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基于战场雷达电磁环境构建技术研究摘要：文章首先介绍了战场电磁环境的概念，分析了一般意义的战 场电磁环境构成和特征，提出了一种基于典型雷达战场电磁环境构建方 案，得出了信号模拟和功能模拟的优缺点，最后列举了场地构建的方法关键词：电磁环境；信号模拟；功能模拟随着信息技术的发展和新军事变革的不断深入，在陆、海、空、天四 维作战空间基础上，形成了第五维空间-电磁空间电磁空间作为信息化 战争的主体，不仅存在电磁对抗，而且关联和影响其他作战领域和作战空 间，成为夺取军事斗争的关键因素当前，美俄等军事强国加快推进军事 训练转变，把构建复杂战场环境作为训练切入点，不断提高其实战化训练 水平电磁环境，通常是指在某些特定战场空间内有影响电磁活动和现象的 总和［1］由于战场电磁环境受到作战装备、器材的频率、功率、分布情 况、辐射方式、地形条件、气象水文等多种因素影响，因此战场电磁环境 是一种复杂的电磁环境随着电子战逐步拓展，对抗双方使用的电子装备 越来越多以雷达为例，辐射源数量日益增多，且大量地纵深密集配置 战场上存在的电磁信号少则每秒几万个，多则每秒百万个，此外还会出现 在同一时刻信号叠加和互扰的情况1战场电磁环境特征描述当前，战场电磁环境构成复杂，构成因素多元，从整体上来讲，可以 通过空间状态、时间分布、频谱范围、和能量密度来描述。

1.1空间状态复杂随着信息技术在军事领域的广泛应用，战场上的民用和军用电子装备 的种类和型号也日益繁杂在作战空间的某一位置，来自不同作战平台的 电磁辐射交织在一起，形成交叉重叠的电磁态势海湾战争中，美军在狭 小的作战地域内开设了通信枢纽2500个，电台1.62万部3. 5万个频率 电磁辐射源的数量达数万个以上伊拉克战争中，有关军事通信、指挥控 制、情报侦察、预警探测、电子对抗、测绘导航等类型电子设备的电磁辐 射源都会给信息化装备产生不同程度的影响，进而影响指挥作战整体效 能1. 2时间分布连续时间分布是战场电磁环境随时间变化的表现形式，是时域的描述结 果无论平时还是战时，电磁辐射活动是连续的，某一时刻，各种武器装 备也会受到各种类型电磁波的辐射此外在战场中，由于电子对抗的存在, 使电磁辐射在时域上表现的更加密集，因此，时间分布这一特性是战场电 磁环境的重要特征1.3频谱范围交错频谱是电磁信号在频域的表现形态随着电磁频谱领域研究内容不断 深入，一方面，电磁频谱越来越宽，另一方面由于电离层反射、吸收等因 素影响，在实际操作中可供利用的频谱十分有限因此，战时频率重叠现 象十分严重，电子装备之间自扰互扰现象明显。

例如世界各国军队的超短 波通信频率均在30-300MHz之间，对敌方超短波通信进行干扰势必会对进 入干扰区内的己方超短波通信造成负面影响1. 4能量密度不均能量密度是战场电磁辐射强度的另一种表述它的典型特征是密度跌 宕起伏在现代战场，运用强大的电磁信号和电磁能，可以在特定时间、 位置使电磁辐射特别强大，以达到电子对抗的目的2战场雷达电磁环境模拟目前主要通过计算机模拟的方法来模拟现实中的战场雷达电磁环境 [2]但实际上战场电磁环境是千变万化的，具有不确定性因此不能用 一个通用的模型来模拟、仿真，只能建立一个粗略的带有统计性质的模型 例如在某一战场电磁空间，它受到的干扰分为有源干扰和无源干扰有源 干扰分为自然干扰和人为干扰人为干扰指的是对某一频段电磁波进行压 制性或欺骗性干扰自然干扰指的是自然或其他因素无意识的干扰由于 人为干扰的诸多不确定性，因此不作为电磁环境模拟需要考虑的因素在 本文中对自然的有源干扰进行建模其模型可以简化为各种辐射源对雷达 战场电磁场的影响假设战场只存在一些随机的雷达源，他们的类型可以 是一种，位置也可以是随机的然后通过科学计算，得出雷达元对作战区 域电磁场的影响，其物理模型示意图如图1所示。

