1、應(yīng)用背景
用頻裝備是現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要組成部分,在很多場(chǎng)合用頻裝備性能指標(biāo)的高低直接決定了戰(zhàn)爭(zhēng)全局的勝敗。然而,在的實(shí)際戰(zhàn)區(qū)的電磁環(huán)境中,充斥著種類(lèi)繁多的復(fù)雜電磁信號(hào),例如雷達(dá)、導(dǎo)航、通信、敵方干擾、自然噪聲等信號(hào)。同時(shí)由于各種電磁信號(hào)的傳播受到實(shí)際地理環(huán)境的顯著影響,導(dǎo)致戰(zhàn)區(qū)電磁環(huán)境異常復(fù)雜。用頻裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的性能測(cè)試成為其研制過(guò)程中的重要內(nèi)容。
概括來(lái)說(shuō),武器裝備的電磁性能測(cè)試按環(huán)境不同可分為三類(lèi)。第一是全實(shí)物測(cè)試,將待測(cè)裝備置于演習(xí)或?qū)嶋H戰(zhàn)區(qū),利用實(shí)際存在的復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)裝備性能進(jìn)行測(cè)試。此種方式最具說(shuō)服力,通常作為成熟型號(hào)武器裝備的最終測(cè)試方法。但是,因?yàn)榇朔绞匠杀緲O高、風(fēng)險(xiǎn)大,很多場(chǎng)合是破壞性測(cè)試,并且所得到測(cè)試結(jié)果不具備遍歷性,無(wú)法滿足裝備研制過(guò)程中的絕大多數(shù)的常規(guī)測(cè)試需求。第二種是基于計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)的全數(shù)字仿真測(cè)試。這種技術(shù)是通過(guò)數(shù)據(jù)采集或者數(shù)學(xué)建模的方式,將實(shí)際電磁環(huán)境的主要特征信息以數(shù)字格式存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中,在某種特定仿真算法的驅(qū)動(dòng)下,對(duì)待測(cè)裝備的性能進(jìn)行全數(shù)字仿真測(cè)試。此方法運(yùn)行成本低、靈活便捷,通常用于裝備的前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中,偏重于對(duì)軟件算法的測(cè)試。然而由于逼真度低,與實(shí)際環(huán)境差異過(guò)大,對(duì)于正式裝備的性能測(cè)試僅具有參考作用,大多數(shù)場(chǎng)合無(wú)法作為最終驗(yàn)證手段。第三種測(cè)試方法是半實(shí)物模擬測(cè)試,此方法是在前兩種方法有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。它利用數(shù)據(jù)采集或數(shù)學(xué)建模的方法組建數(shù)字化復(fù)雜電磁環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫(kù),根據(jù)實(shí)際測(cè)試場(chǎng)景需求,計(jì)算波形數(shù)據(jù),基于復(fù)雜信號(hào)發(fā)生技術(shù),通過(guò)波形發(fā)生的方式產(chǎn)生實(shí)際電磁信號(hào),人為構(gòu)建高逼真度的復(fù)雜電磁環(huán)境,用于裝備性能測(cè)試。這種測(cè)試方法兼?zhèn)淞饲皟煞N方法的優(yōu)點(diǎn),測(cè)試高效便捷,打破全實(shí)物測(cè)試中測(cè)試環(huán)境的時(shí)空限制;場(chǎng)景豐富,根據(jù)實(shí)戰(zhàn)環(huán)境需求任意構(gòu)建測(cè)試電磁環(huán)境信號(hào);高逼真度,基于數(shù)字地圖數(shù)據(jù),綜合考慮輻射源種類(lèi)、裝備布局、傳播途徑、自然干擾等各種因素;成本低廉、結(jié)果全面,非損壞性測(cè)試,實(shí)現(xiàn)高度一致性的重復(fù)性測(cè)試,可評(píng)估裝備在各種極端條件下的性能。
