复杂电磁环境的分析与建模

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高压变电站的电磁环境建模与仿真研究

高压变电站的电磁环境建模与仿真研究简介：高压变电站作为电力系统的核心组成部分，起着传输和配电电能的关键作用。

然而，由于其潜在的电磁辐射和电磁干扰，对周围环境以及人体健康产生一定的影响。

因此，针对高压变电站的电磁环境建模与仿真研究已成为学术界和工业界共同关注的领域。

本文将对高压变电站的电磁环境进行建模与仿真方面的研究进行探讨。

一、高压变电站电磁辐射与干扰的问题高压变电站作为电力系统中最重要的节点之一，无法避免地会产生一定的电磁辐射和干扰。

这些辐射和干扰可能影响到周围的居民以及其他电子设备的正常工作。

因此，研究和分析高压变电站电磁环境的辐射和干扰问题变得尤为重要。

二、电磁环境建模的方法与技术电磁环境建模是对高压变电站电磁辐射和干扰进行模拟和预测的过程。

目前，电磁环境建模主要采用计算机仿真的方法。

常用的仿真软件工具包括COMSOL、ANSYS等。

根据仿真的目标和要求，可以选择合适的模型和技术进行电磁环境建模。

1. 建模精度与计算效率的折衷在进行电磁环境建模时，需要权衡建模精度和计算效率之间的关系。

较为复杂的电磁环境建模通常会带来更准确的仿真结果，但也会导致计算量的增加。

因此，在建模过程中需要综合考虑精度和效率的平衡，以满足实际研究和应用的需求。

2. 建模参数的获取与精确测量方法准确的建模需要精确的参数输入。

对于高压变电站，建模所需的参数包括电源电压、电流、电磁场强度等。

这些参数的获取通常需要通过实测或者计算手段。

其中，电磁场强度的测量是一个较为复杂的过程，需要借助专业的测量设备和技术。

三、高压变电站电磁环境仿真的应用与展望高压变电站电磁环境的仿真研究可以帮助人们更好地了解电磁辐射和干扰的特性，并为相关领域的规划和设计提供科学依据。

目前，高压变电站电磁环境仿真已广泛应用于：1. 环境评估与风险分析通过仿真分析高压变电站电磁辐射对周围环境和生物健康的影响，可以为相关区域的环境评估和风险分析提供依据。

例如，可以预测高压变电站的电磁辐射对农作物的生长和发育有无明显的影响。

登陆作战中的通信环境分析与建模

得整个登陆作战战场的电磁环境更加恶劣复杂，而对作从
点、上对敌形成强大的综合优势，线指挥节奏加快，战场空问扩大，同要求难度增加，协使得作战双方必须通过不断
的机动和造势争取主动地位，而作为战场环境重要组成因
２陆战兵力登陆作战战场通信环境建模方法
面对复杂的战场电磁环境，于登陆作战各级指挥员对来说，关心的就是如何具体把握和感知复杂多变的战场最
电磁态势，而采取有效的战术技术手段保证己方指挥通进信的不间断。为此，根据陆战旅登陆作战战场电磁环境的特点，出一种基于最小二乘法对影响陆战旅登陆作战战提
１３对抗激烈．
在整个登陆作战过程中，敌我双方争夺电磁控制权将异常的激烈，双方都将致力于破坏对方电磁环境的有序和稳定，从而使电磁领域的对抗活动成为登陆战场电磁环境的最活跃、不可控、具有针对性和破坏性的因素。制最最电磁权已经成为战争的效能倍增器，哪一方获得了制电磁
抗登陆前沿和纵深要点的一体的作战，同时使用水平、掠
海、直多种登陆方式突击上陆，最短的时间内在登陆垂在
达２０００多部。联合作战背景下立体登陆作战，敌我双方各种电子设备是前所未有的，电磁频谱更为拥挤，而使从

对超短波通信装备复杂电磁环境适应能力评估的研究

对超短波通信装备复杂电磁环境适应能力评估的研究超短波通信装备在现代军事通信中扮演着重要的角色，能够提供高速、稳定的通信能力。

在复杂的电磁环境下，超短波通信装备面临着严峻的挑战，如电磁干扰、电磁兼容性等问题。

评估超短波通信装备在复杂电磁环境中的适应能力具有重要的研究意义。

复杂电磁环境对超短波通信装备的影响主要体现在以下几个方面：1. 电磁干扰：复杂电磁环境中存在各种干扰源，包括射频干扰、电磁波干扰等。

这些干扰源会严重影响超短波通信装备的工作效果，造成通信信号的丢失或失真。

2. 电磁兼容性：超短波通信装备在复杂电磁环境中与其他电子设备共同工作，需要保证彼此之间的正常运行。

电磁兼容性问题可能导致通信装备之间的相互干扰，进而影响通信的质量和稳定性。

基于以上问题，对超短波通信装备复杂电磁环境适应能力进行评估的研究具有重要的意义。

评估的目标是根据实际情况，进行电磁环境的建模和仿真，在各种复杂电磁环境下对超短波通信装备的适应性进行测试和评估。

评估的步骤主要包括以下几个方面：1. 电磁环境建模和仿真：根据实际情况，搜集和分析各种电磁环境下的干扰源和兼容性问题。

基于搜集到的数据，进行电磁环境的建模和仿真，以便后续的评估工作。

2. 适应性测试：在搭建好的仿真环境下，对超短波通信装备进行适应性测试。

测试内容包括通信质量、通信速率等方面。

通过测试，可以了解超短波通信装备在不同复杂电磁环境下的表现，并对其适应性进行评估。

3. 优化改进：根据评估结果，分析超短波通信装备在不同电磁环境下的适应能力差异，并针对性地提出优化改进的方案。

可以通过加强抗干扰功能、改进电磁屏蔽措施等方式来提高超短波通信装备的适应能力。

信息化战场条件下复杂电磁环境仿真建模技术

总第 170 期舰船电子工程 V o l. 28 N o. 8 2008 年第 8 期 S h ip E lectron ic En g ineerin g 152
收稿日期 : 2 008 年 1 月 22 日 ,修回日期 : 2 008 年 3 月 4 日作者简介 :程健庆 ,男 ,研究员 ,研究方向 : 系统仿真、分布交互仿真、环境建模与仿真技术。余云智 ,男 ,高级工程师 , 研究方向 :仿真测试技术、试验技术、信号模拟技术。
2 信息化战场条件下复杂电磁环境
2008 年第 8期舰船电子工程 15 3
另外 , 电子设备对电磁频谱的感知各异。
5 )电磁环境影响指挥控制稳定性在未来作战中 , 受复杂电磁环境的影响 , 可能导致侦察预警系统听不清、看不远、辨不明 , 全面影响各级指挥员和作战人员判断决策的准确性。在复杂电磁环境下 , 由于无线电通信在参与形成战场电磁环境的同时 , 也将严重受到多方面影响 , 不仅降低了信息感知和传输能力 , 使指挥机构难以做出正确判断和指挥 , 同时也会严重影响指挥控制活动的稳定性。目前 , 未来战场电磁环境正在加速向多维空间和更深层次渗透发展 , 其所蕴藏的巨大战场能量必将对传统信息化作战带来新的挑战。
1 引言
由于军事领域电磁应用的日趋广泛 , 使得战争环境发生了重大改变 , 出现了与传统战场并重的新要素 - 电磁环境。所谓复杂电磁环境 , 是指在一定的战场空间内 , 由空域、时域、频域、能量上分布的数量繁多、样式复杂、密集重叠、动态交迭的电磁信号构成的电磁环境 , 其形成与发展及其对信息化战争的影响 , 当前十分引人关注。复杂性是战场电磁环境最本质的特性描述 , 它直接表现为在特定的作战时间和空间内 , 为完成特定的作战任务 , 在自然电磁辐射影响的基础上 , 由各种电子设备产生的电磁辐射和信号密度的总体状态。作战及其指挥活动中电磁环境的复杂性主要表现在以下几个方面 : 1 )电磁频谱种类数量上的多样性。 “ 多” 是战场复杂电磁环境最明显的特性。信息化战场上的

