分析决策的多阶段选择与反馈过程，通过系统分析对舰船研制过程中电磁兼容需求纵向自上而下逐级分解，横向从寿命期逐阶段分析，界定舰船电磁兼容性标准体系内容，明确体系结构，最终形成体系表，过程如图1所示。

图1 建立体系过程Fig.1The process of establishing system

确定体系要分析界定舰船电磁兼容性内容范围，即标准的组成、范围，这一过程采用对比分析法，通过分析比较，分类统计，研究涉及舰船电磁兼容性的国内外情况，结合舰船电磁兼容性需求，确定舰船电磁兼容性标准内容、范围和类型。明确结构的过程是逐步优化的过程。这一过程根据目前技术水平和发展趋势，层次分析确定体系结构。有关的分析方法可根据情况既可以单独应用，也可以综合运用，且结合专家的参与，综合集成为相对比较理想，层次分明、逻辑性强的目标体系结构。

3 舰船电磁兼容性标准体系涵盖内容

通过国外舰船电磁兼容性标准，特别是美国舰船电磁兼容性标准、规范、指令等标准资料分析，掌握了美国舰船电磁兼容性标准的构成，并在此基础上，通过内容分析，确定舰船电磁兼容性要求涵盖内容。

通过分析，舰船电磁兼容性要求主要包括:

1）保证舰船上电引爆武器、燃油的安全;

2）保障人员的安全，不受电磁辐射危害;

3）舰机适配，安全兼容工作;

4）保证舰船上电气、电子设备和武器装备能兼容工作。

为实现舰船电磁兼容性要求需开展电磁环境预测分析，总体优化布置，电磁频谱管理，电磁干扰控制及管理、设备在舰船上的接地、电缆布置、舱室屏蔽、电磁环境对人员、燃油、军械危害的预防要求，舰载电子武器设备电磁兼容要求等工作。

按照我国军用标准体系及海军装备标准体系的模式，结合舰船电磁兼容性特点，舰船电磁兼容工作主要在控制电磁辐射危害，减少电磁干扰、实现舰机适配等方面。以上方面要制定单独类型标准，同时包括基础标准、管理标准、试验验证标准。其中基础标准不涉及具体产品，它就术语、现象、环境、试验和测量、仪器和基本试验装置给出定义和描述。因此，舰船电磁兼容性标准体系应包括以下内容:基础标准;电磁干扰及控制标准;电磁辐射危害及控制标准;舰机界面电磁兼容性标准;电磁兼容性试验评估标准;电磁兼容性管理标准。

4 舰船电磁兼容性标准体系

通过对国外舰船电磁兼容性标准文件的分析，以及舰船电磁兼容性要素的分析，结合舰船电磁兼容性标准涵盖内容和我国电磁兼容性军用标准体系表，按照建立舰船电磁兼容性标准体系的原则，运用体系建立的方法，提出舰船电磁兼容性标准体系框图如图2所示。

图2 舰船电磁兼容性标准体系框图Fig.2The block diagram of EMC standard system for navy ship

5 舰船电磁兼容性标准体系基本内容

5.1 基础标准

属于基础标准的已有GJB72A-2002《电磁干扰和电磁兼容性术语》、HJB 34A-2007《舰船电磁兼容性要求》。GJB72A标准规定了电磁干扰和电磁兼容性术语及其定义。HJB34A-2007规定了海军舰船总体、舰（船）载电子、电气、机电系统和设备的电磁兼容性基本要求及其测试方法。该标准用于海军各类战斗舰艇。

基础标准对术语、现象、环境、电磁兼容要素、试验和测量等给出定义和描述。基础标准是编制其他各级电磁兼容性标准的基础。

5.2 电磁干扰及控制标准

包括控制舰船的电磁干扰的要求，以及规范和指导设计使舰船满足指标要求的措施。

目前，已有军用设备和分系统电磁发射及敏感度要求、电磁兼容性搭接及接地要求和方法、电磁环境要求及控制措施、军用飞机雷电防护及飞机安全电接地、飞机供电特性等要求。

根据电磁兼容性技术的发展，以及美军指令NAVSEAINST 2450.2（OPR 06K2），MIL-HDBK-237D均提出了电磁脉冲及防护要求。目前电磁脉冲、雷电对武器装备有着致命影响，电磁脉冲的电磁能量能大量损坏指挥、控制、通信、情报系统，各国仍在大力加强核电磁脉冲的研究。加强武器系统抗EMP技术研究，以提高武器系统在电磁武器、高空核爆炸打击下的生存能力，具有十分重要的意义。因此，需针对未来的发展及电磁脉冲、雷电的防护要求，制定相关标准。

现代战争对电磁频谱的依赖性越来越强，战场频谱供需矛盾日益加剧。因此，为了合理有效利用频谱，需从电磁兼容性出发，综合频段选择、频率指配、干扰分析、系统的技术体制及设备性能，实施频谱管理，实现频谱资源的有效利用，减少产生电磁兼容性问题。