2、復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建分析
根據(jù)國(guó)軍標(biāo)(GJB6130-2007)給出的定義,復(fù)雜電磁環(huán)境是指在一定的空域、時(shí)域、頻域和功率域上,多種電磁信號(hào)同時(shí)存在,對(duì)用頻裝備運(yùn)用和作戰(zhàn)行動(dòng)產(chǎn)生一定影響的電磁環(huán)境。由此可知,復(fù)雜電磁環(huán)境是對(duì)某個(gè)實(shí)際場(chǎng)景中所含各種復(fù)雜電磁信號(hào)成分的泛稱(chēng)。每一類(lèi)型的電磁環(huán)境又由不同類(lèi)型的電磁輻射源生成,并對(duì)不同的信息化裝備產(chǎn)生影響。對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境建模的前提是對(duì)一個(gè)場(chǎng)景中種類(lèi)繁復(fù)、特性復(fù)雜的信號(hào)成分進(jìn)行分類(lèi)、分析,進(jìn)而根據(jù)每種常規(guī)信號(hào)的表征和傳播媒質(zhì)進(jìn)行建模。最后將關(guān)注的各信號(hào)綜合,完成對(duì)實(shí)際電磁環(huán)境模擬構(gòu)建。
概括來(lái)講,復(fù)雜電磁環(huán)境所含信號(hào)成分主要分為兩類(lèi):自然因素干擾信號(hào)和人為因素干擾信號(hào),其中人為因素干擾信號(hào)包括了無(wú)意干擾信號(hào)和對(duì)抗干擾信號(hào)。自然因素干擾信號(hào)主要源于雷電和靜電,屬于實(shí)際環(huán)境中的非可控因素。用于半實(shí)物模擬測(cè)試的電磁環(huán)境構(gòu)建主要注重于特性可控的人為因素干擾信號(hào)的模擬。由于對(duì)抗干擾信號(hào)對(duì)電子武器裝備的影響顯著,形式多樣、樣式復(fù)雜,成為復(fù)雜電磁環(huán)境模擬的關(guān)鍵內(nèi)容。隨著電子戰(zhàn)裝備的快速發(fā)展升級(jí),所用到的電磁信號(hào)主要呈現(xiàn)以下四個(gè)特點(diǎn):1)信號(hào)樣式復(fù)雜多樣,種類(lèi)多,分布密度大。數(shù)字矢量調(diào)制技術(shù)的發(fā)展,使一系列復(fù)雜調(diào)制樣式的實(shí)現(xiàn)成為現(xiàn)實(shí)。在戰(zhàn)區(qū)廣泛密集分布的各種新體制雷達(dá)裝備所使用的調(diào)制格式涵蓋了線性調(diào)頻、非線性調(diào)頻、相位編碼、頻率編碼、噪聲調(diào)頻、巴克碼調(diào)制等脈內(nèi)調(diào)制格式,以及脈間頻率捷變、脈組頻率捷變、分時(shí)頻率分集、PRI參差/抖動(dòng)/組變/滑變、脈沖寬度組變/組合等脈間調(diào)制格式。2)信號(hào)頻率覆蓋范圍大幅度拓寬。電子裝備所用電磁信號(hào)所占用頻段不斷變寬,從高頻信號(hào)覆蓋到微波毫米波信號(hào)。3)信號(hào)調(diào)制帶寬不斷加大。例如新式合成孔徑雷達(dá)的調(diào)制帶寬達(dá)到GHz量級(jí)。4)信號(hào)種類(lèi)繁復(fù),信號(hào)高度交疊。對(duì)于某些常規(guī)接收機(jī)在同一時(shí)間可能有百萬(wàn)量級(jí)的信號(hào)同時(shí)出現(xiàn),交疊嚴(yán)重。
復(fù)雜電磁環(huán)境的逼真模擬構(gòu)建是半實(shí)物模擬測(cè)試的基礎(chǔ),對(duì)裝備開(kāi)展復(fù)雜電磁環(huán)境試驗(yàn)、研究武器裝備的電磁兼容性、檢測(cè)其電磁環(huán)境適應(yīng)能力提供了便利,有利于提高武器裝備對(duì)電磁環(huán)境的適應(yīng)能力,具有重要的意義。