復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)電子感知的影響和對(duì)策

　　摘要：本文在電磁環(huán)境的研究問(wèn)題上，重點(diǎn)分析偵察裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境中使用的現(xiàn)實(shí)困難以及設(shè)備可能出現(xiàn)的電磁兼容和電磁干擾，防護(hù)問(wèn)題，復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)偵察設(shè)備感知能力發(fā)揮的影響問(wèn)題和相應(yīng)干擾的原理，最終采取相應(yīng)解決措施以期最大限度減少?gòu)?fù)雜電磁環(huán)境對(duì)裝備感知的干擾。
　　關(guān)鍵詞：電磁　干擾　雷達(dá)　探測(cè)
　　中圖分類號(hào)：TN971　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1672-3791(2012)01(b)-0003-01
　　空間電磁信號(hào)密度越來(lái)越大，而且頻帶間幅小，極容易產(chǎn)生不同類型裝備之間的互擾現(xiàn)象，可能使電子偵察失效、通信中斷、雷達(dá)致盲、指揮系統(tǒng)和作戰(zhàn)保障系統(tǒng)癱瘓。伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，巴格達(dá)地區(qū)嚴(yán)重的電磁污染，使美軍經(jīng)常出現(xiàn)通信混亂、無(wú)人機(jī)失控，甚至導(dǎo)致F-22戰(zhàn)機(jī)電子監(jiān)視系統(tǒng)無(wú)法正常工作的情況，原因就在于過(guò)多的電磁干擾使得傳感器系統(tǒng)被電磁淹沒(méi)，造成嚴(yán)重的信息阻塞。所謂復(fù)雜電磁環(huán)境主要是指：信息化戰(zhàn)場(chǎng)上在交戰(zhàn)雙方激烈對(duì)抗條件下所產(chǎn)生的多類型、全頻譜、高密度的電磁輻射信號(hào)，以及己方大量使用電子設(shè)備引起的相互影響和干擾，從而造成在時(shí)域上突發(fā)多變、空域上縱橫交錯(cuò)、頻域上擁擠重疊，嚴(yán)重影響武器裝備效能、作戰(zhàn)指揮和部隊(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)的無(wú)形戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。電磁環(huán)境復(fù)雜多變，對(duì)感知結(jié)果有重要影響，本文就復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)幾種常見(jiàn)探測(cè)手段的影響做了分析，探討了在復(fù)雜電磁環(huán)境中提高感知準(zhǔn)確性的方式。
　　1　對(duì)幾類感知方式的影響
　　下面就雷達(dá)探測(cè)、光電探測(cè)、電子通信偵察以及衛(wèi)星偵察導(dǎo)航受電磁環(huán)境的影響與抗干擾措施做了分析。
　　1.1　對(duì)雷達(dá)探測(cè)的影響與抗干擾措施
　　雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)是在一定虛警率下，根據(jù)接收機(jī)輸出端信號(hào)噪聲比是否大于探測(cè)門(mén)限因子來(lái)確定目標(biāo)。復(fù)雜電磁環(huán)境下，雷達(dá)信噪比將受到影響，可能有較多意想不到的噪聲出現(xiàn)，嚴(yán)重的會(huì)一直存在。
　　雷達(dá)干擾是指輻射、轉(zhuǎn)發(fā)、反射或吸收電磁能量，削弱或破壞敵方雷達(dá)探測(cè)和跟蹤能力的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)措施。從對(duì)其有影響的電磁干擾來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在公認(rèn)的主要是干擾方對(duì)己方雷達(dá)進(jìn)行的有源式和無(wú)源式干擾，其中有源干擾可分為噪聲調(diào)頻、調(diào)相、復(fù)合調(diào)頻干擾、距離欺騙、角度欺騙、速度欺騙干擾；無(wú)源干擾有常用的自二戰(zhàn)時(shí)就應(yīng)用的箔條走廊干擾和一些反雷達(dá)偽裝和誘餌。也有一些自然界和己方無(wú)意的電磁干擾，比如氣象、鳥(niǎo)群、建筑物以及己方多部雷達(dá)旁瓣對(duì)主瓣的干擾都會(huì)降低雷達(dá)的探測(cè)精度。