余松，王凡

（中国电波传播研究所，山东 青岛 266000）

随着电子装备向体系化、网络化、智能化的趋势发展，电磁环境复杂程度呈指数增长，对电子信息装备的影响愈发突出。然而，电磁环境的复杂程度也是相对的。电磁环境只是装备的外部因素，而电磁环境适应性则是装备本身的固有特性，并且与装备的应用场合、战术背景、装备技术都有密切的联系。所以，在重视电磁环境研究的同时，更应加强环境影响效应、装备适应性方面的研究[1-2]。

1 基于相关性的适应性评估方法

由于对象（电子装备）的特性不同，其对电磁环境的感知有非常大的差别，因此，在进行电子装备复杂电磁环境适应性评估时，可以通过计算电磁环境所处空间范围的频率范围、时间范围、调制方式、极化方式和电子装备的工作频段、工作时间、调制方式、极化方式的频率相关度、时间相关度、调制相关度、极化相关度以及能量相关度，从频、时、调制、极化、能量5个角度进行装备复杂电磁环境适应性的评估。

1.1 评估流程

在具体工作中，评估流程是：①分析评估需求，针对用户关注的影响因素确定评估指标项，建立适应性评估模型和指标体系；②根据评估对象的特点，采集电磁环境监测特征数据和典型装备敏感特征参数；③计算装备和电磁环境的频率相关度、时间相关度、调制相关度、极化相关度、能量相关度；④计算指标权重，综合各项指标计算基于相关性的装备复杂电磁环境适应性。评估流程如图1所示。

1.2 相关性计算

1.2.1 时间相关度

电磁环境信号的功率谱密度的统计平均值超过电子装备能感知电磁环境的功率谱密度门限的时间长度与电子装备作战时间段的比值被称为电磁环境时间相关度。针对具体装备，比如雷达接收机通断比越大，能够接收电磁环境信号的时间越长，电磁环境时间相关度越高。具体计算公式是：

式（1）中：sT为电子装备能感知的电磁环境的功率谱时间密度门限；U[·]为阶跃函数。

1.2.2 频率相关度

电磁环境信号的功率谱密度的统计平均值超过电子装备能感知电磁环境的功率谱密度门限的频带与电子装备用频宽度的比值。对于具体装备而言，比如雷达接收带宽越大，就能够接收频带越宽的电磁环境信号，电磁环境频率相关度越高。具体计算公式是：

式（2）中：sF为电子装备能感知的电磁环境的功率谱频率密度门限；U[·]为阶跃函数。

1.2.3 调制相关度

考虑到电子装备的调制方式及其所处电磁环境中信号的调制方式的相关程度，研究电磁环境不同调制样式的干扰信号对电子装备有用信号调制域的影响。计算在电子装备的工作时间、频段、空间范围内所量测到的信号的调制方式和电子装备的调制方式的相关度，具体计算公式如下：

式（3）中：m为电子信息系统k感知的环境中存在的其他信号数量；Mks为电子信息系统k的调制方式和环境中信号s的调制相关度；Cs为第s个信号的调制相关度的权重。

Mks定义为在设备工作时间[t2，t]内，电磁环境归一化功率谱与通信信号归一化功率谱的相关系数，其表达式为：

式（4）中：S´（t，f）为电磁环境归一化功率谱密度；SC´（t，f）为通信信号归一化功率谱密度；C[S´（f），SC´（f）]为 t时刻 S´（t，f）和 SC´（t，f）的相关系数。

t时刻 S´（t，f）和 SC´（t，f）的相关系数表达式为：

式（5）中：S´（f）和SC´（f）分别为t时刻电磁环境和通信信号归一化功率谱。

1.2.4 能量相关度（功率压制率）

电子装备能感知的电磁环境功率谱密度与电磁环境信号功率谱密度平均值的比值为：

式（6）中：s0为电子装备能感知的电磁环境信号的功率谱密度门限。

图1 基于相关性的适应性评估流程

1.2.5 极化相关度

考虑电子装备的极化方式及其所处电磁环境中信号的极化方式的相关程度，研究电磁环境干扰信号不同极化方式对电子装备有用信号极化域的影响，具体表达式为：

式（8）中：L为可识别的电磁信号极化方式个数；ρC为通信天线的极化椭圆的轴比（长轴和短轴的比值）；ρl为第l个可识别的电磁环境信号极化椭圆的轴比；θ为通信信号与电磁环境信号极化椭圆长轴之间的夹角；“+”和“-”分别对应天线与信号来波极化旋转方向相同和相反。