复杂电磁环境的分析与建模

第1章绪论1.1 课题背景及意义任何作战行动都在一定的空间和环境中进行。

作战空间和作战环境是一个时代的科学技术、武器装备、作战方式和自然因素有机结合的产物。

当今时代，信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用，孕育了新的战争形态——信息化战争，信息化战争中，交战双方大量使用电子信息装备，不仅数量庞大、体制复杂、种类多样，而且功率大，在激烈对抗条件下所产生的多类型、全频谱、高密度的电磁辐射信号，以及己方大量使用电子设备引起的相互影响和干扰，造成在电磁信号时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠。

即信息化战争开辟了与陆海空天相并列的“第五维战争空间”——电磁空间，形成了与传统的社会、地理、气象、水文等并重的新的战场环境——战场电磁环境。

随着军队信息化进程的加快，战场电磁环境日益复杂，电磁空间的斗争空前加剧，并对军事活动产生着深刻的影响。

使得战场感知难、指挥控制难、支援保障难以及信息化装备作战效能难。

因此夺取制电磁权，成为夺取制信息权，进而夺取战争主动权的关键。

深入研究复杂战场电磁环境，对掌握信息化战争的主动权，打赢信息化战争具有重要意义。

1.2战场复杂电磁环境的相关研究现状战场电磁环境对于世界而言还是个全新的学科，各国对于战场电磁环境的认识与研究还有无限的提升的空间。

美国国防部认为，电磁环境(EME)是存在于防护区内的一个或若干个射频场战场，在2009年指出战场电磁环境是军队、系统或平台在指定的作战环境中执行作战任务时，可能遇到的在不同频段辐射或传导的电磁发射体的功率与时间分布的作用结果。

前苏联军事百科全书中指出，电磁环境是影响无线电装置或其部件工作的电磁辐射环境。

美、俄(苏)军方对于电磁环境概念的表述不仅限于一定区域内的电磁现象总和，更有时域、频域、空域、能量域“四域”特征方面的认识。

我国对战场电磁环境相关问题的研究起步较晚，且战场电磁环境概念在学术界还未统一。

其中具有代表性的观点是：战场电磁环境，就是指在一定的战场空间内，由空域、时域、频域、能量上分布的数量繁多、样式复杂、密集重叠、动态交迭的电磁信号构成的战场电磁环境。

未尔科技_VREM E3Xpert战场复杂电磁环境仿真解决方案

图 1-1 复杂电磁环境场景构建
1.1 系统组成
VREM E3Xpert 具有战场复杂电磁环境的建模与仿真能力，以高精度的地理信息系统（GIS）为基础，融入强大的数据库引擎，能够结合武器平台用装备的信息、设备参数、地形地貌等基础资源库，使用多种功能强大的传播模型进行计算，完成频谱规划与管理、无线通信链路干扰预测、雷达对抗模拟、半实物仿真测试等功能。 VREM E3Xpert 主要由想定模块、基础资源库、电磁计算引擎、性能计算及评估模块以及分布式架构模块组成，软件组成框图如下：
功能应用 ............................................................................................................................... 6 2.1 2.2 2.3 2.4 频谱管理......................................................................................................................... 6 无线通信链路预测........................................................................................................... 7 雷达对抗模拟.................................................................................................................. 8 半实物仿真测试 .............................................................................................................. 9

复杂电磁环境内涵及效应分析

２装备指挥技术学院学报２００８年１．１电磁环境与复杂电磁环境应定义为：电磁环境对军队、设备、系统和平台作电磁环境（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，战能力所产生的影响。

它包罗所有的电磁学科，ＥＭＥ）一般是指存在于某场所的所有电磁现象的如：电磁兼容性与电磁骚扰，电磁易损性，电磁脉总和Ｅ１。

２１。

冲，电子防护、电磁辐射对人员、军械和挥发性材文献［３］中将电磁环境定义为：在特定的行动料的危害，以及闪电和沉积静电（Ｐ—ｓｔａｔｉｃ）等自然环境里军队、系统或者平台执行其规定的任务时现象效应，简称Ｅ３［６］。

图１是美军关于电磁环境可能遇到的，在各种频率范围内由辐射或传导的效应的示意图。

电磁发射（水平）功率和时间分布的结果。

它是电磁骚扰，电磁脉冲，电磁辐射对人员、军械和挥发．性材料危害，以及雷电和沉积静电等自然现象的综合。

前苏联《军事百科全书》对电磁环境的定义是：影响无线电装置或者其部件工作的电磁辐射环境。

规定区域内或者目标上的电磁环境，主要取决于无线电装置（及其部件）的数量、工作状态、挚！翟辐掣零妻竺：。

苎县要玲塑：，警孳量苎罂图ｌ电磁环境效应示意图电子战双方在特定的感兴趣的区域内，由使用各自电磁能的电子战系统构成的信号和信号密度的１．３电磁骚扰与电磁干扰总和‘引。

国军标ＧＪＢ７２Ａ一２００２中将电磁干扰（ｅｌｅｅ－从未来战场可能遇到的电磁环境的构成和特ｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，，ＥＭＩ）规定为：任何能点来分析，基本上可以将战场条件下的电磁环境中断、阻碍，甚至降低、限制无线电通信或其他电定义为：在特定的战场空间内，对作战行动有影响气电子设备性能的传导或辐射的电磁能量。

的自然电磁现象和人为电磁现象的总和。

美军将电磁干扰定义为：任何中断、阻碍或降战场电磁环境的构成因素有很多，既有自然低、限制电子或电气设备工作效能的电磁扰动。

因素又有人为因素。

在人为因素中，既有有意电电磁干扰可以是有意的，如某些形式的电子战；也磁干扰，又有无意电磁骚扰，即在人为因素中，既可以是无意的，如寄生辐射与响应、交叉调制所产有军用电磁辐射，又有民用电磁辐射；既有我方电生的结果等口］。

