復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)分析及環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)與研究

中國(guó)人民解放軍91404部隊(duì) 時(shí) 磊 王東陽(yáng)

一、前言

關(guān)于電磁環(huán)境的研究定義，在《戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境術(shù)語(yǔ)》一文中已經(jīng)有了比較明確的說(shuō)明，它指明電磁環(huán)境是一種由多種電磁信號(hào)組成的存在，并且指出電磁環(huán)境會(huì)對(duì)武器裝備的運(yùn)用會(huì)有一定的影響。所以，針對(duì)電磁環(huán)境對(duì)電子信息系統(tǒng)類正常發(fā)揮的影響，研究電磁環(huán)境的問(wèn)題也已經(jīng)上升到了國(guó)家的核心問(wèn)題。

二、復(fù)雜電磁環(huán)境特性

復(fù)雜的電磁環(huán)境情況種類，我們一般都會(huì)分成兩個(gè)大的種類，一是自然環(huán)境的電磁環(huán)境，二是人為電磁環(huán)境。自然環(huán)境的電磁通常表現(xiàn)為雷電、靜電等，人為的電磁環(huán)境通常會(huì)表現(xiàn)為雷達(dá)運(yùn)用、通信導(dǎo)航等電子設(shè)備。而人為電磁環(huán)境下的輻射源會(huì)比自然電磁環(huán)境下的輻射源更具復(fù)雜性，因?yàn)檎J(rèn)為電磁環(huán)境下的輻射源會(huì)受到不同系統(tǒng)的操作而變化，也會(huì)受到人為操作因素的一個(gè)制約，所以這就使得電磁環(huán)境下的復(fù)雜變得更加明顯。

（一）輻射源構(gòu)成類型多樣化

隨著時(shí)代網(wǎng)絡(luò)信息科技化的不斷發(fā)展，全球一體化的網(wǎng)絡(luò)溝通也變得越來(lái)越緊密，進(jìn)而的結(jié)果就是電子化的信息系統(tǒng)的規(guī)模變得越來(lái)越大，其主要的構(gòu)建結(jié)構(gòu)也變得越來(lái)越具復(fù)雜性。 因?yàn)樾畔⒒到y(tǒng)的鏈接越來(lái)越緊密，更使得電子信息系統(tǒng)空間的電磁環(huán)境也變得復(fù)雜。

（二）電磁信號(hào)實(shí)時(shí)變幻密集

因?yàn)樵谝欢ǖ男畔⒖臻g領(lǐng)域下，使得電子信息系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)大量化的集中使用。而為了能夠更好地完成工作任務(wù)，集中化的電子信息系統(tǒng)的使用，會(huì)使得該工作區(qū)域內(nèi)電磁信號(hào)不斷的變化。

（三）電磁頻譜使用范圍較小

電磁頻譜是指電磁信號(hào)在某一個(gè)信息領(lǐng)域中的一個(gè)表現(xiàn)的形式。影響到電磁頻譜范圍的因素主要有兩個(gè)因素，第一個(gè)因素是自然環(huán)境下的影響，比如大氣以及大氣電離層的反射吸收等。第二個(gè)因素是人為環(huán)境下的影響，比如人們對(duì)電子信息軟件的大量使用，這就使得區(qū)域內(nèi)的電磁信息空間頻譜被大量的占用，頻譜的資源也變得比較有限。

（四）電磁能量密度不夠均勻

電磁能量密度會(huì)受到不同電磁環(huán)境的影響，比如像輻射源的運(yùn)動(dòng)和能量的改變，就會(huì)使得空間中的電磁信號(hào)具有分布不均的缺點(diǎn)，也會(huì)影響到電磁信號(hào)的變化規(guī)律。

（五）電磁環(huán)境影響較為復(fù)雜

電磁環(huán)境影響具有復(fù)雜性的通常表現(xiàn)形式，一是由于多個(gè)環(huán)境下的電磁要素，同時(shí)作用于電子信息系統(tǒng)，就造成了一種非“疊加效應(yīng)”的現(xiàn)象。二是電磁環(huán)境下的要素作用于電子信息系統(tǒng)的線路的有效連接，這就造成了一種非“傳遞效應(yīng)”的現(xiàn)象。