所以現(xiàn)代雷達(dá)采用了各種新體制、新技術(shù)及新工作模式來(lái)提高性能和抗干擾能力。為了盡可能把干擾降到正常工作所能允許的程度，反干擾的措施可以通過(guò)減少雷達(dá)開(kāi)機(jī)時(shí)間，控制雷達(dá)工作頻率，科學(xué)組合不同體制、不同頻率、不同極化方式的雷達(dá)形成組網(wǎng)，即使某一部雷達(dá)受到干擾，其他雷達(dá)仍然能夠正常工作。或者采用電子誘餌與引偏技術(shù)，比如在被反輻射導(dǎo)彈鎖定的雷達(dá)旁設(shè)置誘餌源，誘使反輻射導(dǎo)彈偏離正確航線，以起到保護(hù)主雷達(dá)的目的，這些都已經(jīng)是非常成熟的雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)。從技術(shù)上說(shuō)，可以分為兩大類：一類是在干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)的輸入端之前，把干擾信號(hào)降低，這個(gè)措施有很多方法，例如頻率選擇、空間選擇、增加有效輻射功率等；另一類是當(dāng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)后采取措施把它消除。
　　1.2　對(duì)光電探測(cè)的影響與抗干擾措施
　　光學(xué)探測(cè)工作頻率一般在300GHz以上，光電偵察和制導(dǎo)導(dǎo)引系統(tǒng)精度高、成本低，而如何在復(fù)雜電磁環(huán)境中提高光電探測(cè)的探測(cè)效能是光電探測(cè)精確度高低的關(guān)鍵。光感知的核心設(shè)備就是光探測(cè)器，這些設(shè)備必須有較高的靈敏度和較低的虛警率，極易受外界干擾光信號(hào)影響。對(duì)光電探測(cè)的電磁干擾主要分為自然光輻射干擾、人為制造的光輻射干擾、光在傳播過(guò)程中受到的環(huán)境因素的干擾。自然光輻射主要是陽(yáng)光等自然物體所輻射出來(lái)的光信號(hào)。這類光源一般在任何時(shí)候任何地點(diǎn)都是存在的。在光線微弱的環(huán)境中，可以利用紅外輻射來(lái)探測(cè)目標(biāo)，對(duì)得到的紅外圖像進(jìn)行處理得到人眼觀察的可見(jiàn)光圖像。人為制造的干擾輻射是對(duì)光電探測(cè)構(gòu)成影響的主要因素。有源干擾是有意的電磁輻射，使用上主要包括激光壓制、激光高重頻、激光角度欺騙干擾、紅外誘餌、紅外干擾機(jī)、紅外假目標(biāo)干擾和光電引信干擾信號(hào)。例如提高對(duì)激光主動(dòng)探測(cè)的概率和精度的外部措施主要取決于接收器接收帶寬和負(fù)載電阻的合理配置，太高和太低都受限于噪聲和輸入電容與阻抗的影響，一個(gè)有效的方法就是采用累積檢測(cè)法，應(yīng)用發(fā)射多脈沖比發(fā)射高能量單脈沖的單次檢測(cè)方法能極大提高探測(cè)概率。
　　1.3　對(duì)衛(wèi)星電子偵察與導(dǎo)航的影響與抗干擾措施
　　以衛(wèi)星為平臺(tái)實(shí)施電子偵察，不受國(guó)界限制，能全天候全波段大面積偵察，迅速獲取無(wú)線電電子設(shè)備所輻射的信號(hào)，例如雷達(dá)、通信電臺(tái)、導(dǎo)彈制導(dǎo)設(shè)備等。來(lái)自外部的電磁干擾可能是噪聲干擾和欺騙干擾，通過(guò)影響接收機(jī)輸入端的信噪比，從而降低接收機(jī)的檢測(cè)概率，并在此基礎(chǔ)上影響其對(duì)目標(biāo)信號(hào)的測(cè)量和處理，對(duì)電子偵察衛(wèi)星的噪聲干擾法較多。常見(jiàn)的對(duì)抗電子偵察衛(wèi)星可以采用地面有源欺騙干擾方式。通過(guò)在雷達(dá)系統(tǒng)周圍部署大量有源欺騙設(shè)備，并使其載頻、重頻及相位與雷達(dá)相關(guān)，這樣可使衛(wèi)星難以對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。而衛(wèi)星通信對(duì)電磁環(huán)境要求更加嚴(yán)格，有諸多保證在保密狀態(tài)下正常通信的措施被研究出來(lái)，例如直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的檢測(cè)手段及檢測(cè)極限，在透明轉(zhuǎn)發(fā)模式下，衛(wèi)星直接序列擴(kuò)頻信號(hào)在一定條件下可以不被檢測(cè)出來(lái)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)高保密強(qiáng)度的衛(wèi)星通信。