《2024年复杂电磁环境中辐射近场预测算法研究》范文

《复杂电磁环境中辐射近场预测算法研究》篇一一、引言随着电磁技术的飞速发展，复杂电磁环境中的辐射近场预测成为了电磁场工程中的重要课题。

对于许多电子设备和系统，如雷达、通信、医疗设备等，辐射近场的准确预测至关重要。

这不仅关乎设备的性能，也关系到其安全性和可靠性。

然而，由于电磁环境的复杂性，辐射近场的预测变得极具挑战性。

本文将探讨在复杂电磁环境中如何通过算法进行辐射近场的预测。

二、复杂电磁环境的特点与挑战复杂电磁环境主要包括多个因素，如多源电磁波的叠加、多种材料的交互、多频率电磁波的混合等。

在这样的环境中，精确预测辐射近场是一项具有挑战性的任务。

挑战主要来自以下几个方面：1. 多源电磁波的叠加：多个不同来源的电磁波在空间中相互叠加，使得电磁场的分布变得复杂。

2. 多种材料的交互：不同材料对电磁波的吸收、反射和折射等效应不同，这增加了预测的难度。

3. 多频率电磁波的混合：不同频率的电磁波在传播过程中会相互影响，这也会影响辐射近场的分布。

三、辐射近场预测算法的研究现状目前，针对辐射近场预测的算法主要包括两大类：物理模型法和统计模型法。

物理模型法主要是基于电磁场理论进行建模和计算，其优点是物理意义明确，但计算复杂且对模型的要求较高。

统计模型法则主要是通过大量的数据训练得到预测模型，其优点是计算效率高，但需要大量的训练数据。

四、复杂电磁环境中辐射近场预测算法的研究方法针对复杂电磁环境的特殊性，本文提出了一种结合物理模型法和统计模型法的混合算法。

该算法首先利用物理模型法进行初步的预测，然后通过统计模型法对初步结果进行优化。

具体步骤如下：1. 物理模型法建模：根据电磁场理论，建立包含多源电磁波叠加、多种材料交互、多频率混合等因素的物理模型。

2. 初步预测：利用物理模型进行初步的辐射近场预测。

3. 数据收集与处理：通过实验或仿真收集大量的数据，包括不同条件下的辐射近场数据和对应的物理模型参数。

4. 统计模型法优化：利用收集到的数据训练统计模型，对物理模型的初步预测结果进行优化。

复杂电磁环境的分析与建模

技术创新与应用前景
技术创新：开发新型电磁材料、电磁屏蔽技术、电磁兼容技术等
应用前景：在军事、航天、通信、医疗等领域具有广泛应用前景
挑战：电磁环境复杂多变，需要不断更新技术以适应新的挑战未来发展：随着科技的进步，电磁环境将更加复杂，需要不断探索新的解决方案和技术手段。
THANK YOU
汇报人：
统计建模的方法：包括回归分析、时间序列分析、贝叶斯网络等
统计建模的应用：在复杂电磁环境中进行预测、优化和决策
统计建模的挑战：如何准确描述复杂电磁环境的特征和规律，如何提高模型的准确性和可靠性
混合建模
混合建模的概念：将多种建模方法相结合，以更好地描述复杂电磁环境的特性
混合建模的优势：提高建模精度，降低建模难度，提高建模效率
混合建模的方法：包括物理建模、数学建模、统计建模等
混合建模的应用：在电磁环境分析、电磁干扰预测、电磁兼容设计等领域有广泛应用
ห้องสมุดไป่ตู้
模型验证与评估
验证方法：仿真实验、实际测试等
评估指标：准确性、稳定性、可靠性等
评估结果：模型性能、适用范围等
改进措施：优化模型、调整参数等
复杂电磁环境的应用场景
雷达系统
复杂电磁环境的分析与建模
汇报人：
单击输入目录标题复杂电磁环境概述复杂电磁环境的分析方法复杂电磁环境的建模技术复杂电磁环境的应用场景复杂电磁环境面临的挑战与未来发展
添加章节标题
复杂电磁环境概述
定义与特性
复杂电磁环境：指由多种电磁波源、多种电磁波频段、多种电磁波传播路径、多种电磁波传播方式构成的电磁环境
电子对抗系统
电子对抗系统的定义和作用

电力系统中电磁环境的建模与优化研究

电力系统中电磁环境的建模与优化研究电力系统是现代社会的重要基础设施之一，但同时也是一个复杂的系统，其中电磁环境的建模与优化研究对于保障系统的稳定运行和人体健康具有重要意义。

电力系统中的电磁环境指的是电气设备在运行过程中产生的电磁辐射和电磁感应现象。

电磁辐射会导致电磁波通过空气传播，可能对周围的电子设备、通信系统或生物体产生不利的影响。

电磁感应现象则是指电器设备之间通过电磁场进行电磁耦合，并可能引起干扰或损坏。

因此，对电力系统中的电磁环境进行建模和优化研究，可以有效地减少不良影响，提高系统的安全性和可靠性。

首先，电力系统中的电磁环境建模是研究的重要方向之一。

电磁环境建模的目的是通过分析电磁场分布、电磁辐射特性以及电磁耦合效应，对电网的不同部分进行准确的描述和分析。

电磁环境建模需要考虑多种因素，包括电气设备的类型、布局和工作状态等。

通过使用合适的数学模型和仿真方法，可以对电磁环境进行定量描述和分析，从而提供对电力系统中潜在电磁问题的深入理解。

在电力系统中，电磁环境的建模可以从多个角度进行研究。

例如，可以通过建立电力系统的电磁场模型，对电磁场分布进行分析和评估，以确定潜在的电磁辐射风险。

此外，还可以基于电磁耦合理论，对电气设备之间的电磁相互影响进行建模和仿真。

通过对电磁感应现象的研究，可以预测和评估电气设备之间的可能干扰情况，有助于优化系统中的电气设备布局和工作方式。

另一方面，电力系统中的电磁环境优化研究可以提供改善和优化方案，从而减少电磁辐射和电磁干扰。

电磁环境优化的主要目标是减少电磁辐射和电磁干扰的水平，达到国家和国际电磁辐射安全标准。

这种优化可以通过多种方法实现，包括改进电力系统的设备和布局、优化电流和电压的调整、采用电磁屏蔽技术等。

通过系统地研究和分析电力系统中的不同方面，可以找到最佳的优化方案，以最大限度地减少电磁辐射和干扰。

除了对电力系统中的电磁环境进行建模和优化研究，还需要采取一系列的措施来确保系统的电磁环境符合相关的安全标准。

战场复杂电磁环境视景仿真研究

战场复杂电磁环境视景仿真研究战场复杂电磁环境视景仿真研究0引言现代高科技战争是高技术条件下立体的、多维的战争，是现代化的武器装备、信息、技术、通信、侦察、网络、高级决策能力之间的较量。

在此条件下，人们使用了种类繁多，参数多变的电子辐射武器，导致了战场空间的电磁环境空前复杂、密集、交迭。

面对如此复杂的战场电磁环境，进行相关的数字建模和仿真，对分析战场电磁环境和加快电子战系统的研制进程，以及对电子战性能做出有效评估具有十分重要的意义。

目前战场仿真研究的热点是利用虚拟现实技术，适应多武器平台攻防对抗作战的仿真要求进行高逼真度的视景仿真，把未来数字化战场环境贴近真实地模拟再现。

战场电磁环境视景仿真是指运用计算机仿真、可视化计算、多媒体、图形图像等技术，实现复杂电磁环境条件下战场的逼真呈现，并为作战模拟、分布交互仿真等提供虚拟的战场环境。

战场电磁环境视景仿真就是以电磁辐射仿真为核心，为作战仿真系统提供环境支撑的应用系统。

1系统总体设计战场电磁环境视景仿真系统的主要功能是，通过战场电磁环境仿真系统，生成虚拟战场电磁环境，并在此基础上开展仿真实验，使其作为武器系统效能评估、电子战演练等军事仿真的参考依据。

根据战场中射频电子武器装备的布局态势，综合分析和预测不同工作频率的各辐射源在战场空间某点的频率和场强，用于生成电子侦察和电子干扰仿真计算所需的作战想定和虚拟战场电磁环境。

系统采用视景仿真形式，形象直观地显示辐射源的布局设置，获得虚拟战场复杂电磁环境的综合电子沙盘。

战场电磁环境视景仿真具备电子战驱动能力，可以从电磁辐射角度对仿真结果进行分析和推演，提供一定方案的电子战驱动能力。

同时，系统得出的相关数据，可提供策略方案判断，如：通信网络规划、雷达与干扰威力估算、测向估计、辐射源与测向台布置辅助、航路规划辅助等实际应用功能。

战场电磁环境视景仿真是多系统、多学科、多层次的交叉应用体系。

仿真系统总体设计主要由4个模块组成，分别是虚拟场景仿真、电磁模型建立、电子兵力生成和综合计算与分析。

复杂电磁环境模拟技术研究

一
己口ｌ３年７月第］己卷第７期
理论与方法
复杂电磁环境模拟技术研究＊
郭淑霞董中要刘孟江’ 高颖
（１．西北工业大学无人机特种技术重点实验西安７１００６５；２．西北工业大学航海学院西安７１００６５）摘要：针对复杂电磁环境理论分析困难，数学建模复杂等问题，提出一种复杂电磁环境模拟系统的构建方法。该方法主要
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＧｕｏＳｈｕｘｉａＤｏｎｇＺｈｏｎｇｙａｏＬｉｕＭｅｎｇｊｉａｎｇＧａｏＹｉｎｇ
（１．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＵＡＶＬａｂｏｒａｔｏｒｙＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ；
ｔｈｉｓｆｉｅｌｄ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｄｉｆｆｉｅｕｈｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ，ＳＯａｋｉｎｄｏｆｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏ — ｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｂａｓｅｄｏｎｓｏｍｅｃｒｉｔｉｃａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｈａｒｄｗａｒｅ－ｉｎ－ｔｈｅ－ｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｓｕｃｈａｓｓｃｅｎｅ