2 基于作战效能的适应性评估方法

基于电子装备的作战效能变化率进行电磁环境适应性评估时，以雷达/雷达对抗装备为研究重点。在实际作战和试验演练中，由于装备所处作战空间、作战时间、作战对象和作战任务上都不相同，导致其所处的电磁环境也不同，所以，其作战效能的发挥也不同。评估电子装备在不同电磁环境下的作战效能可直接反应其对所处电磁环境的适应性。

在实际工作中，具体评估流程是：①分析评估需求，针对用户关注的影响因素确定评估指标项，建立适应性评估模型和指标体系；②根据评估对象的特点，采集电磁环境监测特征数据和典型装备敏感特征参数；③判断装备类型（以雷达装备、雷达侦察装备、雷达干扰装备为例），利用电磁环境监测信号对雷达等电子装备的干扰分析技术，计算雷达装备/雷达侦察装备/雷达干扰装备效能指标；④计算指标权重，综合各项指标计算基于作战效能的装备复杂电磁环境适应性。评估流程如图2所示。

图2 基于作战效能的适应性评估流程

3 综合评估方法

深度分析电磁环境数据组成中影响作战和武器装备效应的关键因素，基于“大数据”[3]理念建立电磁环境特征与装备效应的关联关系，并将由大数据理念分析出来的影响装备效应的敏感因子代入适应性评估方法中，综合基于相关性的装备和电磁环境在时域/频域/调制域/极化域/能量域的相关度计算结果、电子装备受电磁环境影响作战效能变化率计算结果，利用层次分析法（AHP）[4]结合最优指标法的综合评估方法，给出电子装备适应性评估结果。综合评估方法如下。

3.1 确定原始试验数据矩阵

该矩阵内容为各评估对象的评估指标数据（可由试验或仿真计算获取），设有m个评估对象，每个评估对象有n个评估指标，则原始试验数据以矩阵表示，即：

3.2 确定最优指标

确定最优指标，构成最优值向量 y，即 y＝（x1，x2，x3，…，xn）.其中，元素xj的确定有2种可能：①如果该元素为高优指标，则 xj＝max｛xj1，xj2，…，xjm｝（j＝1，2，…，n）；②如果该元素为低优指标，则xj＝min｛xj1，xj2，…，xjm｝（j＝1，2，…，n）.

3.3 数据归一化处理

归一化后的数据矩阵记为：

式（10）中，元素zij由归一化处理所得，对于高优指标，；对于低优指标，.其中，xj为最优指标值，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m.

3.4 确定权重系数

用AHP法确定权重有3种方法，即幂法、和积法和方根法。

3.5 计算评价值Mj

计算评价值Mj，进行排序评价，即：

式（11）中：wi为各项指标的组合权重，Mj值越大，表明第j个评估对象电磁环境适应性越好。因此，可按照Mj值的大小进行分级。

4 结束语

围绕复杂电磁环境下装备适应性分析评估等应用需求，提出基于相关性的适应性评估方法、基于作战效能的适应性评估方法和综合评估方法，在武器装备论证、研制、试验、训练、应用等全生命周期均有实际应用价值。

［1］肖凯宁，贾立印，雷斌，等.武器装备电磁环境适应性分析方法研究［J］.通信对抗，2010，110（2）：48-52.

［2］戴幻尧，李林，崔建岭，等.防空武器系统复杂电磁环境效应的特征分析及仿真［J］.中国电子科学院学报，2013，8（1）：60-65.

［3］维克托·迈尔-舍恩伯格.大数据时代：生活、工作与思维的大变革［M］.杭州：浙江人民出版社，2013.

［4］张炳江.层次分析法及其应用案例［M］.北京：电子工业出版社，2014.