　　由于衛(wèi)星的偵察范圍很大，因此衛(wèi)星偵察面臨很復(fù)雜的信號(hào)環(huán)境。在各類衛(wèi)星載荷中，電子偵察設(shè)備所面臨的信號(hào)環(huán)境是最復(fù)雜的。信號(hào)流密度高，信號(hào)形式復(fù)雜，我們知道通信與測(cè)控信號(hào)多為連續(xù)信號(hào)，雷達(dá)信號(hào)大多數(shù)為脈沖掃描，在偵察時(shí)要能適應(yīng)而且要避免互相干擾。電子偵察衛(wèi)星往往接收頻段寬，因此還要做到避免內(nèi)部干擾，可以采用縮窄寬率可以減少這方面的干擾。采用擴(kuò)展頻譜、星上接收天線調(diào)零技術(shù)、多星偵察與組網(wǎng)、空間環(huán)境與抗輻射加固都能有效保護(hù)衛(wèi)星免受電子干擾。
　　2　結(jié)語(yǔ)
　　沒(méi)有絕對(duì)不受干擾的設(shè)備，也沒(méi)有完全防御不了的干擾。復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)電子感知的影響決定著整個(gè)信息獲取的成敗，研究電磁環(huán)境和電子感知的關(guān)系的根本目的是系統(tǒng)地研究電磁現(xiàn)象的規(guī)律和特點(diǎn)，提高裝備系統(tǒng)以及電子感知體系對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的適應(yīng)性，進(jìn)而控制、利用復(fù)雜電磁環(huán)境，以保證電子感知能力的有效發(fā)揮。因此，在電磁環(huán)境的研究問(wèn)題上，重點(diǎn)分析偵察裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境中使用的現(xiàn)實(shí)困難以及設(shè)備可能出現(xiàn)的電磁兼容和電磁干擾、防護(hù)問(wèn)題，復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)偵察設(shè)備感知能力發(fā)揮的影響問(wèn)題和相應(yīng)干擾的原理，最終采取相應(yīng)解決措施以期最大限度減少?gòu)?fù)雜電磁環(huán)境對(duì)裝備感知的干擾，取得偵察主動(dòng)權(quán)，復(fù)雜的電磁環(huán)境也變得簡(jiǎn)單。
　　摘要：本文在電磁環(huán)境的研究問(wèn)題上，重點(diǎn)分析偵察裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境中使用的現(xiàn)實(shí)困難以及設(shè)備可能出現(xiàn)的電磁兼容和電磁干擾，防護(hù)問(wèn)題，復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)偵察設(shè)備感知能力發(fā)揮的影響問(wèn)題和相應(yīng)干擾的原理，最終采取相應(yīng)解決措施以期最大限度減少?gòu)?fù)雜電磁環(huán)境對(duì)裝備感知的干擾。
　　關(guān)鍵詞：電磁　干擾　雷達(dá)　探測(cè)
　　中圖分類號(hào)：TN971　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1672-3791(2012)01(b)-0003-01
　　空間電磁信號(hào)密度越來(lái)越大，而且頻帶間幅小，極容易產(chǎn)生不同類型裝備之間的互擾現(xiàn)象，可能使電子偵察失效、通信中斷、雷達(dá)致盲、指揮系統(tǒng)和作戰(zhàn)保障系統(tǒng)癱瘓。伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，巴格達(dá)地區(qū)嚴(yán)重的電磁污染，使美軍經(jīng)常出現(xiàn)通信混亂、無(wú)人機(jī)失控，甚至導(dǎo)致F-22戰(zhàn)機(jī)電子監(jiān)視系統(tǒng)無(wú)法正常工作的情況，原因就在于過(guò)多的電磁干擾使得傳感器系統(tǒng)被電磁淹沒(méi)，造成嚴(yán)重的信息阻塞。所謂復(fù)雜電磁環(huán)境主要是指：信息化戰(zhàn)場(chǎng)上在交戰(zhàn)雙方激烈對(duì)抗條件下所產(chǎn)生的多類型、全頻譜、高密度的電磁輻射信號(hào)，以及己方大量使用電子設(shè)備引起的相互影響和干擾，從而造成在時(shí)域上突發(fā)多變、空域上縱橫交錯(cuò)、頻域上擁擠重疊，嚴(yán)重影響武器裝備效能、作戰(zhàn)指揮和部隊(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)的無(wú)形戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。電磁環(huán)境復(fù)雜多變，對(duì)感知結(jié)果有重要影響，本文就復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)幾種常見(jiàn)探測(cè)手段的影響做了分析，探討了在復(fù)雜電磁環(huán)境中提高感知準(zhǔn)確性的方式。