复杂电磁环境监测评估系统实现

复杂电磁环境监测评估系统实现1. 引言1.1 背景介绍随着电磁场环境日益复杂和频繁的变化，电磁干扰对人类生活和电子设备的影响越来越大。

在军事、民用航空、电力通信等领域，电磁环境监测评估系统的重要性日益凸显。

当前的电磁环境监测技术和设备已经无法满足对复杂电磁环境的监测需求，因此迫切需要研究并实现更先进、更精准的电磁环境监测评估系统。

在过去的研究中，针对复杂电磁环境的监测评估系统存在着很多问题和挑战。

例如，传统的监测设备对于电磁信号的频率范围、动态范围和精度都存在一定局限性；数据采集与处理技术方面也需要不断改进和优化；评估方法和指标的选择对系统的性能和准确性起着至关重要的作用。

因此，对于复杂电磁环境监测评估系统进行深入研究和探索，对提高电磁环境监测的准确性和可靠性具有重要意义。

1.2 研究意义电磁环境是指在某一区域或空间范围内存在的所有电磁场的总和，是人类生产生活中必不可少的一部分。

随着现代社会科技的不断发展，电磁环境越来越复杂，给人类的生产生活带来了许多潜在的危害与影响。

对复杂电磁环境进行监测评估变得至关重要。

研究复杂电磁环境监测评估系统具有重要的意义。

可以帮助人们了解周围环境中电磁辐射的分布情况，及时发现潜在的电磁辐射危害源，并采取有效的措施加以控制。

可以为相关部门提供科学依据，保障公众健康和环境安全。

通过系统的监测评估，能够为电磁环境治理提供重要参考，并推动相关技术的发展和应用。

研究复杂电磁环境监测评估系统的意义不仅在于保护人类健康和环境安全，还在于推动电磁环境治理的发展，为全面建设资源节约型、环境友好型社会提供技术支撑。

1.3 研究目的研究目的部分的内容可以包括：本文旨在设计并实现一种复杂电磁环境监测评估系统，通过对电磁环境进行全面监测和评估，提高对电磁辐射等环境因素的了解和控制能力。

具体目的包括：一、建立一个全面、准确、可靠的电磁环境监测评估系统，实现对复杂电磁环境的实时监测和数据采集；二、研究开发具有高效率和高精度的数据采集与处理技术，以实现对电磁环境数据的准确分析和处理；三、探索合适的评估方法与指标，对电磁环境进行科学评估和定量分析，为环境保护和管理提供科学依据；四、对系统进行性能测试与优化，提高系统的稳定性和可靠性，确保监测评估结果的准确性和可信度。

复杂电磁环境下组网雷达的作战效能建模

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式中，为雷达对目和对干扰机连线水平投影的张角。０标（）４复合干扰条件下雷达对目标的发现概率，１式中：（）
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式中，设干扰此雷达的远距离干扰站有 Ⅳ个，）Ｇ）（）（）Ｐ，，ｆ，ｆｉ分别是第个干扰站的功率，
增益，干扰带宽，到该雷达的距离；０）Ｇ（为雷达接收天线增益；是雷达对目标和第ｉ个干扰站的张角；
维普资讯
２００６年ｌ月２第２０卷第４期
军事运筹与系统工程ＭｉｔｒｐｒｔｎｓａｃｎｙｔｍｓＥｇｎｅｉｇｌａｙＯｅａｏｓＲｅｅｒｈａｄＳｓｎｉｅｒｉｉｅｎ
Ｄｅ．２ｏｃｏ６
“ 或”融合检测方法及最大后验概率检测融合方法。在这里采用表决融合方法（也称为秩ＫＮ融合规则）／，即当雷达网内发现目标的雷达数超过检测门限时，则判为发现目标。
二元假设 —— ：标不出现；：目目标出现。两种判决 ——Ｄ：。选择假设风；选择假设Ｈ。Ｄ：
单部雷达已经很难与其所面临的“ 四大威胁” 电子干扰、（反辐射摧毁、隐身和低空突防）相抗衡。正是在
这种情况下，组网雷达出现了。所谓组网雷达指的是通过对多部不同体制、不同频段、不同程式（工作模式）不同极化的雷达在空间适当布站，、借助通信手段链接成网，由中心站统一调配，而形成的一个有并从

