復(fù)雜電磁環(huán)境對通信偵察裝備效能發(fā)揮的影響及對策

劉曉光，高俊光，王肖洋

(中國洛陽電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽 471003)

·情報(bào)分析·

復(fù)雜電磁環(huán)境對通信偵察裝備效能發(fā)揮的影響及對策

劉曉光，高俊光，王肖洋

(中國洛陽電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽 471003)

分析和探討了復(fù)雜電磁環(huán)境對通信偵察裝備效能發(fā)揮的影響及對策。首先簡單介紹了復(fù)雜電磁環(huán)境的概念和特點(diǎn)，以及通信偵察的主要技術(shù)指標(biāo)，然后具體分析了其對通信偵察裝備效能發(fā)揮的影響，提出了對策。總結(jié)提煉了截獲概率、目標(biāo)分選、樣式識別等方面的影響，以此為基礎(chǔ)，探討了優(yōu)化設(shè)置偵察門限、解調(diào)樣式、搜索步進(jìn)等技術(shù)參數(shù)；靈活運(yùn)用分段控守、視聽結(jié)合、控舊抓新等偵察方法,為復(fù)雜電磁環(huán)境下實(shí)施通信偵察提供了參考和借鑒。

電磁環(huán)境；通信偵察；裝備效能；影響分析

0 引言

隨著裝備信息化的迅速發(fā)展，電磁環(huán)境變的越來越復(fù)雜。而通信偵察裝備作為電磁波的重要接收者，最重要的作用是在復(fù)雜的電磁環(huán)境下迅速、準(zhǔn)確、有效地找準(zhǔn)目標(biāo)，復(fù)雜電磁環(huán)境將直接影響其偵察效能的發(fā)揮。

通信對抗裝備主要包括通信偵察設(shè)備和通信干擾設(shè)備，它們與電磁環(huán)境的相互影響非常密切。裝備效能是指在規(guī)定的條件下達(dá)到規(guī)定使用目標(biāo)的能力，即裝備完成任務(wù)的能力。通信偵察是實(shí)施通信對抗的前提，隨著電子防御手段與新體制通信技術(shù)的應(yīng)用，偵察難度越來越大，加之民用無線電通信、雷達(dá)、衛(wèi)星通信等設(shè)備構(gòu)成了極其復(fù)雜的電磁環(huán)境，更使得通信偵察困難重重。因此，準(zhǔn)確掌握復(fù)雜電磁態(tài)勢，采取必要的措施手段，增強(qiáng)通信偵察裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)能力，對整體效能的發(fā)揮至關(guān)重要[1]。

1 復(fù)雜電磁環(huán)境的概念和特點(diǎn)

電磁環(huán)境是某一特定空間范圍內(nèi)存在的所有無線電波在頻率、功率和時(shí)間上的總分布，是特定時(shí)間和空間內(nèi)所有電磁能量的總和，可用電磁場強(qiáng)分布表示。而復(fù)雜電磁環(huán)境特指在一定空間范圍內(nèi)，由空間域、時(shí)間域、頻率域上分布數(shù)量繁多、樣式復(fù)雜、密集重疊、動態(tài)交迭的電磁能量所構(gòu)成的電磁環(huán)境[2]。

復(fù)雜電磁環(huán)境的特征從電磁科學(xué)中常用的空域、時(shí)域、頻域和能域這4個(gè)方面進(jìn)行描述，分別表示為空間狀態(tài)、時(shí)間分布、頻譜范圍和能量密度[3]。

空間狀態(tài)是無形的電磁波在有形的立體空間的表現(xiàn)形態(tài)。各個(gè)空間層次的電磁輻射源在對抗區(qū)域展開，形成一個(gè)縱橫交錯(cuò)的電磁輻射態(tài)勢，任何一個(gè)區(qū)域都會被電磁輻射覆蓋。

時(shí)間分布是電磁輻射在時(shí)間序列上的表現(xiàn)形態(tài)，主要是指電磁信號隨時(shí)間變化的規(guī)律和趨勢。在對抗雙方圍繞爭奪信息控制權(quán)而展開的偵察與反偵察、干擾與反干擾、摧毀與反摧毀等一系列斗爭中，電磁環(huán)境始終處于激烈的變化之中[4]。