　　1　對(duì)幾類感知方式的影響
　　下面就雷達(dá)探測(cè)、光電探測(cè)、電子通信偵察以及衛(wèi)星偵察導(dǎo)航受電磁環(huán)境的影響與抗干擾措施做了分析。
　　1.1　對(duì)雷達(dá)探測(cè)的影響與抗干擾措施
　　雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)是在一定虛警率下，根據(jù)接收機(jī)輸出端信號(hào)噪聲比是否大于探測(cè)門(mén)限因子來(lái)確定目標(biāo)。復(fù)雜電磁環(huán)境下，雷達(dá)信噪比將受到影響，可能有較多意想不到的噪聲出現(xiàn)，嚴(yán)重的會(huì)一直存在。
　　雷達(dá)干擾是指輻射、轉(zhuǎn)發(fā)、反射或吸收電磁能量，削弱或破壞敵方雷達(dá)探測(cè)和跟蹤能力的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)措施。從對(duì)其有影響的電磁干擾來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在公認(rèn)的主要是干擾方對(duì)己方雷達(dá)進(jìn)行的有源式和無(wú)源式干擾，其中有源干擾可分為噪聲調(diào)頻、調(diào)相、復(fù)合調(diào)頻干擾、距離欺騙、角度欺騙、速度欺騙干擾；無(wú)源干擾有常用的自二戰(zhàn)時(shí)就應(yīng)用的箔條走廊干擾和一些反雷達(dá)偽裝和誘餌。也有一些自然界和己方無(wú)意的電磁干擾，比如氣象、鳥(niǎo)群、建筑物以及己方多部雷達(dá)旁瓣對(duì)主瓣的干擾都會(huì)降低雷達(dá)的探測(cè)精度。所以現(xiàn)代雷達(dá)采用了各種新體制、新技術(shù)及新工作模式來(lái)提高性能和抗干擾能力。為了盡可能把干擾降到正常工作所能允許的程度，反干擾的措施可以通過(guò)減少雷達(dá)開(kāi)機(jī)時(shí)間，控制雷達(dá)工作頻率，科學(xué)組合不同體制、不同頻率、不同極化方式的雷達(dá)形成組網(wǎng)，即使某一部雷達(dá)受到干擾，其他雷達(dá)仍然能夠正常工作?；蛘卟捎秒娮诱T餌與引偏技術(shù)，比如在被反輻射導(dǎo)彈鎖定的雷達(dá)旁設(shè)置誘餌源，誘使反輻射導(dǎo)彈偏離正確航線，以起到保護(hù)主雷達(dá)的目的，這些都已經(jīng)是非常成熟的雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)。從技術(shù)上說(shuō)，可以分為兩大類：一類是在干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)的輸入端之前，把干擾信號(hào)降低，這個(gè)措施有很多方法，例如頻率選擇、空間選擇、增加有效輻射功率等；另一類是當(dāng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)后采取措施把它消除。
　　1.2　對(duì)光電探測(cè)的影響與抗干擾措施
　　光學(xué)探測(cè)工作頻率一般在300GHz以上，光電偵察和制導(dǎo)導(dǎo)引系統(tǒng)精度高、成本低，而如何在復(fù)雜電磁環(huán)境中提高光電探測(cè)的探測(cè)效能是光電探測(cè)精確度高低的關(guān)鍵。光感知的核心設(shè)備就是光探測(cè)器，這些設(shè)備必須有較高的靈敏度和較低的虛警率，極易受外界干擾光信號(hào)影響。對(duì)光電探測(cè)的電磁干擾主要分為自然光輻射干擾、人為制造的光輻射干擾、光在傳播過(guò)程中受到的環(huán)境因素的干擾。自然光輻射主要是陽(yáng)光等自然物體所輻射出來(lái)的光信號(hào)。這類光源一般在任何時(shí)候任何地點(diǎn)都是存在的。在光線微弱的環(huán)境中，可以利用紅外輻射來(lái)探測(cè)目標(biāo)，對(duì)得到的紅外圖像進(jìn)行處理得到人眼觀察的可見(jiàn)光圖像。人為制造的干擾輻射是對(duì)光電探測(cè)構(gòu)成影響的主要因素。有源干擾是有意的電磁輻射，使用上主要包括激光壓制、激光高重頻、激光角度欺騙干擾、紅外誘餌、紅外干擾機(jī)、紅外假目標(biāo)干擾和光電引信干擾信號(hào)。例如提高對(duì)激光主動(dòng)探測(cè)的概率和精度的外部措施主要取決于接收器接收帶寬和負(fù)載電阻的合理配置，太高和太低都受限于噪聲和輸入電容與阻抗的影響，一個(gè)有效的方法就是采用累積檢測(cè)法，應(yīng)用發(fā)射多脈沖比發(fā)射高能量單脈沖的單次檢測(cè)方法能極大提高探測(cè)概率。