面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模

第４０卷第３期２０１８年６月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ４０㊀Ｎｏ３Ｊｕｎ２０１８文章编号：１６７３⁃３８１９（２０１８）０３⁃００６９⁃０６面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模∗李金梁１，２，李明忠１，２（１解放军９５８９９部队，北京㊀１０００７６；２复杂航空系统仿真重点实验室，北京㊀１０００７６）摘㊀要：复杂电磁环境是现代战争的基本特征，其对武器装备体系效能的影响是装备发展论证不可忽视的重要问题㊂以装备论证对复杂电磁环境影响效应评估需求为背景，分析了美军装备采办中广泛应用的任务级仿真的特点㊂围绕任务级仿真系统复杂电磁环境仿什么㊁模型如何建关键问题，研究了其建模需求和仿真模型体系，并基于电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系，提出了电磁环境建模要素以及模型体系结构组成与交互关系，可支撑任务级仿真系统模型分析与设计㊂关键词：任务级仿真；装备论证；复杂电磁环境；建模与仿真中图分类号：Ｅ９１㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０１８．０３．０１６㊀ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｍｐｌｅｘＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＭｉｓｓｏｎＬｅｖｅｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｅｄｔｏＡｒｍａｍｅｎｔＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎＬＩＪｉｎ⁃ｌｉａｎｇ１，２，ＬＩＭｉｎｇ⁃ｚｈｏｎｇ１，２（１．Ｕｎｉｔ９５８９９ｏｆＰＬＡ；２．ＫｅｙＬａｂｏｆＣｏｍｐｌｅｘＡｖｉａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｆｅａｔｕｒｅｏｆｍｏｄｅｒｎｗａｒｆａｒｅ，ａｎｄｉｔｓｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｗｅａｐｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｃａｎｎｏｔｂｅｉｇｎｏｒｅｄｉｎａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ．Ｏｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＵＳｍｉｌ⁃ｉｔａｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｒｏｕｎｄｔｈｅｃｏｒｅｐｒｏｂｌｅｍ，ｓｕｃｈａｓｗｈａｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｍｏｄｅｌｈｏｗｔｏｂｕｉｌｄｏｆｃｏｍ⁃ｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｍｏｄｅｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｍｏｄｅｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｒｏｌｅｏｂｊｅｃｔａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ⁃ｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｒｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｕｐｐｏｒｔｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍ⁃ｕｌａｔｉｏｎ收稿日期：２０１７⁃１０⁃２１修回日期：２０１７⁃１２⁃２４∗基金项目：２０１６年装备预研基金第二批项目计划重点实验室基金项目（６１４２００７０３０１０１）作者简介：李金梁（１９７９），男，河北邯郸人，博士，研究方向为电子信息系统和复杂电磁环境作战仿真㊂李明忠（１９７８），男，博士，高级工程师㊂㊀㊀复杂电磁环境是现代信息化战争的基本特征，也是影响武器装备体系效能的关键因素之一㊂装备论证作为武器装备发展建设的前端工程，必须深入研究复杂电磁环境对武器装备作战效能的影响，计算仿真技术的快速发展为战场复杂电磁环境的研究提供了有效的支撑手段㊂在各类仿真系统中，任务级仿真在军方开展武器装备宏观综合论证㊁型号发展论证和体系作战运用研究中应用最为广泛㊂目前美军有大量的任务级仿真系统，在军方主导的装备采办论证及作战任务筹划分析方面得到了广泛且卓有成效的应用㊂国内也开展了相关研究和系统建设，但由于起步较晚，在战场复杂电磁环境的建模与仿真方面与美军存在很大差距㊂毋庸置疑，战场仿真电磁环境是否符合实战情形，将直接影响仿真结论的可信性㊂尤其随着体系贡献率概念的提出并逐步引起重视，装备论证要求在近似实战的条件下对现有实际武器系统和未来新概念武器系统在大规模体系作战层面进行技术和战术效能的评估，因此，对于大尺度战场空间内大规模武器装备体系对抗产生和面对的复杂电磁环境建模仿真需求更加迫切㊂但是，复杂电磁环境在现实客观世界对电子信息系统的破坏作用机理及其规律十分复杂，还没彻底认识清楚，复杂电磁环境建模仿真难度较大㊂目前，美国等发达国家在该领域仿真系统㊁模型方法和试验数据上，已经具备了多年的技术积累，形成了丰富的软件产品和相关研究方法，在满足军方复杂电磁环境模拟需求方面具有较强实力，这一点从美军ＥＡＤＳＩＭ等任务级仿真系统的分析中可窥见一斑㊂国内对电磁环境建模仿真的研究热点主要集中在工程级和交战级，涉及电磁环境感知㊁电磁环境生成㊁电磁环境效应㊁电磁环境度量和电磁态势展现等方向，研究成果大多用于支撑装备研制㊁作战训练等军事应用㊂在任务级层面成果相对较少，但有交联或可转化的研究工作正在开展，. All Rights Reserved.７０㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷如东南大学毫米波国家重点实验室的复杂电磁环境与感知对抗系统㊁中国电科集团的复杂电磁环境高性能应用软件系统㊁中国电科３６所的参数化电磁环境生成软件等㊂在电子战成为现代战争主旋律的背景下，作为装备论证重要支撑手段之一，任务级仿真对战场复杂电磁环境构建的需求日益迫切，亟需形成一套科学的理论方法和技术手段，并尽早推出能够满足体系对抗条件下装备论证需求的软件产品㊂为此，本文进行一些初步的探讨，以装备论证仿真实践工程经验为依据，重点围绕面向装备论证应用的任务级仿真系统复杂电磁环境仿什么㊁模型如何建等问题进行分析，以期对任务级仿真系统设计与建设提供借鉴与参考㊂１㊀任务级仿真及其特点军事领域历来是建模与仿真的研究热区，也是推动建模与仿真发展的最强大动力㊂实践中，不同的应用目的对建模与仿真的需求也不同，这就形成了不同类型的模型及其相应的仿真系统㊂美军国防部建模与仿真办公室，按照模型分辨率由高到低的顺序把军事领域的建模与仿真分为工程㊁交战㊁任务㊁战役四个层级㊂其中，任务级仿真主要描述一方武器装备系统遂行特定作战任务，另一方武器装备系统实施防御和反击的作战过程㊂该类仿真一直是军方关注的重点㊂目前美军有大量的任务级仿真系统，如扩展防空仿真系统ＥＡＤＳＩＭ㊁兵力结构效能仿真系统４ＡＣＥＳ㊁柔性分析建模与训练系统ＦＬＡＭＥＳ等㊂与其他层次仿真相比，该