無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測研究

袁夕華

（山東省濰坊市無線電監(jiān)測站，山東 濰坊 261041）

隨著社會的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的無線電電磁環(huán)境越發(fā)復(fù)雜。準(zhǔn)確及時(shí)地掌握當(dāng)前的無線電監(jiān)測環(huán)境，有助于我國軍事信息化的建設(shè)和對無線電頻譜的管理。近年來，越來越多的相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)了對我國無線電監(jiān)測電磁環(huán)境的測試、評價(jià)和生成等相關(guān)領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新，因此，有必要對我國的無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的應(yīng)用進(jìn)行分析研究并提出專業(yè)的對策和建議，從而更好地對無線電監(jiān)測工作進(jìn)行管理和決策。

1 無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的必要性和可能性

1.1 無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的必要性

電磁環(huán)境是指存在于規(guī)定場所內(nèi)所有電磁現(xiàn)象的總和，電磁環(huán)境一般由時(shí)間、空間和頻譜三要素組成，在進(jìn)行無線電的管理工作中，時(shí)間要素由白天和黑夜、春夏和秋冬四季構(gòu)成，空間因素由大氣中的平流層、對流層中間層和電離層等和地面構(gòu)成。頻譜因素是由規(guī)定場所內(nèi)的不同的頻率等構(gòu)成的。電磁環(huán)境預(yù)測顧名思義就是針對不同時(shí)間、空間和頻譜中頻率在空間內(nèi)傳輸?shù)奶匦缘淖兓?guī)律等電磁情況進(jìn)行系統(tǒng)的分析，從而預(yù)測規(guī)定區(qū)域和空間在未來一定的時(shí)間內(nèi)的電磁傳播的特性和可使用的頻率。

我國地大物博，幅員遼闊，在我國區(qū)域內(nèi)存在多種的氣候類型和地貌。不同的地勢和氣候，電磁頻譜的傳播特性也會有一定程度的差異。例如，在山區(qū)環(huán)境中，地勢的起伏較大，超聲波的波長較短等原因都會對電磁頻譜的傳播產(chǎn)生影響。另外，我國的東西南北的跨度比較大，氣候差異也比較大，各地區(qū)的太陽照射時(shí)長不同，這就導(dǎo)致了各地區(qū)電離層特性的差異。電磁頻譜在傳播的過程中的影響因素除了地理區(qū)位和太陽照射外，傳播路徑的地質(zhì)情況也會對電磁頻譜產(chǎn)生影響，在江河湖海等良導(dǎo)電的地質(zhì)上電子頻譜在傳播過程中能量的消耗比較小，反之，在山丘沙漠等不良導(dǎo)電的地質(zhì)環(huán)境上電子頻譜的能量損害就會比較大。隨著信息科技的快速發(fā)展，無線電的應(yīng)用越來越廣泛，如衛(wèi)星通信技術(shù)、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)等。地面通信等各種系統(tǒng)都離不開電磁環(huán)境的預(yù)測，因此，無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)的預(yù)測是非常有必要的，只有合理提供電磁頻譜才能滿足相關(guān)工作的需要，保證各種系統(tǒng)的準(zhǔn)確安全。

1.2 無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的可能性

空間探測數(shù)據(jù)、頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)和電磁頻譜傳輸波導(dǎo)模型是電磁環(huán)境預(yù)測的基礎(chǔ)項(xiàng)目。目前，我國在空間探測數(shù)據(jù)方面有相對成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和研究基礎(chǔ)，在空間數(shù)據(jù)探測方面，我國有分布合理的空間探測網(wǎng)站。中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心在太陽活動、電離層擾動、中高層大氣、地磁擾動等方面向公眾發(fā)布著實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)和七天內(nèi)的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)信息，每天都與國際觀測網(wǎng)站進(jìn)行相關(guān)資料的交互，定期向有關(guān)部門發(fā)布對電離層頻率的預(yù)測和電離層騷擾的預(yù)報(bào)和警報(bào)等相關(guān)信息。

頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)在我國無線電管理工作中開展得比較廣泛。全國各省市相關(guān)單位都有自己地區(qū)的頻譜監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)剡M(jìn)行無線電頻譜的監(jiān)測，當(dāng)前頻譜監(jiān)測工作的重點(diǎn)是維護(hù)全國各地電磁空間的秩序，查找并消除相關(guān)的干擾，保證各地?zé)o線電的管理安全。

近年來，國內(nèi)外相關(guān)科研機(jī)構(gòu)在電磁頻譜傳輸波導(dǎo)模型方面做出了大量的調(diào)查和研究。針對我國復(fù)雜地勢和氣候環(huán)境電磁頻譜傳輸波導(dǎo)模型做出的研究非常廣泛，我國研究的重點(diǎn)放在針對電離層的建模和預(yù)報(bào)上，目前，我國的無線電監(jiān)測行業(yè)擁有很多有利的發(fā)展條件和相關(guān)的資源，因此，無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的可能性非常大，需要相關(guān)的技術(shù)人員不斷創(chuàng)新發(fā)展。

2 無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的應(yīng)用方法和對策建議

2.1 無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的應(yīng)用方法

要想開展無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測工作，必須進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)觀測和大氣頻譜傳輸波導(dǎo)模型的構(gòu)建，結(jié)合固定區(qū)域的地理和氣候條件進(jìn)行參數(shù)的分析和研究，具體步驟如下：

（1）明確預(yù)測區(qū)域內(nèi)的地理環(huán)境信息，選擇與之匹配的電波傳導(dǎo)模型。預(yù)測區(qū)域內(nèi)的環(huán)境因素會影響電波的傳導(dǎo)，電波傳導(dǎo)的路徑和能量消耗的程度同預(yù)測區(qū)域內(nèi)山川河流、陸地海洋等地理環(huán)境因素息息相關(guān)，在進(jìn)行電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測時(shí)，要結(jié)合預(yù)測區(qū)域的環(huán)境因素開展相關(guān)的研究，具體分析預(yù)測區(qū)域的地勢起伏情況，植被覆蓋情況以及建筑的密度情況、河流范圍等，根據(jù)預(yù)測的距離和主要電磁輻射源參數(shù)等建立準(zhǔn)確的預(yù)測模型。另外，太陽是引起電磁環(huán)境參數(shù)在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈變化的重點(diǎn)影響因素，太陽內(nèi)部的黑子和太陽風(fēng)等都能夠引起地球上地磁活動和磁暴等的變化情況，在開展電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測工作時(shí)，不僅要考慮預(yù)測區(qū)域內(nèi)的地理環(huán)境信息因素，還要充分考慮太陽的變化，一定要對預(yù)測區(qū)域內(nèi)的天氣環(huán)境進(jìn)行細(xì)致的測算，密切關(guān)注太陽對預(yù)測區(qū)域的電磁干擾，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。

（2）明確預(yù)測區(qū)域的重要電磁輻射源和相關(guān)信息。預(yù)測區(qū)域內(nèi)的各種大型的輻射源構(gòu)成了當(dāng)?shù)氐碾姶怒h(huán)境。因此，在進(jìn)行電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測時(shí)，首先要明確預(yù)測區(qū)域內(nèi)的各種大功率輻射源的相關(guān)資料和具體信息，不同輻射源在不同的地理環(huán)境中的輻射功率、天線高度和形式、輻射頻率等參數(shù)都會對預(yù)測區(qū)域內(nèi)的電磁環(huán)境的參數(shù)產(chǎn)生影響。

（3）根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行因子的修正工作。在進(jìn)行電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測工作時(shí)，需要根據(jù)預(yù)測區(qū)域的實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行電波傳導(dǎo)模型的建設(shè)，對預(yù)測區(qū)域大氣環(huán)境中的平流層、對流層、電離層等進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)的測算，保證電波傳導(dǎo)模型的構(gòu)建的準(zhǔn)確性和安全性，將實(shí)際的測算數(shù)據(jù)與預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)行因子的修正工作，找到合適的修改因子。根據(jù)現(xiàn)場的預(yù)算模型和實(shí)際測算所得出的各種參數(shù)，計(jì)算預(yù)測區(qū)域的總場強(qiáng)。