頻譜范圍是各種電磁輻射所占用頻譜的表現(xiàn)形態(tài)。在有限的電磁頻譜上出現(xiàn)高密度的爭奪與對抗，電磁波傳播特性限制了對抗雙方不可能隨意選取電磁頻段，而都是在有限的頻段內(nèi)進(jìn)行通信與干擾，這大大增加了電磁環(huán)境的復(fù)雜性。

能量密度是電磁輻射強(qiáng)度的一種表現(xiàn)形態(tài)。主要是指電磁信號能量隨空間、時(shí)間和頻率變化的規(guī)律，隨著態(tài)勢變化、空間和時(shí)間轉(zhuǎn)移，雙方都會根據(jù)各自目的，選擇不同的能量級和通信樣式，形成干擾、壓制、欺騙或毀傷等效果。

2 影響及對策分析

復(fù)雜電磁環(huán)境對通信對抗系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在對通信偵察系統(tǒng)的影響上，其對通信偵察的作用距離、截獲概率、分選識別、發(fā)現(xiàn)時(shí)間等都有重要的影響。

2.1 通信偵察裝備的主要技術(shù)指標(biāo)

1)頻率范圍：是指偵察設(shè)備的頻率覆蓋范圍。

2)作用區(qū)域范圍：包括方位、仰角和作用距離覆蓋范圍，方位和仰角覆蓋范圍與系統(tǒng)的天線有關(guān)，一般與天線的波束寬度相同，偵察作用距離范圍與偵察接收機(jī)靈敏度有關(guān)[5]。

3)靈敏度：是接收機(jī)可接收到的并能正常工作的最小信號強(qiáng)度。通信信號到達(dá)接收機(jī)時(shí)，其大小是未知變化的，只有當(dāng)通信信號電平不小于接收機(jī)靈敏度數(shù)值時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)信號的接收。

4)動態(tài)范圍：是接收系統(tǒng)可接收到的最強(qiáng)和最弱信號之差。

5)頻率搜索間隔：反映接收設(shè)備準(zhǔn)確調(diào)諧的能力，一般由接收機(jī)本振的最小頻移步進(jìn)量決定。

6)頻率搜索速度：是接收機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)，可以搜索的頻帶范圍值。

2.2 復(fù)雜電磁環(huán)境對通信偵察裝備效能發(fā)揮的影響

信號環(huán)境中的各類通信信號、干擾信號、非通信類的電子信號、民用電臺及背景噪聲等都以電場或磁場的形式在自然空間傳輸，當(dāng)遇到接收天線時(shí)，被轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電動勢送入接收機(jī)。因此，復(fù)雜電磁環(huán)境主要影響接收機(jī)的正常接收。體現(xiàn)在2個(gè)方面：一方面，通信偵察設(shè)備瞬時(shí)工作頻段范圍內(nèi)截獲到的電磁信號數(shù)量眾多，超出了裝備及偵察員的分選和處理能力，必然導(dǎo)致漏偵、錯(cuò)判，影響偵察的準(zhǔn)確性；另一方面，由于偵察裝備偵察到的信號眾多，特別是面臨較多的弱信號和密信號，操作人員分析信號判別難度明顯增大，必然導(dǎo)致信號分析處理時(shí)間延長，影響偵察的時(shí)效性。

1)背景噪聲強(qiáng)烈，低截獲技術(shù)的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致截獲發(fā)現(xiàn)目標(biāo)信號困難。復(fù)雜電磁環(huán)境下，背景信號紛繁復(fù)雜，互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、諧波干擾、鄰頻干擾，以及天電干擾明顯，背景噪聲電平急劇增大。另外，通信抗干擾技術(shù)如跳頻通信、直接序列擴(kuò)頻通信、猝發(fā)通信、自適應(yīng)通信等低截獲技術(shù)的廣泛使用，更使目標(biāo)電臺的信號輕松隱藏在噪聲之下，加大了截獲發(fā)現(xiàn)的難度。信號截獲時(shí)，一般要求目標(biāo)信號與背景噪聲的信噪比在15dB，但在復(fù)雜電磁環(huán)境下，信噪比常常低于10dB，多目標(biāo)信號被淹沒在背景噪聲之中，難以發(fā)現(xiàn)，特別是天波信號，經(jīng)過長距離傳輸，信號電平降低，導(dǎo)致信號跳動幅度小、強(qiáng)度弱，在全景顯示器上看不見頻譜，在聽辨設(shè)備上聽不清聲音，容易被當(dāng)作噪聲信號漏偵誤判，不能快速正確地進(jìn)行分析識別。