类仿真具有四个显著特征：一是仿真规模聚焦于作战任务力量编组㊂任务级仿真是对完成某一特定类型作战任务的作战力量编组及其完成任务过程进行的仿真，仿真对象针对的是构成作战力量编组的武器平台或武器系统以及战斗员形成的有机整体，不仅包括单个武器平台及其武器系统，还包括指挥机构及其战斗员的决策，系统实体模型以能反映实体功能的低分辨率聚合体为主，同时包涵大量装备实体模型和指挥决策模型㊂二是建模重点聚焦任务流程与装备系统间对抗㊂任务级仿真的实质是对执行某一特定任务的多兵种或多武器平台进行的建模与仿真㊂模型描述重点是作战任务流程，各种武器装备系统之间的指挥㊁控制㊁通信和情报关系，以及武器装备系统间的作用影响，而不是单个装备系统内部机理的描述㊂通常情况下，单个装备系统战术技术性能及作战效能是依靠工程级㊁交战级等下级系统提供输入来解决㊂三是仿真输出聚焦于作战任务完成率㊂模型描述内容及其粒度决定了仿真系统的输出㊂任务级仿真模型特点决定了系统的输出是作战任务力量编组完成作战任务的程度，也就是任务装备体系的任务效能，具体包括损失比率㊁交战概率㊁某项任务完成率等可反映装备体系执行任务能力的综合性效能指标㊂四是实验应用定位于任务装备体系评估验证㊂在装备论证领域，任务级仿真系统主要适用于任务装备体系效能仿真评估及体系结构分析验证两类问题研究㊂在武器装备体系论证中，可以基于仿真结果对以任务为主线各种装备结构形成的装备体系执行任务能力进行仿真评估，提供多武器平台对抗效果层面的体系效能指标，支撑任务装备体系作战能力需求分析评估，同时也可支撑基于任务的装备体系结构组成㊁不同装备系统之间的信息关系的验证分析㊂２㊀复杂电磁环境建模需求分析２１㊀任务级仿真电磁环境建模目的面向装备论证的任务级仿真实验，一般要针对需要解决的装备论证问题，构建模型体系㊂电磁环境作为影响以电磁频谱为纽带的信息化装备作战效能的显著因素，需要纳入其模型体系㊂通过构建复杂电磁环境，模拟武器装备电磁环境效应，进而反映到任务装备体系的任务效能上，是任务级仿真电磁环境建模的基本目的㊂也就是说，任务级仿真并不是为了战场电磁环境评估，不需要全面反映电磁环境本身的特性特征和复杂性度量指标，而仅仅是武器装备效能模拟的必要条件㊂因此，任务级仿真电磁环境建模对象是能够对任务装备体系作战效能产生显著影响的武器装备复杂电磁环境效应㊂为此，一种相对简单且常用的做法是，根据战场态势，设计复杂电磁环境判断条件，直接调整武器作战效能，并不对电磁环境过多着墨㊂但这种方法通常适用于作战计划推演，当面向装备论证应用时，无法真实反映武器装备的复杂电磁环境效应㊂战场电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系如图１所示㊂辐射源发射电磁信号，经过传播环境，在接收机产生电磁环境效应，包括软杀伤导致装备效能降低和硬杀伤导致装备物理毁伤㊂两种效应都可能导致装备体系的任务效能下降㊂电磁信号特性和电磁传播环境影响都十分复杂，需要对哪些进行建模，如何建模，应以装备电磁环境效应为牵引展开分析㊂硬杀伤作为一类特殊的电磁环境效应，可按照毁伤模型进行建模，在此不展开讨论㊂本文仅针对软杀伤电磁环境效应，以雷达对抗为例，分析复杂电磁环境建模要素㊂分析方法可描述为：首先基于作战力量编组和作战流程，分析能够影响作战任务完成率的雷达指标；然后根据装备系. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真７１㊀图１㊀电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系统之间的对抗关系，分析影响雷达指标的电磁环境要素；最后着眼任务装备体系评估验证建立雷达装备电磁环境模型体系㊂２２㊀雷达电磁环境效应指标以防空作战行动侦察预警环节为例，防空作战任务效能指标是对敌机总的拦截概率，其中，侦察预警环节贡献指标为侦察预警系统获取目标情报的概率㊂侦察预警系统主要包括地面警戒雷达网㊁空中预警机及情报通信系统㊂雷达系统的贡献指标为目标发现概率㊂雷达干扰对侦察预警环节的影响主要针对各种警戒㊁预警雷达实施干扰，以降低雷达发现概率㊁推迟雷达预警时间，实质是压制雷达作用距离㊂因此，侦察预警环节首先需要模拟计算的雷达效能指标是雷达作用距离，在此基础上计算雷达或雷达网的目标发现概率㊁暴露区㊁预警时间，及其对任务完成率的贡献㊂防空作战其他环节和空中进攻任务各环节指标分析见表１㊂表１㊀雷达贡献指标分析作战任务效能指标任务环节雷达贡献指标建模要素防空作战拦截能力空中进攻突击能力侦察预警防空警戒雷达㊁预警机对目标的发现能力拦截引导目标指示雷达／炮瞄雷达／制导雷达对目标的测量精度空中截击机载火控雷达对目标的搜索和跟踪能力突防阶段机载火控雷达对目标的搜索和跟踪能力突击阶段轰炸瞄准雷达／导弹制导雷达对目标的测量精度雷达威力范围雷达覆盖范围雷达分辨力雷达测量精度多目标能力抗干扰能力㊀㊀㊀建模要素中，受电磁环境影响显著的是雷达威力范围㊁测量精度和抗干扰能力三项指标㊂其中，雷达探测精度，如果考虑装备参数㊁技术体制和电磁环境的综合影响，模型十分复杂，很难保证解析结果㊂可直接使用几种典型随机分布模型描述雷达探测精度，如正态分布㊁对数正态分布㊁指数分布㊁常数分布㊁均匀分布等，由用户选择和配置参数㊂雷达威力范围和抗干扰能力，可通过干扰条件下的雷达作用距离来描述，这是任务级仿真雷达系统建模的主要内容㊂２３㊀雷达电磁环境建模要素从雷达作战流程来看，与电磁环境紧密相关的环节为目标探测和目标攻击，雷达类型主要有早期预警雷达㊁防空警戒雷达㊁空中预警雷达㊁机载火控雷达㊁雷达导引头等㊂为使上述装备作战效能降到最低，敌我双方展开激烈的电子对抗活动㊂电子对抗装备分为三类：电子支援措施ＥＳＭ㊁电子干扰ＥＣＭ和电子对抗反措施ＥＣＣＭ㊂ＥＳＭ主要目的是战术侦测，即获取敌方电子装备的战术情报，主要指敌方电磁辐射源信息及分布情况，用于支持自卫干扰和支援干扰等战术行动㊂ＥＳＭ典型装备包括雷达告警㊁红外告警㊁激光告警㊁电子支援㊁通信支援等㊂ＥＣＭ主要目的是最大程度降低敌方电子装备的作战能力，作战对象包括搜索雷达㊁跟踪雷达㊁红外探测系统㊁激光探测系统和通信系统等㊂ＥＣＭ典型手段包括噪声干扰㊁欺骗干扰㊁箔条干扰㊁投掷式诱饵㊁通信干扰㊁红外干扰㊁激光干扰㊁卫星导航干扰㊁外形隐身等㊂ＥＣＣＭ目的是尽可能降低或消除敌方有意实施的电子干扰，典型系统包括搜索雷达反干扰㊁跟踪雷达反干扰㊁红外反干扰和通信反干扰等㊂频繁的电子对抗活动作用于环境，导致电磁环境十分复杂，反过来影响处于复杂环境中的武器装备㊂根据作战力量编组构成㊁装备之间的对抗关系和装备与环境之间的交互关系，影响雷达作用距离的电磁环境要素可分为三类：雷达干扰㊁传播损耗和目标特性，数学模型由雷达方程和干扰方程描述，要素分析见表２㊂压制干扰和欺骗干扰是构成战场复杂电磁环境的主要因素，需要对各种干扰辐射样式重点建模㊂压制干扰包括瞄准干扰㊁阻塞干扰㊁多频干扰㊁扫频干扰㊁箔条走廊等，欺骗干扰包括距离欺骗㊁速度欺骗㊁角度欺. All Rights Reserved.７２㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷表２㊀雷达电磁环境建模要素分析电磁环境要素重要性模拟方法模型粒度雷达干扰人为干扰压制干扰重要模型时㊁空㊁频㊁能欺骗干扰重要模型时㊁空㊁能民用干扰一般数据库空㊁能杂波地杂波中等模型空㊁频㊁能海杂波中等模型空㊁频㊁能气象杂波一般模型空㊁频㊁能环境噪声重要参数能传播损耗自由传输损耗中等公式空㊁频㊁能大气吸收损耗中等数据库空㊁频㊁能多径传输损耗一般模型空㊁频㊁能地物绕射损耗一般模型空㊁频㊁能目标特性目标雷达截面积重要数据库空㊁频㊁极化目标起伏特性中等模型㊀骗㊁箔条弹㊁多假目标㊁诱饵等㊂在任务级仿真中，应根据作战力量编组的武器装备和作战想定针对性建模和采集数据，通过干扰方程反映干扰样式㊁干扰距离㊁干扰强度等对目标雷达探测跟踪性能的影响㊂因此，干扰信号的模型粒度需要涉及时间㊁空间㊁频率㊁能量等特性㊂欺骗干扰一般可假设频率㊁波形与目标信号相同，因此，只需要对干扰时间㊁空间㊁能量特性建模㊂民用干扰与战场态势无关，且非主要影响因素，可建立基础数据库供调用㊂地杂波和海杂波对地面雷达和机载下视雷达影响较大，可根据实际精度需求和条件建设能力适当建模㊂任务级仿真中，建议采用杂波关系模型，通过描述由实验数据拟合σ０与俯仰角㊁极化㊁频率㊁环境参数等物理量的依赖关系进行建模㊂如有气象条件，也可对气象杂波建模，但均不应过于复杂㊂环境噪声与频段和空间位置有关，由经验数据描述，不需要建模㊂传播损耗中自由传输损耗和大气吸收损耗为主要因素，自由传输损耗指自由空间传播能量损耗，仅与距离和频率有关，可公式计算；大气吸收损耗对于传播距离较远或信号载频较高的情况影响较大，可通过建立大气吸收损耗数据库，使用插值方法计算以电磁波频率㊁路径角度㊁传播距离为变量的损耗值㊂如ＥＡＤＳＩＭ采用的ＡＬＡＲＭ３．