一种装备试验电磁环境的矩阵描述与逼真性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及装备试验电磁环境的矩阵描述与逼真性评估技术领域，尤其设及一种 装备试验电磁环境的矩阵描述与逼真性评估方法。
【背景技术】
[0002] 随着信息技术的迅猛发展和广泛应用，电子装备作为装备体系作战能力的"倍增 器"，已经成为装备体系中最具活力的军事装备。基于信息系统的体系对抗已成为信息化条 件下一种主要的战争形态，电子装备的信息化、智能化特征及其对装备体系的融合特性，对 电子装备的试验与鉴定也提出了新的要求，世界各国越来越重视电子装备实战环境中的作 战试验鉴定，特别要求在逼真作战环境下充分、全面考核电子装备作战效能、作战适用性W 及生存能力等，W期在部署前发现电子装备实际作战要求方面存在的问题和一些重要缺 陷。
[0003] 紧叮实战化需求，构建逼真的战场作战环境，特别是战场电磁环境，是电子装备作 战试验必须满足的前提条件，也是作战试验想定中最为关键的元素之一。只有在满足战场 电磁环境模拟逼真性要求条件下得出的电子装备作战效能、作战适用性等评估结论才会有 一定的指导意义，不够逼真的战场电磁环境设计可能会毁掉整个作战试验。国内对武器装 备战场复杂电磁环境适应性试验和作战试验的研究与实践起步较晚，相应地对战场电磁环 境的构建方法与逼真性研究成为最近几年的研究热点。但是目前很多研究成果的关注点集 中在电磁环境的整体复杂性评估方面，如唐书娟等从作战使用的角度提出了基于博弈值的 电磁环境复杂度评估方法，陈行勇等探讨了战场电磁环境复杂性分析和评估的基本框架结 构，运些成果对具体装备的实践应用性不强，因为同样的战场电磁环境对于不同的武器装 备，其复杂程度是不一致的，如果该装备对于战场电磁环境的适应性很强，则战场电磁环境 也许就不是很复杂，如果该装备的电磁环境适应性不强，则战场电磁环境也许就显得很复 杂。
【发明内容】
[0004] 为克服现有技术的不足，本发明提供一种装备试验电磁环境的矩阵描述与逼真性 评估方法，是将战场电磁环境的逼真性评估问题转化为矩阵的逼近性评估问题，从而提出 利用电磁环境特征矩阵灰色关联度来刻画电磁环境的逼真性。是针对具体电子装备的作战 试验，构建战场电磁环境的逼真性，比现有研究其复杂性更具有实践应用意义。
[0005] 本发明实现上述目的采用的技术方案：
[0006] 1、一种装备试验电磁环境的矩阵描述与逼真性评估方法，采用将战场电磁环境的 逼真性评估转化为矩阵的逼近性评估，从而提出利用电磁环境特征矩阵灰色关联度来刻画 记载电磁环境的逼真性，其步骤如下：
[0007] 1 )、采集电磁环境对电子装备的影响机理
[0008] 1.1、采集与电磁环境相关的电子装备系统参数；
[0009] 在电子装备的作战试验鉴定活动中，采用的电磁环境对电子装备作战使用的"支 撑"和"限制"两个方面的作用，从而充分利用电磁环境的有利条件，和回避及克服不利的电 磁环境因素，使得电子装备在战场电磁环境中发挥其作战效能及作战适用性能；
[0010] 电子装备基于用频特征分为发射机和接收机，电磁环境影响发射机和接收机的技 术性能，与电磁环境有关的电子装备系统发射参数和接收参数包括有：
[0011] ①工作频率段和带宽；
[0012] ②电波极化方式及相应的天线型式；
[0013] ③信号体制与格式及信息处理方案；
[0014] ④发射机输出功率；
[0015] ⑤接收机灵敏度与信噪比；
[0016] ⑥系统反应时间；
[0017] 1.2、采集与电磁环境有关的电子装备效能指标
[0018] 在电子装备作战试验过程中，要充分评估装备的作战效能和作战适用性，必须对 传播效应、装备对电磁环境的适应能力进行预测，从而根据电磁传播环境的特征构建逼真 的战场电磁环境;电子装备作战试验中设及电磁环境的评估指标包括有W下几种：
[0019] 1.2.1作用距离与覆盖空域
[0020] 根据作战使用要求的覆盖范围：低空、高空或地下，区域性或全球性，选定工作频 段和相应的信道模式，根据信道模式下的电磁环境变化规律，由信噪比和接收机灵敏度所 要求的最小接收功率，估算装备达到的平均最大作用距离。
[0021] 1.2.2对装备特定功能的影响
[0022] 各种电子装备特定功能的特征信息，几乎都受到电磁环境的电波传播影响，从而 使得装备的系统性能受到影响，随着电子装备硬件设备技术性能的提高，影响将显得更为 突出；各种电子装备受电磁环境的影响指标如下：
[0023] 通信、数传装备的装备功能：语音、图文、数据、动画，电磁环境影响指标：信息容 量、传输成功率、传输速率、数传误码率、保真度及清晰度；