　　1.3　對(duì)衛(wèi)星電子偵察與導(dǎo)航的影響與抗干擾措施
　　以衛(wèi)星為平臺(tái)實(shí)施電子偵察，不受國(guó)界限制，能全天候全波段大面積偵察，迅速獲取無(wú)線電電子設(shè)備所輻射的信號(hào)，例如雷達(dá)、通信電臺(tái)、導(dǎo)彈制導(dǎo)設(shè)備等。來(lái)自外部的電磁干擾可能是噪聲干擾和欺騙干擾，通過(guò)影響接收機(jī)輸入端的信噪比，從而降低接收機(jī)的檢測(cè)概率，并在此基礎(chǔ)上影響其對(duì)目標(biāo)信號(hào)的測(cè)量和處理，對(duì)電子偵察衛(wèi)星的噪聲干擾法較多。常見(jiàn)的對(duì)抗電子偵察衛(wèi)星可以采用地面有源欺騙干擾方式。通過(guò)在雷達(dá)系統(tǒng)周圍部署大量有源欺騙設(shè)備，并使其載頻、重頻及相位與雷達(dá)相關(guān)，這樣可使衛(wèi)星難以對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。而衛(wèi)星通信對(duì)電磁環(huán)境要求更加嚴(yán)格，有諸多保證在保密狀態(tài)下正常通信的措施被研究出來(lái)，例如直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的檢測(cè)手段及檢測(cè)極限，在透明轉(zhuǎn)發(fā)模式下，衛(wèi)星直接序列擴(kuò)頻信號(hào)在一定條件下可以不被檢測(cè)出來(lái)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)高保密強(qiáng)度的衛(wèi)星通信。
　　由于衛(wèi)星的偵察范圍很大，因此衛(wèi)星偵察面臨很復(fù)雜的信號(hào)環(huán)境。在各類衛(wèi)星載荷中，電子偵察設(shè)備所面臨的信號(hào)環(huán)境是最復(fù)雜的。信號(hào)流密度高，信號(hào)形式復(fù)雜，我們知道通信與測(cè)控信號(hào)多為連續(xù)信號(hào)，雷達(dá)信號(hào)大多數(shù)為脈沖掃描，在偵察時(shí)要能適應(yīng)而且要避免互相干擾。電子偵察衛(wèi)星往往接收頻段寬，因此還要做到避免內(nèi)部干擾，可以采用縮窄寬率可以減少這方面的干擾。采用擴(kuò)展頻譜、星上接收天線調(diào)零技術(shù)、多星偵察與組網(wǎng)、空間環(huán)境與抗輻射加固都能有效保護(hù)衛(wèi)星免受電子干擾。
　　2　結(jié)語(yǔ)
　　沒(méi)有絕對(duì)不受干擾的設(shè)備，也沒(méi)有完全防御不了的干擾。復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)電子感知的影響決定著整個(gè)信息獲取的成敗，研究電磁環(huán)境和電子感知的關(guān)系的根本目的是系統(tǒng)地研究電磁現(xiàn)象的規(guī)律和特點(diǎn)，提高裝備系統(tǒng)以及電子感知體系對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的適應(yīng)性，進(jìn)而控制、利用復(fù)雜電磁環(huán)境，以保證電子感知能力的有效發(fā)揮。因此，在電磁環(huán)境的研究問(wèn)題上，重點(diǎn)分析偵察裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境中使用的現(xiàn)實(shí)困難以及設(shè)備可能出現(xiàn)的電磁兼容和電磁干擾、防護(hù)問(wèn)題，復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)偵察設(shè)備感知能力發(fā)揮的影響問(wèn)題和相應(yīng)干擾的原理，最終采取相應(yīng)解決措施以期最大限度減少?gòu)?fù)雜電磁環(huán)境對(duì)裝備感知的干擾，取得偵察主動(dòng)權(quán)，復(fù)雜的電磁環(huán)境也變得簡(jiǎn)