０（ＡｄｖａｎｃｅｄＬｏｗＡｌｔｉｔｕｄｅＲａ⁃ｄａｒＭｏｄｅｌ，先进低海拔雷达模型）中的ＡＴＴＥＮ模型㊂多径传输损耗和地物绕射损耗在超短波和微波频段，主要考虑地表反射引起的多路径效应㊁地表绕射损耗和刃峰绕射损耗，可根据实际条件适当建模，针对任务级仿真应用特点，建议选择大尺度确定性模型，如ＦｒｅｅＳｐａｃｅ㊁ＳＥＫＥ㊁ＴＩＲＥＭ㊁Ｌｏｎｇｌｅｙ⁃Ｒｉｃｅ㊁Ｄｕｒｋｉｎ等㊂目标ＲＣＳ是计算回波功率的重要参数，在精度要求不高，缺乏数据来源的情况下，可使用平均值表示，但还应尽量考虑频段㊁极化㊁角度等因素影响，建立相对合理的数据库㊂在条件允许的情况下，还可考虑对其起伏特性适当建模㊂典型起伏目标特性统计模型有χ２分布模型㊁Ｓｗｅｒｌｉｎｇ模型㊁莱斯分布模型和对数正态分布模型等㊂３㊀复杂电磁环境仿真模型体系３１㊀模型体系结构为支撑任务装备体系评估验证，除上述电磁环境建模要素外，还需要构建装备作战效能㊁电磁空间态势和基础支撑等相关模型，共同模拟复杂电磁环境对武器装备作战效能的影响㊂模型体系涵盖电磁环境信号生成㊁电波传播㊁信号检测㊁态势分析等环节，如图２㊂基础电磁环境，负责模拟以电子战装备为主要辐射源的战场复杂电磁环境，包括干扰辐射控制㊁电磁传播计算㊁地海杂波计算三个部分，涉及信号侦察㊁干扰引导㊁干扰发射㊁电波传播㊁目标特性㊁地海杂波等６类模型；干扰辐射控制决定干扰信号的时域㊁空域㊁频域和能域特性㊂时域由开关机模型控制㊂空域控制包括天线扫描和波束分配模拟㊂频域控制指信号频率控制模型，需要对频率控制规律进行建模，或对其抗干扰效果直接建模；能域控制包括天线方向图和功率分配㊂电子干扰装备的信号辐射控制与战场实时情报有关，选定某目标进行干扰前，需要目标情报支持㊂因此，需要模拟信号侦察和干扰引导㊂信号侦察用于模拟ＥＳＭ和ＲＷＲ对目标雷达信号的接收计算和参数获取；干扰引导用于根据信号侦察结果㊁目标优先级㊁重点区域等，引导干扰机生成干扰方式和干扰样式㊂在此基础上，雷达干扰机进行时域㊁空域㊁频域和能域的干扰资源分配模拟㊂. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真７３㊀图２㊀任务级仿真复杂电磁环境模型体系框架装备作战效能，负责计算复杂电磁环境下武器装备作战效能及其对任务效能的影响，包括信号辐射控制㊁信号接收检测㊁作战效能计算三个部分，涵盖信号控制㊁探测发射㊁接收检测㊁抗干扰处理㊁装备效能指标㊁任务效能指标等６类模型；雷达辐射控制与干扰辐射控制在时空频能域的建模要素大体相同，但除天线方向图外，其他模型一般不能通用㊂信号检测的基本模型是信噪比功率级模型，基本要素是目标信号和系统噪声，还需要考虑人为干扰㊁传播损耗㊁杂波干扰和抗干扰体制等影响㊂目标检出可考虑确定性和概率性两种方法，前者使用信噪比门限判断，后者结合虚警概率，计算发现概率，通过随机抽样判断㊂作战效能计算分为装备作战效能和作战任务效能两个层面指标，需要根据实验目的具体设计㊂电磁空间态势，负责度量和展现武器装备的局部电磁态势和电子对抗关系，支撑装备效能和任务效能分析与评估，主要包括局部电磁态势㊁电子对抗态势和电磁态势展现三个方面，属于扩展模型部分㊂局部电磁态势描述指定武器装备在任意时间点所面临的电磁态势，包括所有干扰的来源㊁类型㊁效果㊁概率等属性，为装备作战效能分析和评估提供基础和依据；电子对抗态势指某一时间点或时间段用频装备之间㊁战术子网之间的电子对抗态势，为任务效能分析和评估提供基础和依据；电磁态势展现指对电磁域战场态势进行可视化描述，辅助实验分析㊂电磁空间态势模型是根据任务级仿真实验一般需求提出的，是否需要支持更多的态势分析功能需要根据具体实验任务而定㊂另外，上述模型需要地形㊁大气㊁海况等环境模型，及任务规划㊁战场规则等其他基础模型支撑㊂３２㊀模型交互关系各模型要素之间的关系如图３㊂用频装备和电子干扰设备构成战场电磁环境的主要辐射源，其中，电子干扰需要信号侦察模型和干扰引导模型支撑㊂电磁传播计算模型根据辐射源辐射的信号，生成接收天线所处电磁环境㊂接收机经过信号检测，一方面计算典型装备和作战任务的电磁环境效应；另一方面可作为电磁态势描述和展现的输入㊂另外，信号接收检测需要考虑接收机的抗干扰能力和目标特性㊂通过干扰和抗干扰博弈条件下的信号检测计算，确定受到的电磁环境影响，计算装备作战效能和作战任务效能㊂图３㊀任务级仿真复杂电磁环境模型要素交互关系. All Rights Reserved.７４㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷㊀㊀需要指出，接收天线所处的电磁环境，不仅包括敌方电子干扰㊁地海杂波㊁地物回波，还可能包括不同类型装备频谱重叠的电磁信号，甚至是己方电磁信号等㊂电磁传播计算模型除进行各种传播损耗计算，还需要根据战场上接收机时空频等特性，过滤所有战场辐射源信号，对其可能产生影响的信号进行合成计算，输出局部电磁信号环境㊂合成计算有两种方式：功率叠加和场强合成㊂功率叠加方式直接将接收机前段各种干扰信号功率相加，忽略各信号之间的相位差别㊂功率叠加方式是目前绝大多数体系级分析论证仿真系统采取的方法，计算效率高；场强合成方式先根据接收机前段各干扰信号场强和相位计算总电场强度，再由合成电场求出接收功率㊂由于战场上各干扰信号之间一般不相关，场强合成方式与功率叠加方式结果近似等价㊂考虑到体系作战仿真系统超实时仿真需求，建议采用功率叠加方式㊂４㊀结束语本文初步探讨了面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模问题，以雷达对抗为例，提出相应的建模要素㊁模型方法㊁模型体系和交互关系㊂研究结论已应用于相关仿真系统设计和建设，初步表明了其科学性和合理性㊂本文希望在任务级仿真复杂电磁环境仿什么，怎么仿的问题研究上提供一点借鉴和参考，但限于篇幅和笔者水平，更多工程问题尚未涉及，例如：大尺度场景辐射传播效应模拟㊁大规模实体电磁辐射影响交互模拟㊁电磁环境模拟运算与作战效能仿真同步同效等，需要根据系统建设实际逐一研究解决㊂参考文献：［１］㊀李修和，等．战场电磁环境建模与仿真［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１４．［２］㊀管清波，等．战场环境的抽象化模型设计与仿真［Ｊ］．系统仿真技术，２００９，５（４）：１１９⁃２２５．［３］㊀ＡｎｄｒｅａｓＴｏｌｋ．作战建模与分布式仿真的工程原理［Ｍ］．郭齐胜等译，北京：国防工业出版社，２０１６．［４］㊀王国玉，等．雷达电子战系统数学仿真与评估［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００４．［５］㊀ＦｉｌｉｐｐｏＮｅｒｉ．电子防御系统概论［Ｍ］．第２版．北京：电子工业出版社，２０１４．［６］㊀聂皞，等．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］㊀周倜．海战场电磁态势生成若干关键技术研究［Ｄ］．哈尔滨工程大学，２０１３．. All Rights Reserved.。

