电子信息系统复杂电磁环境效应研究初探

电子信息系统复杂电磁环境效应是指复杂电磁环境对电子信息系统的影响,是一个涉及社会和国防多个应用领域的重要问题。从电子信息系统复杂电磁环境效应概念出发,首先与电磁环境效应概念进行了比较分析,继而将研究分解为复杂电磁环境特性与模拟、复杂电磁环境综合效应机理和电子信息系统效能评估理论三个方面,最后给出了这三个方面的具体研究思路,并探讨了开展研究的一般性方法。

复杂电磁环境下电子信息系统试验的思考

在分析了复杂电磁环境下电子信息系统试验与评估重要性的基础上,从环境构建、试验和效能评估三个方面论述了复杂电磁环境下电子信息系统仿真试验的一些问题和解决思路。提出了基于混沌理论相空间重构的复杂电磁环境构建方法、基于DDDAS的内外场一体化试验模式、复杂电磁环境试验设计方法、基于Rough集的复杂电磁环境效应分析与挖掘方法以及针对系统涌现性的综合效能评估构想。

基于GRNN和PNN的复杂电磁环境效应机理分析

复杂电磁环境效应机理分析对于提高电子信息系统的电磁环境适应性具有至关重要的作用。采用逆向思维方式,利用广义神经网络建立电子信息系统非线性模型,在对模型输出与系统真实输出的残差进行特征提取的基础上,利用概率神经网络进行效应和电磁环境因素分类,据此可对电子信息系统进行电磁环境效应的在线诊断。最后,以超外差接收机的复杂电磁环境效应分析作为案例进行研究,结果很好地验证了所提方法的有效性和实用性。

复杂电磁环境效应分析及环境控制实现

针对复杂电磁环境对电子信息系统的影响,研究了基于效应的复杂电磁环境控制实现技术。首先,简要阐述了目前复杂电磁环境特性,重点描述了复杂电磁环境能量效应、信息效应和管控效应。然后,以实现各类电磁环境效应为目的,从背景信号监测及辐射源分析、电磁环境控制预测、电磁环境控制生成、电磁环境监测和电磁环境有效性评价等五大核心环节阐述复杂电磁环境控制实现过程以及关键步骤,以期对复杂电磁环境领域的研究及工程应用起到进一步推动作用。

基于灰色信息融合的电磁环境复杂度分级方法

针对传统电磁环境复杂度度量方法中存在的主观因素多,度量精度不高,自动化程度差等不足,提出了一种基于灰色信息融合技术的电磁环境复杂度智能分级方法。首先计算待度量指标与标准指标之间的关联系数作为多源证据,然后利用D-S证据理论进行有效融合,以此计算待度量指标的灰色关联度。实际计算表明,该方法能明显提高度量结果的分辨率及准确率。

基于人机结合的雷达电磁环境效应机理分析方法

随着用频装备数量的增加,战场电磁环境变得越来越复杂,雷达系统电磁环境适应能力已经成为影响其作战效能的重要因素,为理清电磁环境对雷达系统产生影响的内在机理,亟需开展效应机理分析研究。以试验数据为基础,结合领域专家知识研究效应表征特征集,借助贝叶斯网络等机器学习算法,提出基于人机结合的雷达电磁环境效应机理分析方法并进行了验证。

全向辐照电磁环境构建及与BPSK系统的干扰效应研究

目的分析某型通信电台在工作时所处的复杂电磁环境,构建基于混响室原理的全向辐照电磁环境。方法以一个采用标准BPSK信号的数字通信系统为例,研究干扰信号码速、频率偏移量、信干比等参数对系统误码率的影响。结果当干扰信号码速低于期望信号码速时,随着频率偏移量的增加,接收系统误码率也随之减小,且呈现周期性规律;当信干比相同时,在相同的频率偏移下,干扰信号的码速越高,其干扰效果越好;当干扰信号码速高于期望信号码速时,随着干扰信号码速的进一步增大,干扰效果将呈现逐渐降低的趋势。结论该研究在电子装备的复杂电磁环境适应性方面做出了有益探索,为今后的复杂电磁环境适应性理论的深入研究提供了借鉴。

电磁环境复杂度等级评估模型

综合考虑靶场复杂电磁环境适应性试验的特点和实际需求,研究了电磁环境复杂度等级分类和评估方法。首先分析了电子装备类型及电磁环境适应性特点。其次提出基于电子装备类型的电磁环境复杂度等级评定方法,即对于雷达类和通信类设备基于信噪比、侦察类设备基于信号脉冲流分别制定复杂电磁环境等级。第三考虑用频装备天线扫描,给出了电磁环境复杂度等级动态统计分析表达式。该研究可为电磁环境适应性试验和作战指挥研究提供重要支撑。