[0024] 跟踪定位装备的装备功能：目标仰角、俯角、方位角、距离、运动速度，电磁环境影 响指标:定位成功率、定位误差、定位时间；
[0025] 测向装备的装备功能：未知源的方位与距离信息，电磁环境影响指标：测向成功 率、测向精度、测向时间；
[0026] 指挥控制系统的装备功能：信息的收集与分发、通信能力、指挥控制能力，电磁环 境影响指标:通信距离、信息速率、误码率、信息传输时间、信息融合准确度；
[0027] 电子对抗装备的装备功能:对对手电子装备的侦察、干扰、攻击和摧毁W及对己方 系统的防护，电磁环境影响指标:侦察概率、干扰概率、信号截获时间；
[002引 1.2.3可通时间概率与可靠性
[0029] 空间媒质信道是随机时变信道，接收信号场强的幅度和相位特性一般为随机变化 过程，应分别考察其短、中、长期的统计特性，即概率分布及其平均值或中值的变化；同时， 为保证高可通率与高可靠性的电子装备作战使用性能，要求电子装备在设计与使用过程中 留有足够的潜力，要立足于大概率的小电平，并考虑最坏的电磁环境对其作战使用的影响；
[0030] 1.3对电磁环境信号的分类，是研究电子装备作战试验电磁环境构建的技术基础 和客观需求;而作战试验的研究对象是处于电磁环境中的电子装备，电磁环境的构建只是 试验条件，根据双方电子装备密集部署和电子战装备激烈对抗形成电磁环境的机理特点， 把电磁环境主要分为非对抗性电磁环境和对抗性干扰电磁环境;为了分析作战试验中电磁 环境对被试电子装备的影响，进一步将非对抗性电磁环境分为背景电磁信号环境和用频装 备互扰电磁福射信号环境;电磁环境功能的分类更适合于电磁环境的逼真性评估具体实施 步骤如下：
[0031] 首先是受影响的电子装备工作信号体制和样式，然后是背景环境的电磁福射信号 类型;基于电子装备的工作体制信号，该电子装备工作时间、工作场所、工作频段内的背景 噪声信号、与工作信号同体制、不同体制的民用设备福射信号、各种电磁干扰信号W及静 电、雷电等各种瞬态福射信号、各种用频装备的自扰互扰电磁福射信号、双方的电子对抗电 磁福射信号，均看成影响该电子装备性能的电磁环境；
[0032] 其中，民用电子设备的电磁福射信号和自然电磁福射信号统称为背景电磁福射信 号;未来信息化战场上，电子装备都是成系统、成体系地进行作战，电子装备作战试验设及 到多种电子装备，对双方电子装备相互对抗而形成电磁环境，被试用频装备面临的电磁环 境为背景电磁福射信号、各种用频装备的自扰互扰电磁福射信号、双方的电子对抗电磁福 射信号;该电子装备作战试验电磁环境的构建，电磁福射信号局限于被试用频电子装备的 同一工作频段、工作时间、工作场所内；
[0033] 2)、作战试验电磁环境的特征参数选择
[0034] 电子对抗干扰样式包括压制和欺骗二大类，在电磁环境分类中，对于基于噪声描 述的电磁环境，电子装备受到电磁环境的影响效果必定体现在=个方面:①破坏或降低电 子装备探测目标的能力，运是压制干扰的效果，用信噪比来定量描述;②给电子装备制造虚 假目标，W假乱真，运是欺骗干扰的效果，用假目标的数量来定量描述;③既有压制干扰效 果，又有欺骗干扰效果，也就是前两种干扰效果的组合，一些先进的干扰装置同时能产生运 两种效果；
[0035] 电磁环境对电子装备性能的影响，是指信号接收装备，对于信号接收装备，包括： 决定其信号接收解调能力，决定其信号接收解调能力的参数是接收到的信噪比，它代表了 接收机上W功率或能量表示的信号强度与伴随该信号的噪声量的比值；
[0036] 噪声来源于多个噪声源，既有电子装备内部的，也有电子装备外部的，其形式也不 尽相同；在电子装备作战试验过程中，有意干扰信号被认为是一种噪声信号，并且决定接收 机信号接收解调能力有意义的参数是接收到的信噪比，考察其信号接收解调能力，感兴趣 信号之外的所有信号都看作是噪声；该噪声包括了背景电磁福射信号、各种用频装备的自 扰互扰电磁福射信号、双方的电子对抗电磁福射信号；因此，电子装备接收到的信噪比和假 目标数量作为二维指标空间，来定量描述作战试验中影响电子装备的电磁环境；
[0037] 将信噪比和假目标数量等效到电子装备接收天线口面处，分别对应于电磁功率密 度谱P(r〇，to)和电磁信号密度mo,即为每秒欺骗干扰信号数量，其中
[00；3 引
[0039] 式中ro为用频装备地理位置，to为场强测试时间，n为个测试频率点个数，需要说明 的是，式中的2含义类似于模糊数学中模糊数的表示；
[0040] 对于背景电磁环境，其电磁环境采用用功率密度