三、復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)分析

因?yàn)樾畔⒒瘯r(shí)代下的電磁環(huán)境對(duì)電子信息系統(tǒng)的復(fù)雜影響，就導(dǎo)致了該類電磁環(huán)境的效應(yīng)影響得到了很多人的關(guān)注。由于復(fù)雜電磁環(huán)境的效應(yīng)概念是不斷的發(fā)展和變化的，比如從最初的輻射射頻的干擾到現(xiàn)在的復(fù)雜的電磁環(huán)境的效應(yīng)模式。而對(duì)于初期的電磁干擾，人們的重點(diǎn)研究問(wèn)題，主要是電子設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的一個(gè)電磁影響的問(wèn)題，研究的主要目的就是為了能夠保證設(shè)備的相關(guān)零部件能夠在正常的范圍之內(nèi)。而隨著時(shí)代科技的不斷發(fā)展完善，電子信息系統(tǒng)面臨的電磁環(huán)境也變得更加復(fù)雜化，所以這就使得電磁的復(fù)雜化引起了越來(lái)越多人的關(guān)注。

（一）復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)分類

根據(jù)復(fù)雜電磁環(huán)境的資料分析，暫時(shí)可以把電磁環(huán)境的效果分為三大形式，即信息效應(yīng)、管控效應(yīng)以及能量效應(yīng)。

1.能量效應(yīng)

電磁環(huán)境下的能量效應(yīng)是指影響到電子信息系統(tǒng)下的一個(gè)電磁能量，影響的主要包括有日常的工作、電子信息系統(tǒng)有效操作的損壞等。如今，隨著我國(guó)有效空間內(nèi)相關(guān)輻射源的數(shù)量的不斷增大，電子信息系統(tǒng)能夠接收到的各類具有電磁信號(hào)的能力也變得越來(lái)越強(qiáng)，而與此同時(shí)還有著各種具有大功率干擾能力武器的使用，更是使得電磁能量對(duì)電子信息系統(tǒng)產(chǎn)生的損壞頻率也越來(lái)越大。

2.信息效應(yīng)

電磁環(huán)境下的信息效應(yīng)是指影響到電子信息系統(tǒng)的一個(gè)電磁信號(hào)，這種信號(hào)的影響主要是電子信息系統(tǒng)中各種信息的傳輸、獲取等。復(fù)雜的電磁環(huán)境會(huì)對(duì)電子信息系統(tǒng)會(huì)造成一個(gè)功能性的破壞，比如像從電子信息系統(tǒng)的層面進(jìn)行影響。這種破壞性，我們可以從兩個(gè)角度進(jìn)行闡述，一是隨著電子信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)一體化趨勢(shì)，就會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)更容易遭受到電磁環(huán)境影響的局勢(shì)。二是隨著人們對(duì)電子信息系統(tǒng)類的運(yùn)用操作越來(lái)越頻繁，就會(huì)使得對(duì)于研究電磁環(huán)境的主題變得越來(lái)越具常態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)信息科技的進(jìn)步。

3.管控效應(yīng)

電磁環(huán)境的管控效應(yīng)是指電磁環(huán)境下利用相關(guān)的電磁頻譜進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別等操作，從一定的角度層面上實(shí)現(xiàn)電子信息系統(tǒng)的有效控制和運(yùn)用。電磁環(huán)境下的信息管控，我們可以通過(guò)舉例子使得該表現(xiàn)更具形象性。比如，黑客對(duì)電子信息系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)病毒的植入，這就是黑客利用電磁環(huán)境進(jìn)行一個(gè)信息的管控，進(jìn)而對(duì)用戶的電腦進(jìn)行攻擊。

（二）電磁環(huán)境效應(yīng)機(jī)理

隨著電子信息系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，也是產(chǎn)生復(fù)雜電磁環(huán)境的一個(gè)重要因素，同時(shí)電磁環(huán)境又會(huì)反作用于電子信息系統(tǒng)。進(jìn)入到電子信息系統(tǒng)的電磁信號(hào)是通過(guò)不同的途徑和方式進(jìn)入的，如果進(jìn)入到改電子信息系統(tǒng)的信號(hào)無(wú)法被有效的排出出來(lái)，那么就會(huì)影響到相關(guān)的工作。而電磁信號(hào)通常的進(jìn)入方式就是密鑰、接口等方式進(jìn)入的，通過(guò)影響電子信息系統(tǒng)進(jìn)而影響到局部的電路系統(tǒng)，最后影響到電子信息系統(tǒng)的整體。這種影響一般都是具有相互作用的，即電磁信號(hào)只能影響具有相互關(guān)聯(lián)性的電子信息系統(tǒng)，但是最終的影響作用的大小，主要還是看電子信息系統(tǒng)的處理。如圖1所示。

圖1 電磁信號(hào)源到電子信息系統(tǒng)的環(huán)節(jié)過(guò)程

（三）電磁環(huán)境效應(yīng)控制

隨著科技時(shí)代的不斷發(fā)展和增加，電子信息系統(tǒng)的相關(guān)功能也在不斷的升級(jí)，并且逐步地向著網(wǎng)絡(luò)化的體系進(jìn)行發(fā)展，其中電磁環(huán)境的復(fù)雜性也在不斷地增加，進(jìn)而使得電子信息系統(tǒng)的敏感度也在不斷增加，而這種敏感度地不斷增加，也使得電子信息系統(tǒng)遭到的復(fù)雜性也變得越來(lái)越多。