论复杂电磁环境效应分析及环境保护控制实现

试点论坛shi dian lun tan191论复杂电磁环境效应分析及环境保护控制实现◎修敬檑摘要：现代社会，电磁环境越加复杂，电磁环境效应对信息系统的影响也更为广泛，因而电磁环境的控制问题也就至关重要，本文基于复杂电磁环境效应对电子信息系统的影响，研究了实现环境控制的相关技术。

关键词：复杂电磁环境；电磁环境效应；电磁环境控制《战场电磁环境术语》一文对“电磁环境”这一概念给出了较为明确的说明，它指出，电磁环境是一种由多种电磁信号组成的一种存在，这一存在会给电子信息系统带来影响，也会给武器装备的运用产生一定的影响，因此对于电磁环境问题的研究，具有重要的现实意义。

本文就复杂电磁环境这一问题做简单的分析，其次重点探讨了在复杂电磁环境效应下环境控制的实现技术。

一、复杂电磁环境分析复杂电磁环境情况种类包含有两种，一种是人为的电磁环境、一种是自然环境造成的电磁环境。

其中，人为的电磁环境通常会在电子导航、雷达等中得到运用，而自然环境的电磁环境则主要表现为静电、雷电等[1]。

较之自然环境的电磁环境，人为的电磁环境下的辐射源要更为复杂，这种复杂性主要表现在其会受人为的操作而发生变化，也会因为受到不同系统的操作而变化，基于这两种原因，人为电磁环境的复杂性要比自然环境的电磁环境表现的更为明显。

下面就复杂电磁环境的特性做详细的分析：（1）电磁信号变化：在特定的信息空间领域中，电子信息系统会得到一个集中使用，在集中使用电子系统的情况下，该区域内的电磁信号就会发生变化。

（2）电磁辐射源构成复杂：在网络与信息技术的推动下，全球的信息系统网络也更为密集，这使得电子化的信息系统规模越来越大，电磁环境也更为复杂，辐射源的构成类型显现出多样化的特征。

（3）电磁能量均匀密度：通常情况下，电磁环境会影响电磁能量的均匀密度，例如辐射源的变化会改变电磁能量的分布、能量的变化也会影响电磁信号分布的均匀度与电磁信号的变化规律。

二、复杂电磁环境效益电磁环境会给电子信息系统带来一定的影响，而电子信息系统又与现代人的生活密切相关，这就使得人们对复杂电磁环境效益问题密切关注。

电磁环境中的仿真分析技术研究

电磁环境中的仿真分析技术研究随着现代电子技术的不断发展，人们的生活和工作环境中所处的电磁场日趋复杂和强烈。

电磁环境中的电磁波辐射对人类健康和电子设备的性能都会造成影响。

因此，对电磁环境的分析研究已成为重要的科研热点之一。

在这个过程中，仿真分析技术的应用越来越广泛，本文将对电磁环境中的仿真分析技术进行研究和探讨。

一、电磁环境中的模型建立在进行仿真分析之前，需要先建立准确的电磁环境模型。

电磁环境中的模型建立涉及到多个方面，其中包括电磁波信号源的位置、信号的频率、天线的位置和传输介质的特性等。

在建模的过程中，我们需要对电磁波的传播特性有一定的了解。

电磁波在空气中传播的速度为光速，但是在介质中由于折射作用和反射作用，信号的传输速度和传输方向都会发生改变。

因此，在建立电磁环境的模型时，需要考虑电磁波的传输路径和障碍物对信号传播的影响，尽可能的保证模型的准确性和精度。

二、电磁环境中的仿真方法在完成电磁环境的模型建立之后，我们需要对模型进行仿真分析，以得出电磁环境中的各种参数和特性。

目前在电磁环境中，主要采用的仿真方法有：有限元法、时域有限差分法、时域积分方程法、频域有限元法等。

每种仿真方法都有其适用的范围和特点，在具体应用中需要进行综合考虑。

有限元法是一种常用的仿真方法，在电磁环境的研究中也得到了广泛的应用。

该方法主要是利用有限元分析模型，将模型划分为多个小单元，按照一定的计算规则和方法，通过联立模型的边界条件方程，求解未知量，从而得到模型中各个位置的场分布和特性参数。

时域有限差分法是一种时域分析方法，其原理是将时间连续域离散化，将任意时刻的场分量转化为以时间为自变量的离散函数，通过差分公式推导和求解，得到场分布的数值解。

该方法运算速度快，适用于高精度计算和长时间段的仿真分析。

时域积分方程法是另一种时域分析方法，其基本思想是将电磁场方程在时间域上积分，得到一组积分方程，并利用数值计算方法求解。

该方法可适应各种电磁波场的求解，计算速度较快。

复杂电磁环境下雷达探测区域空间建模及仿真

ｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅ３Ｄｓｐａｃｅｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｃａｎｅｘｐｒｅｓｓｔｈｅＲａｄａｒＤｅｔｅｃｔｉｎｇＡｒｅａｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙｉｎｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｄｒａｄｅｔｅｃｔｉｎｇｒｅａａ；ｓｐａｃｅｍｏｄｅｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
现代战争中，雷达一般在复杂电磁环境中工作，受
到来自敌方的干扰、己方的自扰，以及自然环境的各种
假设干扰信号带宽覆盖雷达接收机带宽，雷达干扰方
程可表示为
电磁辐射的影响，致使雷达的探测区域随着电磁环境的不同发生变化，然而，来自敌方的压制干扰仍然是对雷达探测区域影响最大的因素。文献［１］给出了目标高度Ｈ＝０时的干扰压制区公式和图形，文献［３］和文献［４］在计算水平面上的二维包络线的基础上，通过对天线的垂直方向性函数进行修正，得出干扰下雷达三维威力范围。本文针对复杂电磁环境下，雷达受到敌方压制干扰的情况，进行三维空间建模与仿真，仿真分析了空中干
式进行推导，建立了干扰条件下雷达探测区域三维空间模型，并对模型进行仿真，直观地显示了干扰条件下雷达在
空间各个方向的探测范围，可为实施雷达干扰提供决策依据。

基于电磁场理论的无线电磁环境建模与仿真

基于电磁场理论的无线电磁环境建模与仿真无线电磁环境建模与仿真是一项关键的技术，它可以帮助我们有效的研究、维护和优化电磁环境。

其中基于电磁场理论的建模与仿真方法是一种经典的技术，它提供了一种高效、准确和可靠的模拟电磁环境的方法。

1.电磁场理论电磁场理论是物理学中的一个重要理论，它描述了电场和磁场是如何相互作用的。

电磁场理论也是无线电磁环境建模与仿真领域中的核心理论之一。

电磁场理论的基本概念包括电荷、电场、磁场和电磁波等。

在电磁场中，电荷是导致电场的一个物理量。

电场是指任何电荷都会产生的一个力场。

磁场是由运动电荷（如电流、磁道）产生的旋转场。

在电磁场中，电场与磁场是通过电磁感应相互作用的。

电磁波是由变化的电场和磁场产生的一种波动现象，它可以沿着空间中的直线传播。

2.基于电磁场理论的无线电磁环境建模与仿真在现实生活中，电磁环境中存在着各种各样的电磁波。

这些电磁波来源于无线电设备、电力线路、雷电等。

建立一个电磁环境模型可以帮助我们了解电磁波的传播规律，帮助我们找到合适的电磁环境保护措施。

基于电磁场理论的无线电磁环境建模与仿真是为了模拟不同条件下的电磁场分布情况，通过模拟计算得到空间电磁场的强度和分布情况，从而判定电磁环境是否合理和是否存在影响人体健康的风险。

3.建模过程建模过程通常包括以下几步：（1）确定模型范围：确定要建立的模型的范围和边界条件。

（2）确定物理参数：根据建模的需要，确定电磁场传输的物理参数。

（3）计算模拟：通过建模软件进行计算模拟，模拟出电磁场的强度和分布情况。

（4）优化设计：根据计算模拟的结果，对电磁环境进行优化设计，减小电磁辐射对人体健康和设备的影响。

4.仿真工具目前，基于电磁场理论的无线电磁环境建模与仿真的软件较为常见，如Ansoft HFSS、CST、FEKO等。

（1）Ansoft HFSSAnsoft HFSS是Ansys公司的一款高频电磁场仿真软件，主要用于无线通信、雷达系统、微波电路以及射频处理等领域。