空天目标雷达智能识别仿真系统设计与实现

雷达智能识别方法训练、测试与评估通常需要构建大样本的数据集,如何快速获得有效的数据集是亟待解决的问题。分析了空天目标雷达智能识别系统应用场景,并结合应用需求给出了空天目标雷达智能识别仿真系统建设思路;采用组件化、模块化设计方法,设计空天目标雷达智能识别仿真系统框架,构建空天目标智能识别仿真系统,快速准确模拟空天目标电磁特性和动态回波,具有可扩展、可重构能力。仿真结果和初步应用表明,该系统可用于不同应用场景下空天目标雷达智能识别方法的测试与评估。

基于OODA环的认知电子战系统智能化水平评估指标体系

针对在OODA(observe,orient,decide,act)环场景下认知电子战系统的作战过程,剖析其智能化特点,结合认知电子战系统的环境感知、自主学习推理、自适应干扰决策等能力,分析研究智能化水平表征方法和参数。基于网络层次分析法(analytic network process,ANP)提出一套定性和定量结合的认知电子战系统智能化水平评估指标体系,用于认知电子战系统的智能化水平的评估,为认知电子战系统的智能化水平提供了评价依据和参考。

复杂电磁环境信号分形特性验证

为了证明复杂电磁环境信号是否具有分形特征,根据分形的基本性质,采用基于数学形态学的分形维数估计方法,验证了电磁环境信号的标度不变性;通过分析长程相关性与自相似性的关系,推导Hurst指数验证分形自相似性的方法,验证电磁环境信号的自相似性;通过分析电磁环境信号局部分形特征,验证了其多重分形特性。理论分析和仿真计算结果表明,复杂电磁环境信号具有分形特征,为利用分形理论研究复杂电磁环境奠定了基础。

系统收敛时间和攻击角度控制的滑模导引律

针对打击机动目标带攻击角度约束的导引律设计问题,采用滑模控制理论、任意收敛时间控制方法和干扰观测器,设计了一种攻击角度和收敛时间控制的导引律。根据弹目相对运动关系,将目标机动和建模误差等视为干扰,构建了考虑攻击角度约束的制导系统状态方程。分析了任意收敛时间控制方法在干扰情况下的性能,采用滑模控制和干扰观测器对任意收敛时间控制方法进行改进,提升鲁棒性。将该方法用于滑模面和趋近律设计中,采用干扰观测器对系统扰动进行估计,基于滑模控制理论,结合制导控制系统状态方程,推导出了收敛时间和攻击角度可控的滑模导引律。相比有限时间收敛导引律,该导引律的收敛时间和攻击角度可直接设定,无需根据制导参数计算。设置不同的目标机动方式以及不同的攻击角度和收敛时间,进行了多场景的数值仿真。结果表明,所提导引律能够有效实现攻击角度和收敛时间控制,并精确命中目标,同时相比现有导引律其制导性能更佳。

以全球导航卫星系统为辐射源的前向散射雷达发展综述

前向散射雷达(FSR)可获得高水平雷达截面积(RCS)的特性使其在反隐身中占据重要地位。利用全球导航卫星系统(GNSS)作为辐射源,具有全天时全天候全地域覆盖的优势,通过部署多个接收节点可构建地面/海上/空中目标监视网络。该文针对基于GNSS的FSR发展现状,从目标检测、目标参数估计、阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像及目标分类识别等方面对关键技术和现存问题进行概述,并从组网探测、多目标定位、布站优化和极化信息获取等方面对基于GNSS的FSR发展趋势提出展望。

复杂运动舰船目标SAR成像空/时变散焦特性研究

合成孔径雷达(sythetic aperture radar,SAR)能够对海上舰船目标进行全天时、全天候成像,但是运动舰船在高分辨率SAR图像上的方位向散焦会严重影响后续对舰船目标的识别。由于舰船运动的非合作性,目前对复杂运动舰船在SAR图像中的散焦特性认识不足。本文首先从SAR成像原理出发,理论推导得出舰船复杂运动引起的SAR回波信号相位误差的空变性和时变性是导致其SAR图像质量下降的决定性因素。在此基础上,构建了一个复杂运动舰船目标SAR成像模拟器,通过对不同运动状态、不同合成孔径时间舰船点、线、面目标的SAR成像仿真,揭示了复杂运动舰船目标SAR成像空/时变散焦特性。其中,空变性会造成舰船在SAR图像上非均匀散焦;时变性使得舰船在SAR图像上变为一条方位向能量带。最后,结合空/时变散焦特性,探讨了未来SAR运动舰船重聚焦技术的发展方向。