在人們的日常生活當(dāng)中，電磁環(huán)境的效應(yīng)表現(xiàn)形式通常是多樣化的，其中的規(guī)律也是比較難以把握的。但是針對(duì)電磁環(huán)境下效應(yīng)的信號(hào)傳輸，我們可以通過(guò)從阻斷和干擾來(lái)進(jìn)行，進(jìn)而達(dá)到消除干擾源和提高電子信息系統(tǒng)性能的效果。

四、復(fù)雜電磁環(huán)境控制

想要對(duì)電磁環(huán)境進(jìn)行一個(gè)有效的控制，就要以設(shè)計(jì)合適的電子信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)有針對(duì)性的電子信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就能有效地防范復(fù)雜化電磁環(huán)境下帶來(lái)的影響。除此之外，還能從電子信息系統(tǒng)的連接口以及與電磁信號(hào)的相同性入手，充分地考慮各種空間領(lǐng)域下的因素對(duì)電子信息系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。通過(guò)有針對(duì)性地對(duì)電磁環(huán)境下的資源構(gòu)建進(jìn)行一個(gè)合理化的調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到有效控制復(fù)雜電磁環(huán)境的目的，最后實(shí)現(xiàn)電磁環(huán)境對(duì)電子信息系統(tǒng)作用影響的強(qiáng)弱。

通過(guò)上面講述的對(duì)電磁環(huán)境工作的開(kāi)展，如果能夠順利地實(shí)施，那么對(duì)電子信息系統(tǒng)的功能等將會(huì)有非常重要的作用，也為此提供了有效地保障，更可以為電子信息系統(tǒng)適應(yīng)復(fù)雜化的電磁環(huán)境的有關(guān)設(shè)計(jì)研究提供基本的基礎(chǔ)理論和技術(shù)支持。而整個(gè)實(shí)施的流程大概可分為三大模塊，即預(yù)測(cè)模塊、控制模塊以及評(píng)價(jià)模塊，其中這三大模塊包含的內(nèi)容又有七大基本的環(huán)節(jié)，即電磁環(huán)境下的控制需求、電磁環(huán)境背景下的輻射來(lái)源和分析、電磁環(huán)境下的控制預(yù)測(cè)、電磁環(huán)境下的控制和產(chǎn)生、電磁環(huán)境下的有效檢測(cè)、電磁環(huán)境下的有效性評(píng)價(jià)以及電磁環(huán)境下的改進(jìn)分析。

在整個(gè)電磁環(huán)境評(píng)價(jià)的全部過(guò)程中，包括對(duì)電磁環(huán)境生成的有效評(píng)價(jià)以及電磁環(huán)境的效益評(píng)價(jià)。在整個(gè)過(guò)程的結(jié)束之后，還需要有針對(duì)性地對(duì)電磁環(huán)境的相關(guān)評(píng)價(jià)進(jìn)行一定程度的調(diào)整。而在這整個(gè)的調(diào)整過(guò)程中還需要對(duì)相關(guān)的電磁環(huán)境的改進(jìn)進(jìn)行一定的分析，以便更好地完成電磁環(huán)境的控制需求以及整個(gè)評(píng)價(jià)的反饋過(guò)程。

圖2 復(fù)雜電磁環(huán)境下的效應(yīng)控制

與此同時(shí)，立足于電磁環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)的結(jié)果下，更好的調(diào)整好電磁環(huán)境的前期控制要求；以最基本的電磁環(huán)境下生成的評(píng)價(jià)，更好得調(diào)整電磁環(huán)境的相關(guān)預(yù)測(cè)。最后根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果對(duì)電磁環(huán)境的資源結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行一個(gè)有效地調(diào)整，進(jìn)而使得電磁環(huán)境達(dá)到最初的預(yù)期基本效果，最終實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性地電磁環(huán)境下電子信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，具體的流程如圖2所示。

（一）背景環(huán)境及輻射源分析

背景環(huán)境及輻射源分析的產(chǎn)生原由，主要是根據(jù)電磁環(huán)境的控制需求而建立的。背景環(huán)境及輻射源分析的有效確立，是為了能夠更好的研究清楚電磁環(huán)境下相關(guān)控制區(qū)域的信號(hào)背景，通過(guò)一個(gè)較為清晰的系統(tǒng)研究，把現(xiàn)有的電磁環(huán)境和電磁環(huán)境下的控制需求的差距進(jìn)行一個(gè)更好地展示。最后通過(guò)對(duì)輻射源的有效分析，對(duì)電磁環(huán)境的控制需求進(jìn)行一個(gè)有效的結(jié)合，并通過(guò)對(duì)其的相關(guān)預(yù)測(cè)，最后設(shè)計(jì)出一套適合的控制方案。

