复杂电磁环境抗干扰对策

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复杂电磁环境具有以下特点。 (1)种类上的多样性。由复杂电磁环境 的定义可以看出,构成复杂电磁环境的因 素包括敌、我双方进行有意对抗干扰时释 放的电磁波及电子设备产生的电磁能量, 还有一种施放箔条的无源干扰(类似云雨 杂波干扰),民用电磁辐射以及自然产生的 电磁现象等。 (2)信号形式多样。随着电子信息技术 的飞速发展,各种新体制雷达、通信等电 子设备上使用了更加复杂的信号形式。在 目前世界上的通信信号种类多达 100 种以 上。各种复杂信号的使用增加了电磁环境 的复杂性。 (3)空间上的的交织性。交织性是指在 敌、我双方相互争夺和使用的电磁空间 里,双方的电磁信号都相互交织在一起,这 种交织性是由于电磁频谱独特的物理特性 所形成的。主要表现在电磁活动在空域上 的纵横交叉、时域上的连续交错、频域上 的密集重叠和能域上的强弱参差。
1 复杂电磁环境的组成和特点
1 . 1 复杂电磁环境的组成 复杂电磁环境主要是指:信息化战场上
在交战双方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 已方大量使用电子设备引起的相互影响和 干扰,从而造成在时域上突发多变、空域上 纵横交错、频域上拥挤重叠,严重影响武器 装备效能、作战指挥和部队作战行动的无 形战场环境。构成复杂电磁环境的主要因 素有敌我双方的电子对抗,各种武器装备所 释放的电磁波,民用电磁设备的辐射以及自 然界产生的电磁现象和中立方电磁辐射源 发出的电磁波构成了复杂电磁环境的主题。 再加上高能微波武器等定向能武器和电磁 脉冲弹及超宽带、强电磁辐射干扰机的出 现,使战场的电磁环境越来越复杂。 1 . 2 复杂电磁环境的特点
3.1.1 从技术角度采取的措施 从技术角度可采取抗干扰措施主要有 以下几方面。 (1)直接序列扩频技术。直接序列扩频 是指用伪随机序列将有用信号的频谱进行 扩展,使单位频带内的功率变小,在接收端 利用相应手段将其压缩恢复,从而获取传 输信息的通信。使用该技术可使通信系统 用较低的信号功率频谱进行通信,具有低 截获、难侦收、抗干扰的特点。 (2)跳频技术。跳频技术是指用伪随机 码控制发射信号的载波频率,使载波频率 随伪随机码的变化而变化。跳频技术可有 效避开复杂电磁环境对通信系统的干扰频 点,是一种比较成熟的抗干扰技术,具有较 强的抗干扰能力。 (3)跳时技术。跳时是用伪序列来启闭 信号的发射时刻和持续时间, 发射信号的 有、无同伪码序列一样是伪随机的。跳时 技术采用了较窄的时片去发送信号,相对 说来,信号的频谱被展宽了。由于单纯的 跳时抗干扰性不强,很少单独使用,通常与 其它方式组合使用。 (4)混合扩频技术。通过将直接序列扩 频与跳频技术、跳时技术综合使用,可使通 信系统的中心频率在更宽的频率范围内进 行跳变,并且获得更宽的频谱扩展,从而大 大提高在复杂电磁环境下的抗干扰能力。 (5)纠错编码技术。通过采用纠错编码 技术,可在一定程度上及时发现复杂电磁 环境下受干扰的数字通信产生的错码并进 行纠正,它是一项有效的辅助性反干扰措 施。纠错编码方法的种类繁多,主要有:前
2 复杂电磁环境的干扰
复杂电磁环境对通信系统的干扰分为 有意干扰和无意干扰。由复杂电磁环境的 组成和特点可知,自然界产生的电磁现象、 民用电磁辐射和敌我双方非干扰电子设备 本身产生的电磁能量对通信系统是一种无 意干扰,而敌我双方使用的干扰设备释放 的电磁波则有意干扰。
下面主要讨论有意干扰。 有意干扰是指构成复杂电磁环境主体的 各种干扰、对抗设备释放的电磁波对通信系 统的干扰。有意干扰也是通信对抗的一种重 要手段,其影响远远大于无意干扰。有意干 扰的干扰方式主要有瞄准式干扰、阻塞式干 扰、时分多路干扰和摧毁式干扰等。 (1)瞄准式干扰。复杂电磁环境中的一 些有意干扰信号可针对通信系统某一通信 频率的信号进行高强度的持续干扰,破坏 和压制正常通信信号,使接收机无法从接 收信号中恢复原始信号,干扰通信系统正 常工作。 (2)阻塞式干扰。当复杂电磁环境中的 干扰信号覆盖了某个预定的频率范围时, 即对通信系统造成了阻塞式干扰。阻塞式 干扰无需准确掌握被干扰通信的工作的频 率,她将能量分散在一定频带范围内,同时 干扰多个频率信号。 (3)时分多路干扰。时分多路干扰也是 对多个通信频率进行干扰,但不是同时进 行。它是指复杂电磁环境中的有意干扰信 号可在不同的频率间转换,进而对各个通 信频率进行短暂而有规律的干扰。虽然这 种干扰方式的干扰时间短暂,但由于通信 接收机内部电路受到干扰后,需要一定时 间才能恢复正常,而在其恢复之前,很可能 下一次干扰已经到来。 (4)摧毁式干扰。在复杂电磁环境中某 些干扰设备的电磁辐射对通信系统的干扰 是摧毁的。例如电磁脉冲武器和高能微波 武器,当其电磁辐射能量密度达到一定值 时,将使通信系统内的电子元器件失效,甚
