电磁战场环境.ppt

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1、 随着现代战争形态正由机械化向信息化演变,当今电子信息技术的迅猛发展和在军事领域的广泛应用,数量繁多、构成复杂的电磁辐射体,人为与自然、敌方与我方、对抗与非对抗的各种电磁信号交织与战场,形成了一个综合的复杂电磁环境。通信系统生存于纷繁复杂电磁环境中,必然要受到各种各样的干扰。正确认识复杂电磁环境对通信系统的影响,对于提高通信系统的抗干扰能力、充分发挥通信系统的作战效能,具有十分重要的意义。复杂电磁环境主要是指:信息化战场上在交战双方激烈对抗条件下所产生的多类型、全频谱、高密度的电磁辐射信号,以及已方大量使用电子设备引起的相互影响和干扰,从而造成在时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠,

2、严重影响武器装备效能、作战指挥和部队作战行动的无形战场环境。构成复杂电磁环境的主要因素有敌我双方的电子对抗,各种武器装备所释放的电磁波,民用电磁设备的辐射以及自然界产生的电磁现象和中立方电磁辐射源发出的电磁波构成了复杂电磁环境的主题。再加上高能微波武器等定向能武器和电磁脉冲弹及超宽带、强电磁辐射干扰机的出现,使战场的电磁环境越来越复杂。复杂电磁环境具有以下特点。(1)种类上的多样性。由复杂电磁环境的定义可以看出,构成复杂电磁环境的因素包括敌、我双方进行有意对抗干扰时释放的电磁波及电子设备产生的电磁能量,还有一种施放箔条的无源干扰(类似云雨杂波干扰),民用电磁辐射以及自然产生的电磁现象等。(2)

3、信号形式多样。随着电子信息技术的飞速发展,各种新体制雷达、通信等电子设备上使用了更加复杂的信号形式。在目前世界上的通信信号种类多达100 种以上。各种复杂信号的使用增加了电磁环境的复杂性。(3)空间上的的交织性。交织性是指在敌、我双方相互争夺和使用的电磁空间里,双方的电磁信号都相互交织在一起,这种交织性是由于电磁频谱独特的物理特性所形成的。主要表现在电磁活动在空域上的纵横交叉、时域上的连续交错、频域上的密集重叠和能域上的强弱参差。(5)能量密度不均。由于电磁波在空间传播过程中受到各种传播因素的影响,以及作战双方电磁攻击目标位置的不同,使得战场空间电磁能量很不均匀,有些地方能量集中,有些地方能量

4、分散。(4)频谱宽广重叠。由于电子信息技术的飞速发展和电子信息装备的大量使用,战场上电磁信号所占频谱越来越宽,几乎覆盖了全部电磁信号频段。复杂电磁环境对通信系统的干扰分为有意干扰和无意干扰。由复杂电磁环境的组成和特点可知,自然界产生的电磁现象、民用电磁辐射和敌我双方非干扰电子设备本身产生的电磁能量对通信系统是一种无意干扰,而敌我双方使用的干扰设备释放的电磁波则有意干扰。下面主要讨论有意干扰。有意干扰是指构成复杂电磁环境主体的各种干扰、对抗设备释放的电磁波对通信系统的干扰。有意干扰也是通信对抗的一种重要手段,其影响远远大于无意干扰。有意干扰的干扰方式主要有瞄准式干扰、阻塞式干扰、时分多路干扰和摧

5、毁式干扰等。(1)瞄准式干扰。复杂电磁环境中的一些有意干扰信号可针对通信系统某一通信频率的信号进行高强度的持续干扰,破坏和压制正常通信信号,使接收机无法从接收信号中恢复原始信号,干扰通信系统正常工作。(2)阻塞式干扰。当复杂电磁环境中的干扰信号覆盖了某个预定的频率范围时,即对通信系统造成了阻塞式干扰。阻塞式干扰无需准确掌握被干扰通信的工作的频率,她将能量分散在一定频带范围内,同时干扰多个频率信号。(3)时分多路干扰。时分多路干扰也是对多个通信频率进行干扰,但不是同时进行。它是指复杂电磁环境中的有意干扰信号可在不同的频率间转换,进而对各个通信频率进行短暂而有规律的干扰。虽然这种干扰方式的干扰时间

6、短暂,但由于通信接收机内部电路受到干扰后,需要一定时间才能恢复正常,而在其恢复之前,很可能下一次干扰已经到来。(4)摧毁式干扰。在复杂电磁环境中某些干扰设备的电磁辐射对通信系统的干扰是摧毁的。例如电磁脉冲武器和高能微波武器,当其电磁辐射能量密度达到一定值时,将使通信系统内的电子元器件失效,甚至使整个系统瘫痪。复杂电磁环境严重威胁着通信系统的生存,因此,为了保证复杂电磁环境下的通信畅通,必须对通信系统采取有效的抗干扰措施。然而,从技术角度和有效战术角度采取抗干扰措施具有一定的指导意义。处在复杂电磁环境下的通信系统受到的干扰主要是有意干扰,而有意干扰是通过各种方式使干扰电磁波与正常的通信信号一同进