基于误码率的通信系统电磁干扰效应研究

为系统客观地评价某通信系统的抗电磁干扰能力,提出一种以误码率为评价指标的电磁干扰效应实验方法,确定了不同干扰信号对该通信系统的作用规律,分析了干扰机理,结果表明:同频干扰时,在产生误码功率的前2 d Bm,误码率逐渐增大,而后1 d Bm范围内,误码率迅速增加到0.47,干扰功率与发射功率呈线性变化;误码率达到10-2数量级,话筒发出吱吱声,达到0.47时显示屏出现死机现象;偏离发射频率2 MHz范围内的信号易产生干扰;带外强干扰信号会使通信系统减敏,干扰功率与信号频偏呈正比;互调干扰的两路信号同步变化时,其功率与发射功率呈线性关系,反之功率与信号频率之间的关系相同;扩频或RS编码可提高通信系统对同频小信号的抑制效果,而对邻频干扰,扩频反而使系统更易受到干扰,且产生干扰的功率区间变宽。

复杂电磁环境模拟技术体系研究

针对目前国内复杂电磁环境模拟缺乏统一规范和标准的问题,开展复杂电磁环境模拟技术的顶层设计研究。首先,简要综述国内外电磁环境模拟技术研究现状,重点分析了复杂电磁环境模拟技术在顶层设计、理论方法、技术途径和基本规范等方面存在的问题。然后,从电磁环境预测、生成、集成与控制、监测以及评价五大环节阐述复杂电磁环境模拟过程中各环节的基本功能、技术组成和相互关系,分析梳理其中涉及的关键技术。最后,在此基础上形成较完善的复杂电磁环境模拟技术体系。为解决电磁环境模拟的一体化和标准化问题奠定技术基础。

结合空时上下文信息的视频SAR图像相干斑滤波

作为合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)的一种新体制,视频SAR能够对场景连续成像,在目标检测、跟踪等应用情景有独特优势。然而,相干斑的存在影响了视频SAR图像质量及后续目标检测应用。针对这一问题,提出了一种结合空时上下文信息的视频SAR图像相干斑滤波方法。该方法主要由3步构成:首先构建能表征视频SAR图像距离-方位-时间三维动态散射信息的空时上下文协方差矩阵;其次根据协方差矩阵的相似检验选取一定邻域内目标像素的相似样本;最后根据相似样本进行平均实现相干斑滤波。基于两组实测视频SAR数据开展相干斑滤波对比实验,实验结果表明所提方法能在有效抑制相干斑的同时较好地保留目标细节信息,验证了所提方法的有效性和优势。

基于降维变换的低复杂度双基地EMVS-MIMO雷达高分辨多维参数估计

针对当前算法在实现双基地电磁矢量传感器多输入多输出(electromagnetic vector sensors multiple input multiple output,EMVS-MIMO)雷达的多维参数估计时计算代价较高的问题,通过利用降维变换技术来实现低复杂度的角度参数和极化参数求解。针对阵列接收数据维度较大问题,通过设计相应的波束空间变换矩阵来实现对阵列接收数据的降维处理。针对算法本身的较高计算复杂度问题,采用低计算复杂度的平行因子分解算法。所提算法能够精确地实现对发射因子矩阵和接收因子矩阵的求解。同时,通过新的旋转不变关系构建新的估计信号参数,可以实现对发射/接收俯仰角的求解。进一步,发射/接收方位角、发射/接收极化角和发射/接收极化相位差的估计可以通过发射/接收空间响应矩阵的重构来实现。仿真实验结果表明,所提算法在降低计算复杂度的同时能够保持优越的多维参数估计性能。

网络化信息系统对抗环境试验结构建立方法研究

针对网络化信息系统试验环境构建的基础问题,以体系对抗条件下试验环境的顶层设计为着眼点,基于多视图的体系结构开发思想,提出了网络化信息系统试验环境功能与结构模型建立方法。针对网络化信息系统试验环境建设的具体需求,依据所提出的功能与结构模型建立方法,并参照DODAF体系结构产品开发方法,对网络化信息系统试验环境的体系结构进行了描述,初步形成了网络化信息系统试验环境的体系结构,为未来网络化信息系统试验环境的顶层设计提供了参考。

复杂电磁环境下卫星授时性能测试方法

以卫星导航系统授时性能测试为背景,对复杂电磁环境下我国卫星导航系统授时性能和接收机守时性能的测试原理进行了研究,分析影响授时和守时性能的主要因素及其关联关系,并给出了卫星导航系统授时性能的测试方案。