动力与电气工程
科技资讯 2008 NO.34
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
复杂电磁环境抗干扰对策
王惠娟 ( 中国电子科技集团公司第二十八研究所 江苏南京 2 1 0 0 0 7 )
摘 要: 现代战争是体系与体系的对抗。随着战场电磁环境的日益复杂, 以往那种彼此分立, 功能单一的电子干扰已无法满足作战的需 求。文章论述了复杂电磁环境的组成及特点, 对构成复杂电磁环境的各种因素对通信系统形成干扰原因和类型进行了分析, 针对复杂电 磁环境对通信系统形成的有意干扰提出了相应的抗干扰对策, 其中对有意干扰的抗干扰措施从技术和战术角度两方面进行重点讨论。 关键词: 复杂电磁环境 干扰 抗干扰 中图分类号:TN03 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2008)12(a)-0103-02
Hale Waihona Puke Baidu
中,有意干扰所释放电磁辐射对系统的危 害较大,严重时可导致整个系统瘫痪,但一 般情况下它的作用距理有限。应此对于重 要设施应合理配置资源,进行频谱管理,尽 可能降低此类电磁干扰的打击效能。
(3)通信反侦察技术措施。抗干扰的一 个主动方法是防止敌方侦测到我方信号, 因此应该采取积极的通信反侦察技术措 施。包括缩短信号的发射时间,减小信号 被侦察到的概率,尽可能采用小天线或定 向天线,利用低功率档工作,采用无线电佯 动或欺骗。
随着现代战争形态正由机械化向信息 化演变,当今电子信息技术的迅猛发展和 在军事领域的广泛应用,数量繁多、构成 复杂的电磁辐射体,人为与自然、敌方与 我方、对抗与非对抗的各种电磁信号交织 与战场,形成了一个综合的复杂电磁环境。 通信系统生存于纷繁复杂电磁环境中,必 然要受到各种各样的干扰。正确认识复杂 电磁环境对通信系统的影响,对于提高通 信系统的抗干扰能力、充分发挥通信系统 的作战效能,具有十分重要的意义。
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由上位机系统对所有的信息进行处理,完 成整个系统的测量和控制。同时由上位机 系统通过局域网以 WEB 发布的方式将数 据传送到公司自动化信息平台,以便公司 领导和相关部门随时浏览和掌握变电站的 运行情况,见图 1。
4 综合自动化系统调试
工程调试按时间大致分为前期准备阶 段、调试阶段、试运行阶段、调试收尾阶 段。前期准备阶段主要是对变电所一次设 备、二次设备进行初步了解,全面掌握综 自系统性能、具体装置、屏功能,达到进行 系统调试的要求。调试阶段即结合设计要 求和系统功能进行全面细致的试验,以满 足变电所的试运行条件。试运行阶段即在 所有一、二次设备带电、综自系统全部功 能均投入运行的情况下,检验综自系统反 映的正确性。在试运行结束后,针对试运 行过程中反映出的问题进行消缺处理。最 后,在调试收尾阶段做好维护人员和运行 人员的培训,文件资料的整理和移交。
3.1.2 从战术角度采取的措施 从战术角度采取的抗干扰措施主要有 以下几点。 (1)设法摧毁干扰源。复杂电磁环境对 系统的有意干扰主要通过各类干扰源辐射 电磁能量造成的,尤其是有源干扰对系统 的影响更大。由于有源干扰本身也是电磁 波辐射源,很容易成为反辐射武器攻击的 目标。应此,可以在重要的设施附近部署 反辐射导弹或反辐射无人机,通过有效打 击干扰源实现抗干扰。 (2)合理配置资源。在复杂电磁环境
4 结语
目前,对在复杂电磁环境下的通信系 统受到的干扰研究日益增强。因此必须对 通信系统采取有效的抗干扰措施日益突 出,如何才能满足军事通信系统在复杂电 磁环境下的抗干扰的要求,是值得认真研 究的课题。
参考文献
[1] 高东华.水面舰艇通信对抗[M].大连舰 艇学院出版,1994.