7、入通信接收机,从而降低通信系统的信噪比,升高差错率,因此,对抗有意干扰,应从技术和战术两方面设法使通信系统的工作频率尽可能的避开干扰电磁波的频率,使通信接收机减小对干扰信号的接收。(1)直接序列扩频技术。直接序列扩频是指用伪随机序列将有用信号的频谱进行扩展,使单位频带内的功率变小,在接收端利用相应手段将其压缩恢复,从而获取传输信息的通信。使用该技术可使通信系统用较低的信号功率频谱进行通信,具有低截获、难侦收、抗干扰的特点。(2)跳频技术。跳频技术是指用伪随机码控制发射信号的载波频率,使载波频率随伪随机码的变化而变化。跳频技术可有效避开复杂电磁环境对通信系统的干扰频点,是一种比较成熟的抗干扰技术

8、,具有较强的抗干扰能力。(3)跳时技术。跳时是用伪序列来启闭信号的发射时刻和持续时间,发射信号的有、无同伪码序列一样是伪随机的。跳时技术采用了较窄的时片去发送信号,相对说来,信号的频谱被展宽了。由于单纯的跳时抗干扰性不强,很少单独使用,通常与其它方式组合使用。(4)混合扩频技术。通过将直接序列扩频与跳频技术、跳时技术综合使用,可使通信系统的中心频率在更宽的频率范围内进行跳变,并且获得更宽的频谱扩展,从而大大提高在复杂电磁环境下的抗干扰能力。(5)纠错编码技术。通过采用纠错编码技术,可在一定程度上及时发现复杂电磁环境下受干扰的数字通信产生的错码并进行纠正,它是一项有效的辅助性反干扰措施。纠错编码

9、方法的种类繁多,主要有:前向纠错法、反馈纠错法和反馈前向纠错法。(6)猝发通信技术。猝发通信是先将正常速率的信息存储起来,然后在某瞬间以10100 倍或更高于正常速率的速度猝发:接收机则是将信息记录下来后,再按照正常速率恢复出原始信号。这种通信方式可以使用较大的脉冲功率来抵抗复杂电磁环境中的有意干扰,而且通信时间短暂、随机,通信信号不易被侦收,一种有效的抗干扰措施。(7)自适应天线技术。自适应天线技术采用多种空间信号处理算法,通过调整各天线单元的振幅和相位,使天线方向图的波瓣零点对准干扰方向,从而有效地减小或避免复杂电磁环境下的干扰信号的影响,同时它还将天线方向图的最大方向主波束对准接收信号方

10、向,提高通信质量。对于方向随时间变化的干扰信号,自适应天线也能相应地改变波瓣零点的位置,继续抑制干扰。(1)设法摧毁干扰源。复杂电磁环境对系统的有意干扰主要通过各类干扰源辐射电磁能量造成的,尤其是有源干扰对系统的影响更大。由于有源干扰本身也是电磁波辐射源,很容易成为反辐射武器攻击的目标。应此,可以在重要的设施附近部署反辐射导弹或反辐射无人机,通过有效打击干扰源实现抗干扰。(2)合理配置资源。在复杂电磁环境中,有意干扰所释放电磁辐射对系统的危害较大,严重时可导致整个系统瘫痪,但一般情况下它的作用距理有限。应此对于重要设施应合理配置资源,进行频谱管理,尽可能降低此类电磁干扰的打击效能。(3)通信反

11、侦察技术措施。抗干扰的一个主动方法是防止敌方侦测到我方信号,因此应该采取积极的通信反侦察技术措施。包括缩短信号的发射时间,减小信号被侦察到的概率,尽可能采用小天线或定向天线,利用低功率档工作,采用无线电佯动或欺骗。(4)进行电台组网。单部通信设备(电台)的抗干扰能力十分有限,不能适应在复杂电磁环境中的需求。从战术上角度采取的措施大多都是跳频组网的应用,多部跳频电台组成跳频网可以大幅提高通信的抗干扰性,使得对跳频网的干扰的难度增大。从宏观上对网络进行指挥、控制,从而提高跳频网整体通信成功概率。目前,对在复杂电磁环境下的通信系统受到的干扰研究日益增强。因此必须对通信系统采取有效的抗干扰措施日益突出,如何才能满足军事通信系统在复杂电磁环境下的抗干扰的要求,是值得认真研究的课题。