2)信號密集度高，用頻裝備沖突激烈，導(dǎo)致搜索分選目標(biāo)信號困難。對抗雙方各種體制的電子設(shè)備充斥陣地，其數(shù)量巨大、種類繁多，導(dǎo)致電磁環(huán)境信號異常密集。目前，美國一個(gè)師使用的電臺數(shù)量多達(dá)數(shù)千部，數(shù)量如此巨大的通信裝備將部署在一個(gè)狹小的區(qū)域內(nèi)，再加上雙方的電子對抗裝備、民用通信設(shè)備以及其它電子設(shè)備，多種電磁信號密集交錯(cuò)，頻譜的擠占、沖突異常激烈。通信偵察設(shè)備的測頻精度和搜索速度是一對矛盾體，信號的重疊和頻譜的擠占不可避免地提高了分選的難度，必定要求提高測頻精度，從而造成搜索速度的下降，影響了偵察效率。

3)信號樣式繁雜，雙方信號動態(tài)交迭，導(dǎo)致識別判證目標(biāo)信號困難。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新體制電臺層出不窮，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上僅通信信號種類就多達(dá)100種以上，不僅有AM、FM、ASK、FSK、QPSK等傳統(tǒng)的調(diào)制樣式，還涌現(xiàn)出OFDM、QAM、MSK、DS-SS、CDMA、TDMA等調(diào)制樣式，面對如此繁雜的信號樣式，識別判證目標(biāo)將非常困難。同時(shí)，由于電子設(shè)備運(yùn)用的方式隨進(jìn)程的變化而不斷變化，各種雜亂無章的電磁輻射將在空域上交錯(cuò)、時(shí)域上集中、頻域上擁擠、能域上起伏，形成敵我混雜、動態(tài)交錯(cuò)、通聯(lián)和干擾混疊的電磁態(tài)勢，給目標(biāo)信號的識別判證帶來新的難題。

2.3 通信偵察裝備應(yīng)對復(fù)雜電磁環(huán)境的措施

1)優(yōu)化偵察參數(shù)設(shè)置

對于復(fù)雜電磁環(huán)境下的信號偵察來說，重要的參數(shù)有三個(gè)，分別是門限、解調(diào)樣式和搜索步進(jìn)。一要合理設(shè)置門限。門限主要取決于接收機(jī)的靈敏度，設(shè)置過高，則目標(biāo)信號可能會被濾除掉，漏警概率增大；門限設(shè)置過低，就會放行大量的噪聲信號，增加了對目標(biāo)信號的偵察難度，虛警概率增大，降低了偵察效率。二要選擇合適的解調(diào)樣式。通信偵察設(shè)備面臨的是非協(xié)作的多種調(diào)制方式，它需要解調(diào)的調(diào)制樣式比通信設(shè)備的解調(diào)器多得多，應(yīng)隨信號調(diào)制參數(shù)的變化而改變。對于短波通信通常應(yīng)選擇單邊帶樣式進(jìn)行搜索，這主要是因?yàn)橛脝芜厧Ы庹{(diào)時(shí)，信號的音響特性失真最小，短波通信中常用的等幅報(bào)信號、調(diào)幅信號、頻率鍵控信號都可以被單邊帶樣式良好接收，便于解調(diào)辨別。三要選擇合適的搜索步進(jìn)。頻率搜索可主要采用步進(jìn)搜索，步進(jìn)搜索分為等間隔搜索和靈巧搜索方式，若條件允許最好采用靈巧搜索，若采用等間隔搜索，則應(yīng)根據(jù)通信信號數(shù)量、頻段范圍等合理設(shè)置步進(jìn)間隔，過大的步進(jìn)容易漏掉信號，過小的步進(jìn)則影響搜索效率。

