复杂电磁环境侦测及预警技术研究

李卫东　朱连军　田佳平

摘要：本文对战场电磁环境及其对战场感知、指挥、武器装备效能发挥造成的影响进行了介绍，通过研究复杂电磁环境侦测预警设备硬件和软件，实现了实现了复杂电磁环境可视化、预警智能化，解决了指挥员对电磁维度的掌控需求，具有迫切的现实意义。

关键字：电磁环境 侦测 预警 可视化

中图分类号：O441. 6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

1 引言

当今时代，信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛运用，开辟了与陆海空天相并列的“第五维空间”——电磁空间，出现了与传统战场环境并重的新要素——电磁环境。数量众多的电磁辐射体集结在一定的作战地域，人为和自然的、敌方和我方的、对抗和非对抗的各种电磁信号充斥于作战空间，综合形成了一个复杂密集、动态变幻的电磁环境。

随着军队信息化进程的加快，军事领域电磁应用日渐广泛，电磁空间日趋拥挤，电磁环境日益复杂，电磁应用干扰和自扰现象日益严重，武器装备电磁兼容矛盾突出，电磁资源分配与管控难度增大，严重影响与制约着战场感知、指挥、武器装备效能发挥以及部队的战场生存。电磁空间的斗争会更加激烈并将对争夺未来战争主动权，乃至国家安全与战略利益拓展产生重大影响。基于信息系统的体系作战要求把维护电磁空间安全，提升到与国家海洋安全、太空安全同等重要的地位。要用信息化战争的观念研究和把握陆海空天电多维战场，特别是搞清电磁环境的内涵和特性，提高在复杂电磁环境下军事训练的质量和水平。

2 研究内容

一是研究现代战争复杂电磁环境对作战和后勤、保障的影响。针对军队信息化建设的现状，分析研究不同的电磁频谱对作战指挥、管理、维修、供应、训练、战备、技术观察等业务的影响程度，重点研究对精确打击、精确保障、指挥方式带来的影响以及对各级各类指挥节点面临的主要电磁环境威胁，为研究应对机制奠定基础。

二是基于现有技术研制适于作战和保障使用的复杂电磁环境监测设备和手段。目前电磁环境监测技术已经发展成熟，但是大部分设备面向民用场所，不适合于作战和保障使用。因此，在现有技术基础上，以现役各型装备、指挥所面临的电磁威胁为主导，综合集成相应电磁监测设备，实现“复杂电磁环境可视化”，具有良好的可行性。

三是研究建立复杂电磁环境分级预警机制，研究该机制下的分级对抗手段并形成对抗预案，将该机制实现软件化，融合到检测设备中，形成复杂电磁环境分级预警及对抗系统。复杂电磁环境对指挥的威胁，具有很大的多变性。不同程度、不同种类的电磁干扰或者威胁经常交织在一起，因此，应建立分级预警、报警机制及应对预案，该机制和预案融合到监测软件系统中，以直观、清晰、快捷的方式显示电磁环境状态，以专家系统或者智能辅助决策来提示指挥员应采用的对抗手段，同时对今后的对抗手段研究起到指导作用。

3 硬件设计方案

复杂电磁环境侦测预警设备依据小型化、轻量化、军用加固的原则展开设计，同时兼顾整机造型设计和人机工程设计。整机结构采用金属壳体结构，对各功能模块及印制板进行加固设计，增强抗振性能以及整机的抗冲击性能。由于各功能模块发热量较小，采用机壳散热方式。对壳体上孔与缝隙采用密封设计，以提高其电磁兼容性。

整体电路设计上，使用com-e主模块为核心的形式搭建系统，触摸屏及液晶屏等重要部件选用符合野外环境要求器材，电源供电使用定制开发的电路。其整体系统互联如下：

图1 系统互连图

电路设计可以分为以下几个部分：采集模块、电源输入、主模块及扩展底板、显示屏及触摸屏。

电磁环境采集模块是依据射频感应电流消耗电能并对热电耦的热端加热，从而产生直流输出它与射频感应电流的平方成正比而进行测量的。探头的灵敏度是各向同性的，与极化强度无关。

其技术指标为：

频点为：2450±50MHZ；

测量范围：0.1～10mW/cm2。

4 软件设计方案

（1）测向与交会定位

针对不同的目标同时进行测向和信号电平的测量。除了给出示向度以外，还将给出示向等级以确定此示向度的可靠性。可支持对同频多台发射分别测向、也支持多频点扫描测向。在屏幕上显示出交会定位地点

（2）参数测量

完成对单个频点的频率、频差、电平值、场强值、频偏（FM）和带宽等发射参数进行测量和实时监测。同时提供扫频功能，即测量时可通过频率表进行批处理，对一个频点测量一段时间后，再自动转到下一个频点，频率表可能由扫描得到，也可以人工设置。对信号扫描的过程可以录制、回放，所有监测结果都可以保存、打印和回放。

（3）频谱分析

主要用于监测、分析本信道和邻道的频谱组成情况，频谱图可以保存、打印和回放。

（4）占用度测量

设定一段频率范围或信道、电平门限以及扫描步长，可以对该频段（或信道）内的频率点进行频谱扫描。生成扫描图形以进行频段分析。

（5）自动控守与报警功能

提供对干扰信号实行24小时跟踪，对重要信道实行24小时监测，及时发出异常报警等功能。

（6）电子地图功能

可实现测向交会、目标跟踪、在电子地图上标识和查询辐射源的位置和相关数据库资料，在电子地图上做电磁环境和电磁辐射分析等功能。

（7）数据库管理

基于Oracle数据库，可进行编辑、查询、删除等操作。

5 总结

复杂电磁环境侦测设备的研制，具有下列重要意义。

（1）实现了复杂电磁环境可视化

“工欲善其事，必先利其器”，通过复杂电磁环境侦测设备，可以在第一时间了解作战区域电磁环境状态，知晓目前电磁环境状态对信息化指挥的威胁程度，对指挥员准确判断电磁威胁，合理部署及调配对抗资源具有重要意义。。

（2）实现了复杂电磁环境对抗预警报警智能化分级化

作战指挥其主要任务是对战场参战力量进行指挥，电磁对抗不应占用作战指挥员的主要精力。通过复杂电磁环境侦测设备，战场复杂电磁环境可以智能化预警报警，同时，鉴于电磁环境的复杂程度随时处于变化之中，借鉴警报分级制，建立了电磁威胁分级警报机制，制定一系列参数指标，从而界定不同的电磁威胁程度达到分级化。该预警报警功能对即将到来的电磁威胁予以分级化预警、对正在发生并已经构成威胁的电磁环境予以分级化报警的功能。

（3）实现了复杂电磁环境对抗预案化

对于即将到来、正在发生的电磁威胁，复杂电磁环境侦测设备能够按照威胁级别，在第一时间根据预先设立的预案向指挥员提供整套对抗方案，提高电磁对抗指挥的时效性和科学性。对抗预案包括两种类型：一是预先准备好的电磁对抗手段和措施，按照警报级别分别予以准备、启动和实施。二是指导下属单位或分队改变既定执行方案为第二或第三执行方案，以规避电磁威胁各级各类指挥节点应具备对电磁环境进行监测的能力和手段，以帮助指挥人员掌握电磁环境状态，执行预先设立的应对方案可能带来的损失。

因此，复杂电磁环境侦测预警手段的研制，对电磁环境的有效侦测、分级预警，解决了指挥员对电磁维度的掌控需求，具有迫切的现实意义。

参考文献：

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