（二）電磁環(huán)境控制預(yù)期

電磁環(huán)境控制的預(yù)期預(yù)測(cè)，主要也是根據(jù)電磁環(huán)境的控制需求來(lái)進(jìn)行的，通過(guò)對(duì)電磁環(huán)境的背景及輻射源分析，對(duì)電磁環(huán)境控制中所需的元素進(jìn)行一個(gè)選取補(bǔ)充，通過(guò)全數(shù)字模擬化的技術(shù)進(jìn)行有效的控制形成，最后達(dá)到預(yù)測(cè)結(jié)果的顯示的過(guò)程。

（三）電磁環(huán)境控制產(chǎn)生

電磁環(huán)境下的控制產(chǎn)生的相關(guān)技術(shù)，其主要的根本依據(jù)是根據(jù)電磁環(huán)境下的控制預(yù)測(cè)結(jié)果，使得具有真實(shí)性的電磁環(huán)境更具真實(shí)性，最后電磁環(huán)境控制下的產(chǎn)生能夠盡可能地反應(yīng)出預(yù)測(cè)的表現(xiàn)規(guī)律。

（四）電磁環(huán)境監(jiān)督測(cè)量

電磁環(huán)境下的監(jiān)督測(cè)量主要是利用相似的電磁環(huán)境的信號(hào)特性，對(duì)具有復(fù)雜化的電磁環(huán)境進(jìn)行一個(gè)有效地測(cè)量的過(guò)程。而通過(guò)對(duì)電磁環(huán)境的監(jiān)督檢測(cè)，能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁環(huán)境的全方位的有效掌握，能夠更好地為后期的電磁環(huán)境的有效評(píng)估提供一定的數(shù)據(jù)支持。

（五）電磁環(huán)境綜合評(píng)定

電磁環(huán)境下的綜合評(píng)定只要是針對(duì)于生成后電磁環(huán)境的評(píng)價(jià)，看看該電磁環(huán)境是否符合評(píng)價(jià)的需求。而對(duì)電磁環(huán)境的評(píng)價(jià)主要包括兩部分，一是電磁環(huán)境預(yù)測(cè)的效果，對(duì)構(gòu)建電磁環(huán)境的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)有效的評(píng)價(jià)；二是主要是針對(duì)于人為性的電子信息系統(tǒng)，對(duì)其的電磁環(huán)境結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)真實(shí)性的評(píng)價(jià)。整個(gè)評(píng)價(jià)的結(jié)構(gòu)內(nèi)容都是具有評(píng)價(jià)指標(biāo)的。

五、結(jié)語(yǔ)

新時(shí)代下的社會(huì)，因?yàn)椴粩嘣鲩L(zhǎng)的電磁輻射源，所以我們所見(jiàn)的電磁環(huán)境也在變得越來(lái)越復(fù)雜，這就使得電磁類的電子信息軟件系統(tǒng)受作用于電磁環(huán)境也越來(lái)越明顯。而隨著人們對(duì)電子信息類系統(tǒng)軟件越來(lái)越多的運(yùn)用，這就使得研究電磁環(huán)境的問(wèn)題變得越來(lái)越重要。比如，電磁環(huán)境對(duì)軍事領(lǐng)域上的影響是最為明顯，因?yàn)檐娛律线\(yùn)用的雷達(dá)偵查、通信導(dǎo)航等電子信息設(shè)備，這類設(shè)備的運(yùn)用因?yàn)閷?duì)電磁環(huán)境的要求是比較大的，隨著電子設(shè)備數(shù)量的不斷增加，關(guān)于電磁環(huán)境下的磁輻射的頻率也變得越來(lái)越大。

隨著對(duì)電子信息系統(tǒng)設(shè)備的依賴性不斷增加，電磁環(huán)境的情況也在不斷的變化，且是以惡化的形式變化著，目前已經(jīng)嚴(yán)重的影響到各種電子信息系統(tǒng)功能的全面性發(fā)揮，復(fù)雜化的電磁環(huán)境更是成為了影響社會(huì)公共安全和國(guó)家軍事計(jì)劃的一個(gè)重要因素。該文通過(guò)對(duì)復(fù)雜化的電磁環(huán)境進(jìn)行研究分析，并提出了相關(guān)控制的方法，以便能夠更好地推動(dòng)電磁環(huán)境下的電子信息系統(tǒng)地順利發(fā)展。