[2] Michael Martone.Using ATM in the battlefield[A].军事电子信息系统专题技 术文选[C].1998.
至使整个系统瘫痪。
3 在复杂电磁环境的抗干扰对策
复杂电磁环境严重威胁着通信系统的 生存,因此,为了保证复杂电磁环境下的通 信畅通,必须对通信系统采取有效的抗干 扰措施。然而,从技术角度和有效战术角 度采取抗干扰措施具有一定的指导意义。 3 . 1 有意干扰的抗干扰措施
处在复杂电磁环境下的通信系统受到 的干扰主要是有意干扰,而有意干扰是通 过各种方式使干扰电磁波与正常的通信信 号一同进入通信接收机,从而降低通信系 统的信噪比,升高差错率,因此,对抗有意 干扰,应从技术和战术两方面设法使通信 系统的工作频率尽可能的避开干扰电磁波 的频率,使通信接收机减小对干扰信号的 接收。
(4)频谱宽广重叠。由于电子信息技术 的飞速发展和电子信息装备的大量使用, 战场上电磁信号所占频谱越来越宽,几乎 覆盖了全部电磁信号频段。
(5)能量密度不均。由于电磁波在空间 传播过程中受到各种传播因素的影响,以 及作战双方电磁攻击目标位置的不同,使 得战场空间电磁能量很不均匀,有些地方 能量集中,有些地方能量分散。
(4)进行电台组网。单部通信设备(电 台)的抗干扰能力十分有限,不能适应在复 杂电磁环境中的需求。从战术上角度采取 的措施大多都是跳频组网的应用,多部跳 频电台组成跳频网可以大幅提高通信的抗 干扰性,使得对跳频网的干扰的难度增大。 从宏观上对网络进行指挥、控制,从而提 高跳频网整体通信成功概率。
下面对跳频电台抗干扰原理进行简单 分析。
频带宽随机跳变;跳频信号功率自适应;跳 频带宽自适应;跳频驻留时间自适应;跳频 频率自适应。以上几种抗干扰措施的综合 运用可以大幅增强跳频电台的通信对抗能 力。由于现代战场环境中,跳频电台在战 术上大多都是组网应用的,单纯研究某一 部跳频电台的抗干扰能力并没有多大的现 实意义,因为在复杂电磁环境中单一的跳 频电台通信对抗能力较小,根本无法满足 现代军事通。主要选择跳频电台组网应 用,它能抵抗人为干扰包括:(1)相关干扰; (2)全频段和部分频段干扰;(3)单频与多频 干扰;(4)频率瞄准跟踪式干扰;(5)转发式干 扰。
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向纠错法、反馈纠错法和反馈前向纠错 法。
(6)猝发通信技术。猝发通信是先将正 常速率的信息存储起来,然后在某瞬间以 10~100 倍或更高于正常速率的速度猝发: 接收机则是将信息记录下来后,再按照正 常速率恢复出原始信号。这种通信方式可 以使用较大的脉冲功率来抵抗复杂电磁环 境中的有意干扰,而且通信时间短暂、随 机,通信信号不易被侦收,是一种有效的抗 干扰措施。
所谓跳频,用简略的术语表达就是多 频、选码、频移键控,就是用伪码序列构成 跳频指令来控制频率合成器,并在多个频 率中进行选择的移频键控。跳频利用的是 一种躲避式的抗干扰措施,其通信抗干扰 的实质是采用“躲避”的方式避开受干扰频 率。就跳频通信的机理来看,提高跳频电 台通信抗干扰能力的方法有以下几种:增 加跳频速率;增大跳频带宽;增大跳频图 案,使跳频图案具有随机性;增大跳频频率 集。此外还有:信号驻留时间随机跳变;跳
(7)自适应天线技术。自适应天线技术 采用多种空间信号处理算法,通过调整各 天线单元的振幅和相位,使天线方向图的 波瓣零点对准干扰方向,从而有效地减小 或避免复杂电磁环境下的干扰信号的影 响,同时它还将天线方向图的最大方向主 波束对准接收信号方向,提高通信质量。 对于方向随时间变化的干扰信号,自适应 天线也能相应地改变波瓣零点的位置,继 续抑制干扰。
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