2.2 無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的對策和建議

（1）完善基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。無線電管理的基礎(chǔ)設(shè)施完備是保障無線電管理行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。只有完善無線電管理的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)才能夠更好地促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展，因此，相關(guān)管理部門要加強(qiáng)無線電管理的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，提高基礎(chǔ)設(shè)施的科技信息程度，嚴(yán)格對機(jī)械設(shè)備的管理，統(tǒng)一進(jìn)行設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)，一步步完善無線電管理的基礎(chǔ)設(shè)施，保證無線電管理工作的順利運(yùn)行。針對電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的工作提前做好相應(yīng)的空間環(huán)境探測，特別關(guān)注新疆、西藏、南海等熱點(diǎn)地區(qū)，做好相關(guān)的空間環(huán)境探測工作，掌握相關(guān)區(qū)域的數(shù)據(jù)資料，更好地開展電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的工作。

（2）推進(jìn)我國無線電管理服務(wù)的融合發(fā)展。當(dāng)前，我國的無線電區(qū)域性管理是比較差的，相關(guān)的無線電管理信息服務(wù)設(shè)施不夠健全，只有不斷融合各地區(qū)的無線電管理的力量，加強(qiáng)各管理區(qū)域之間的溝通和聯(lián)系，做好信息的交互，才能夠不斷提升我國的無線電的區(qū)域性管理的能力。要想保證無線電監(jiān)測行業(yè)的長效運(yùn)行和良好發(fā)展需要各區(qū)域部門進(jìn)一步拓展無線電管理部門間的協(xié)作能力，全面地整合全國各地的無線電管理部門和空間環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)資源，做到無線電監(jiān)測行業(yè)資源的合作共享，實(shí)現(xiàn)各地區(qū)的無線電管理的資源優(yōu)勢互補(bǔ)，聯(lián)合全國各區(qū)域的無線電管理力量協(xié)調(diào)整個(gè)行業(yè)共同發(fā)展，切實(shí)地提升無線電管理信息服務(wù)的質(zhì)量。

（3）做好頂層設(shè)計(jì)，推動無線電管理信息服務(wù)保障體系的建設(shè)。無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測工作對我國的軍事領(lǐng)域的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提升有著重要的作用，為了更好地提升我國的經(jīng)濟(jì)水平，增強(qiáng)我國國防科技的實(shí)力，需要無線電管理行業(yè)不斷進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，提高我國無線電行業(yè)的技術(shù)水平，加強(qiáng)在無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)的預(yù)測水平。從頂層設(shè)計(jì)上做好我國的無線電管理信息服務(wù)保障體系的建設(shè)，做好短期、中期以及長期的無線電行業(yè)的發(fā)展和規(guī)劃。在軍民統(tǒng)籌、軍民融合的原則基礎(chǔ)上，盡快建立一個(gè)統(tǒng)一的、開放的無線電管理信息服務(wù)的保障系統(tǒng)平臺，容納和提升我國現(xiàn)有的無線電信息監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)水平，變“被動查處干擾”為“主動發(fā)現(xiàn)和預(yù)測干擾”，變“單任務(wù)分時(shí)監(jiān)測”為“多任務(wù)同時(shí)監(jiān)測”，進(jìn)一步開發(fā)我國的“電磁頻譜態(tài)勢分析顯示系統(tǒng)”。努力提升相關(guān)技術(shù)人員對電磁環(huán)境參數(shù)監(jiān)測的感知能力，為規(guī)劃和分配無線電監(jiān)測中電磁環(huán)境參數(shù)的頻率提供準(zhǔn)確的依據(jù)，從而切實(shí)地提高我國的無線電管理信息服務(wù)的水平，推動無線電管理信息服務(wù)保障體系的建設(shè)。

3 結(jié)語

綜上所述，無線電技術(shù)對于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國防科技的建設(shè)起著積極的作用，離不開電力的供應(yīng)，只有準(zhǔn)確地監(jiān)測我國無線電電磁環(huán)境，才能保證高效安全的無線電管理。目前，我國的無線電監(jiān)測電磁環(huán)境還存在很多的問題和不足，只有加強(qiáng)對無線電電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測的精度，保證監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，及時(shí)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，才能夠不斷地提升我國的無線電管理技術(shù)水平。