2)靈活運(yùn)用偵察方法

復(fù)雜電磁環(huán)境下的信號偵察方法主要有分段控守、視聽結(jié)合、控舊抓新等。一要分段控守。頻率搜索時(shí)間是指搜索完給定頻率范圍所需的時(shí)間，當(dāng)搜索間隔、速度等間隔確定時(shí)，搜索頻率范圍越小，則搜索時(shí)間越短。在指揮所的統(tǒng)一引導(dǎo)下，由偵察站充當(dāng)指揮控制站，根據(jù)各干擾站偵察設(shè)備的能力大小劃分頻段，并及時(shí)調(diào)整頻段分配，各干擾站在任務(wù)頻段內(nèi)實(shí)施快速偵察，保證各單站執(zhí)行小段任務(wù)，從而壓縮了頻段搜索范圍，縮短了搜索時(shí)間，能較快地發(fā)現(xiàn)對方通信，取得最佳干擾時(shí)機(jī)。二要視聽結(jié)合。首先察看全景頻譜圖，搜索目標(biāo)信號，通過辨其音響、察看頻譜，分析判明目標(biāo)信號特征。若通信信號受復(fù)雜電磁環(huán)境影響造成電平很小，在全景頻譜圖上幾乎發(fā)現(xiàn)不了，則可用監(jiān)測接收機(jī)手動控制操作輪進(jìn)行偵察，仔細(xì)聽辨信號音響特征，搜索那些“看不到譜線但能聽辨出音響特征”的目標(biāo)信號，通過“全景看”、“調(diào)諧聽”相結(jié)合的方式，提高對通信信號偵察能力。三要控舊抓新。對已出現(xiàn)的信號，用接收機(jī)信道存儲功能對威脅等級較高的通信電臺進(jìn)行存儲，在搜索抓新信號的同時(shí)，通過信道存儲顯示鍵快速對舊信號進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到“控舊抓新”的目的。特別是目前廣泛采用數(shù)字、密話通信，要短時(shí)間內(nèi)在復(fù)雜電磁環(huán)境下快速準(zhǔn)確地判別目標(biāo)信號難度較大，因此采取控舊抓新方法，能更好地準(zhǔn)備判證目標(biāo)信號，同時(shí)也不容易漏判信號。

3 結(jié)束語

復(fù)雜電磁環(huán)境和通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展對通信偵察裝備的適應(yīng)能力、生存能力和效能發(fā)揮等提出了挑戰(zhàn)，必須引進(jìn)一些先進(jìn)的技術(shù)和偵察方法，比如基于軟件無線電的波形切換和調(diào)制解調(diào)；基于認(rèn)知無線電的動態(tài)頻譜接入；基于高階統(tǒng)計(jì)量的電臺細(xì)微特征識別；基于空間譜估計(jì)的測向定位；基于靈巧干擾實(shí)施技術(shù)偵察等。目前階段最為迫切的是要提高對復(fù)雜電磁環(huán)境的認(rèn)識，強(qiáng)化在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)性練習(xí)，確保通信偵察裝備效能的有效發(fā)揮。■

[1] 周園明.通信對抗環(huán)境下戰(zhàn)場電磁兼容研究[J].通信對抗，2010(4):7-8.

[2] 易曉蓉.復(fù)雜電磁環(huán)境下裝甲部隊(duì)通信干擾與抗干擾探析[J].電子科技，2009，22(12) : 44-45.

[3] 王汝群, 胡以華.戰(zhàn)場電磁環(huán)境[M].北京：解放軍出版社，2006.

[4] 王武, 曹登杰.復(fù)雜電磁環(huán)境對通信電臺通聯(lián)影響的分析[J].信息通信，2013(10): 206-207.

[5] 馮小平.通信對抗原理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2009.

Theimpactofcomplexelectromagneticenvironmentontheperformanceofcommunicationsreconnaissanceequipmentandcountermeasuresanalysis

Liu Xiaoguang，Gao Junguang，Wang Xiaoyang

(Luoyang Electronic Equipment Test Center of China，Luoyang 471003，Henan,China)

The impact of complex electromagnetic environment on the performance of communications reconnaissance equipment and countermeasures are analyzed and discussed. Firstly, the concept and characteristics of the complex electromagnetic environment and the main technical indexes of the communication reconnaissance are briefly introduced. And then, the influence and countermeasures of the performance of the communication reconnaissance equipment are analyzed concretely, and the intercept probability, target sorting, pattern recognition and so on are summarized. Based on this, the technical parameters such as reconnaissance threshold, demodulation style, search step and so on are discussed. The new methods of reconnaissance, such as segmented control, audio-visual combination and implementation of communication reconnaissance provide a reference and reference.

electromagnetic environment；communication reconnaissance；equipment performance；impact analysis

2017-07-28；2017-09-05修回。

劉曉光(1985-)，男，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)橥ㄐ艑埂?/p>

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