从美军的电磁兼容性文件资料研究分析，对频谱管理十分重视，有许多管理的文件。目前，我国相关方面还缺乏完善的标准，应加以研究制定。

5.3 电磁辐射危害及防护标准

由于现代战争的要求，舰船活动区域大、作用距离远，舰载和机载大功率设备发射功率高，易产生高场强，存在电磁危害的可能。

美国国防部尤其是海军早在20世纪60年代就开始进行电磁辐射危害的全面研究，目前已形成一系列指令、标准、设计准则、作业规程等。如:NAVSEAINST-8020.7C［6］，NAVSEA OP 3565，NAVSEA OD 30393和MIL-HDBK-240等。目前，我国对燃油危害的场强限制、燃油安全距离等技术问题还有待于突破，需制定相关的舰船电磁辐射对燃油危害及防护要求。舰船在恶劣的电磁环境中要实现武器系统的安全性，必须加强电磁辐射防护技术研究，需开展电磁辐射对军械危害及防护要求研究和标准制定。由于无线电技术的发展，电磁波辐射对人体的影响成为关注的重点。近年来，在这一领域的研究已取得一些进展，形成了电磁辐照的标准，但还不能满足舰船上电磁辐射对人员的危害及控制措施要求，需研究制定舰船电磁辐射对人员危害及防护要求。因此，与舰船电磁辐射危害相关的指标要求、防护要求需制定相关标准。除了已有的部分标准外，对燃油需制定辐射指标要求和控制措施，军械防护和管理程序也尤为重要。对人员需制定辐射要求、控制和防护措施要求。

5.4 舰机界面电磁兼容标准

舰机电磁兼容性界面标准是为了协调舰机电磁兼容要求，确保舰机电磁兼容性适配而特别制定的标准，从舰机界面接口来看，主要包括辐射电磁场、接地要求、对飞机的供电电源等界面。因此，主要包括舰机界面电磁环境、接地要求、供电电源接口、舰机频率适配要求。

5.5 电磁兼容试验与评估标准

由于电磁场分布的复杂性和电磁数值计算的局限性，舰船电磁兼容性工程的技术研究和问题解决需建立在大量的试验研究和实际测试的基础上。设计是否合理，采取的技术措施是否得当，是否存在电磁干扰问题，都需要通过试验进行分析判断。

目前，设备及分系统的测试方法有《军用设备和分系统等电磁发射和敏感度测量》，可满足设备及分系统级的测试要求和方法。总体、系统级安全裕量、电磁场对人员、武器装备、燃油的危害效应、电磁易损性和抗电磁脉冲效应试验等方面尤为关注。新型测量仪表和仪器设备的研制和新技术在电磁兼容标准中应用，试验设备和设施体现出宽频带、高场强的特点。电磁兼容性试验技术逐渐向高速自动化、集成化、便携式方向发展。当前，军用装备尤其是电子设备的工作频段不断拓宽、功率不断增大，为满足军用装备发展的需求，必须建立相应的《系统电磁兼容性试验方法》系列标准的制定，在系统级的试验方法中主要包括:系统电磁脉冲试验与评估方法;电磁辐射危害场强测量方法;电磁辐射对军械危害试验与评估方法等。

同时，需要关注的是在制定试验方法的同时，要大力开展电磁环境效应的试验设施、场地的建设，没有充分的试验场地，系统级的电磁环境效应试验很难开展。美国军方至少建有20个大型电磁环境效应实验场，包括陆军7个、海军8个、空军5个。美军完善的电磁环境效应试验设施较好的开展了武器装备的电磁环境效应试验评估，目前国内在此方面还有很大差距。

6 结语

在全面分析国内外舰船电磁兼容性标准现状及发展趋势的基础上，深入研究了美国舰船电磁兼容性标准化文件，并在此基础上，结合军用标准体系编制的要求，形成了舰船电磁兼容性标准体系的建立原则，通过对舰船电磁兼容性标准体系涵盖内容和构建方法的研究，建立了我国舰船电磁兼容性标准体系表，建立了包含基础标准、电磁干扰及控制标准、电磁辐射危害及防护标准、舰机界面电磁兼容性标准、电磁兼容性试验与评估标准、电磁兼容性管理标准六方面的舰船电磁兼容性标准体系，系统地确定各标准项目的内容和在标准体系中的位置，提出了制定标准的建议，结合型号研制，突出舰船电磁兼容性特点，为舰船电磁兼容性工作提供技术支撑。

［1］MIL-STD-464A，ElectromagneticEnvironmentalEffects Requirements for Systems［S］．

［2］NAVSEA instruction 2450.2 OPR 06K2，Electromagnetic Compatibility［S］．

［3］MIL-HDBK-237D，Electromagnetic Environmental Effects and Spectrum Supportability Guidance for the Acquisition Process［S］．

［4］MIL-STD-461E，RequirementsfortheControlof Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment［S］．

［5］GJB1389A-2005，系统电磁兼容性要求［S］．

［6］NAVSEAINST_8020.7C，HazardsofElectromagnetic Radiation to Ordnance Safety Program［S］．