一般情况下，模拟的的方法有两种，一种是信号模拟，可以建立精确 的数学模型，对具体的频率、功率、相位进行模拟；一种是功能模拟，可 以对电磁环境的功能参数进行模拟，不具备对信号频率、功率进行模拟2. 1信号模拟一般来说，信号模拟的方法就是求解麦克斯韦尔（Maxwell）方程的 过程主要有解析法、近似法、分析法三种解析法：主要是建立和求解麦克斯韦尔微分方程或积分方程其优点 是可以将模型转变为具体的函数公式，可以得出精确的结果；可以对近似 值和数值解进行校验；解析过程中可以明显看出模型内在的联系和具体参 数对结果起到的作用此外其缺点也十分明显，它只能解决较为简单的问 题，对于大多数问题无法得出详细结果近似法：它也是一种解析法，具体来说是一种近似解法它可以求解 一些解析法不能解决的问题但是，近似法中解析的部分计算量较大，而 且随着期望的精度提高而增大有时会存在计算量和计算精度的矛盾数值法：可以解决以上两种方法不能解决的问题主要是运用差分代 替微分，有限求和代替积分的方法将研究的问题转变为差分方程或代数问 题其优点是可以解决以上两种方法不能解决的问题，可以得出精确答案 其缺点是在具体实践中收到计算机存储量、执行时间和数字误差等其他问 题。

数值法的种类很多，比如有限差分法、矩量法、边界元素法等2. 2功能模拟战场电磁环境模拟是指到达电子设备所有雷达辐射信号的集合其实 质是这些雷达信号形成的脉冲流脉冲流是由某一时刻，某一雷达射频脉 冲形成通常可以用PDW （Pluse Describe Word）来描述通过对脉冲载 频（RF）、脉冲宽度（PW）、脉冲前沿到达时间（TOA）、脉冲幅度（PA）和 雷达发射信号来建立相应模型 2. 2. 1 RF模型雷达脉冲载频可以分为单载频和多载频两类频率的分集是指多部载 频不同的发射机、接收机和处理器公用一部天线发射脉冲频率捷变是指 脉冲载频在脉间有规律的随机变化脉组变载是指一个周期内存在多个载频，每个载频发射多个脉冲，形 成载频脉冲组，脉冲组间变载频2. 2. 2 PW 模型脉冲宽度主要有单脉宽和变脉宽两类，其变化规律可以是线性非线性 或其他函数2. 2. 3 TOA 模型脉冲前沿时间主要和该脉冲发射时间及大气中的传播距离和传播速 度有关因此，在进行TOA模拟时，要首先计算PRI,然后求出时间t(n), 然后才能根据t (n)和距离R求出TOAo2. 2. 4雷达发射信号模型雷达发射信号模型可以表述为：其中WC为载频，Pt为发射机峰值功率，Lt为发射综合损耗，g ( 9 ) 为发射天线方向图，v (t)为复调制函数，考虑到脉间捷变频和线性调频 有：其中，Wk为第k个脉冲的角频率增量，Tr为脉冲重复频率，u (t) 为单个调制函数，举行函数Rect (t)定义为：2. 3雷达电磁环境场地构建有了电磁环境的构建模型，就需要一定的模拟环境场地。

通常场地的 构建包括外场构建和内场构建外场构建包括外场实物模拟和外场模拟器 构建内场构建包括内场模拟器构建和计算机仿真2. 3. 1外场实物模拟该方法就是用实体电子装备工作模拟战场雷达电磁环境，是最直接、 最逼真的模拟环境，但是由于受武器禁运、保密等原则，通常获得较全面、 成体系的电子装备较为困难，不能客观地模拟战场雷达环境2. 3. 2外场模拟器构建该方法是才在外场采用各种模拟器来产生逼真的雷达电磁环境，具体 可以通过模拟电磁信号功率、频率、电磁波辐射方向等，根据需要模拟电 磁环境该方法造价低廉，可以模拟多种电磁信号2. 3.3内场模拟器构建该方法也是利用模拟器，在微波室内进行的各种战场雷达环境的模拟 实验，通过对模拟器参数的具体设置，可以做到定量控制，模拟电磁信号 种类齐全，并且可重复实验、使用灵活、造价低廉等特点，是一种较为普 遍的模拟环境但是这种内场环境与真实的战场环境存在较大的差异，并 且由于场地的限制不能引入大型模拟设备，存在一定程度的局限性2. 3. 4计算机仿真通过计算机系统构建虚拟战场环境，通过软件构建战场雷达环境模 型，利用已知的雷达、通信等数据库信息或者实验数据再现战场环境，从 而达到接近实战的环境。

例如信息化的排头兵，美国开发的大型软件实验 平台Starship系统，在产品鉴定、人员训练中都起到了广泛的作用此 外，利用分布式交互仿真技术，将分散于不同地点的模拟系统有机结合在 一起，构成一个整体联合训练，起到了很好的训练效果3结语信号模拟相对于功能模拟，可以模拟真实的信号，得到信号的功率、 相位等值但是信号模拟的算法比较复杂，且运算量大；在不需要模拟具 体信息的情况下，功能模拟能够模拟出一些统计性的参数，如脉冲流密度 的各种分布，功率密度分布等，但是无法获得电磁场信号的具体信息；此 外通常使用计算机仿真方法进行场地构建［参考文献］［1］ 刘培国.电磁环境基础［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2010.［2］ 范丽思.电磁环境模拟技术［M］.北京：国防工业岀版社，2012.。