復雜電磁環境對電子感知的影響和對策

　　摘要：本文在電磁環境的研究問題上，重點分析偵察裝備在復雜電磁環境中使用的現實困難以及設備可能出現的電磁兼容和電磁干擾，防護問題，復雜電磁環境對偵察設備感知能力發揮的影響問題和相應干擾的原理，最終采取相應解決措施以期最大限度減少復雜電磁環境對裝備感知的干擾。
　　關鍵詞：電磁　干擾　雷達　探測
　　中圖分類號：TN971　文獻標識碼：A　文章編號：1672-3791(2012)01(b)-0003-01
　　空間電磁信號密度越來越大，而且頻帶間幅小，極容易產生不同類型裝備之間的互擾現象，可能使電子偵察失效、通信中斷、雷達致盲、指揮系統和作戰保障系統癱瘓。伊拉克戰爭中，巴格達地區嚴重的電磁污染，使美軍經常出現通信混亂、無人機失控，甚至導致F-22戰機電子監視系統無法正常工作的情況，原因就在于過多的電磁干擾使得傳感器系統被電磁淹沒，造成嚴重的信息阻塞。所謂復雜電磁環境主要是指：信息化戰場上在交戰雙方激烈對抗條件下所產生的多類型、全頻譜、高密度的電磁輻射信號，以及己方大量使用電子設備引起的相互影響和干擾，從而造成在時域上突發多變、空域上縱橫交錯、頻域上擁擠重疊，嚴重影響武器裝備效能、作戰指揮和部隊作戰行動的無形戰場環境。電磁環境復雜多變，對感知結果有重要影響，本文就復雜電磁環境對幾種常見探測手段的影響做了分析，探討了在復雜電磁環境中提高感知準確性的方式。
　　1　對幾類感知方式的影響
　　下面就雷達探測、光電探測、電子通信偵察以及衛星偵察導航受電磁環境的影響與抗干擾措施做了分析。
　　1.1　對雷達探測的影響與抗干擾措施
　　雷達發現目標是在一定虛警率下，根據接收機輸出端信號噪聲比是否大于探測門限因子來確定目標。復雜電磁環境下，雷達信噪比將受到影響，可能有較多意想不到的噪聲出現，嚴重的會一直存在。
　　雷達干擾是指輻射、轉發、反射或吸收電磁能量，削弱或破壞敵方雷達探測和跟蹤能力的戰術技術措施。從對其有影響的電磁干擾來說，現在公認的主要是干擾方對己方雷達進行的有源式和無源式干擾，其中有源干擾可分為噪聲調頻、調相、復合調頻干擾、距離欺騙、角度欺騙、速度欺騙干擾；無源干擾有常用的自二戰時就應用的箔條走廊干擾和一些反雷達偽裝和誘餌。也有一些自然界和己方無意的電磁干擾，比如氣象、鳥群、建筑物以及己方多部雷達旁瓣對主瓣的干擾都會降低雷達的探測精度。所以現代雷達采用了各種新體制、新技術及新工作模式來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減少雷達開機時間，控制雷達工作頻率，科學組合不同體制、不同頻率、不同極化方式的雷達形成組網，即使某一部雷達受到干擾，其他雷達仍然能夠正常工作。或者采用電子誘餌與引偏技術，比如在被反輻射導彈鎖定的雷達旁設置誘餌源，誘使反輻射導彈偏離正確航線，以起到保護主雷達的目的，這些都已經是非常成熟的雷達對抗技術。從技術上說，可以分為兩大類：一類是在干擾信號進入接收機的輸入端之前，把干擾信號降低，這個措施有很多方法，例如頻率選擇、空間選擇、增加有效輻射功率等；另一類是當干擾信號進入接收機后采取措施把它消除。
　　1.2　對光電探測的影響與抗干擾措施
　　光學探測工作頻率一般在300GHz以上，光電偵察和制導導引系統精度高、成本低，而如何在復雜電磁環境中提高光電探測的探測效能是光電探測精確度高低的關鍵。光感知的核心設備就是光探測器，這些設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影響。對光電探測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、光在傳播過程中受到的環境因素的干擾。自然光輻射主要是陽光等自然物體所輻射出來的光信號。這類光源一般在任何時候任何地點都是存在的。在光線微弱的環境中，可以利用紅外輻射來探測目標，對得到的紅外圖像進行處理得到人眼觀察的可見光圖像。人為制造的干擾輻射是對光電探測構成影響的主要因素。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、紅外假目標干擾和光電引信干擾信號。例如提高對激光主動探測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，一個有效的方法就是采用累積檢測法，應用發射多脈沖比發射高能量單脈沖的單次檢測方法能極大提高探測概率。
　　1.3　對衛星電子偵察與導航的影響與抗干擾措施
　　以衛星為平臺實施電子偵察，不受國界限制，能全天候全波段大面積偵察，迅速獲取無線電電子設備所輻射的信號，例如雷達、通信電臺、導彈制導設備等。來自外部的電磁干擾可能是噪聲干擾和欺騙干擾，通過影響接收機輸入端的信噪比，從而降低接收機的檢測概率，并在此基礎上影響其對目標信號的測量和處理，對電子偵察衛星的噪聲干擾法較多。常見的對抗電子偵察衛星可以采用地面有源欺騙干擾方式。通過在雷達系統周圍部署大量有源欺騙設備，并使其載頻、重頻及相位與雷達相關，這樣可使衛星難以對雷達系統進行準確的定位。而衛星通信對電磁環境要求更加嚴格，有諸多保證在保密狀態下正常通信的措施被研究出來，例如直接序列擴頻信號的檢測手段及檢測極限，在透明轉發模式下，衛星直接序列擴頻信號在一定條件下可以不被檢測出來，進而可以實現高保密強度的衛星通信。
　　由于衛星的偵察范圍很大，因此衛星偵察面臨很復雜的信號環境。在各類衛星載荷中，電子偵察設備所面臨的信號環境是最復雜的。信號流密度高，信號形式復雜，我們知道通信與測控信號多為連續信號，雷達信號大多數為脈沖掃描，在偵察時要能適應而且要避免互相干擾。電子偵察衛星往往接收頻段寬，因此還要做到避免內部干擾，可以采用縮窄寬率可以減少這方面的干擾。采用擴展頻譜、星上接收天線調零技術、多星偵察與組網、空間環境與抗輻射加固都能有效保護衛星免受電子干擾。
　　2　結語
　　沒有絕對不受干擾的設備，也沒有完全防御不了的干擾。復雜電磁環境對電子感知的影響決定著整個信息獲取的成敗，研究電磁環境和電子感知的關系的根本目的是系統地研究電磁現象的規律和特點，提高裝備系統以及電子感知體系對復雜電磁環境的適應性，進而控制、利用復雜電磁環境，以保證電子感知能力的有效發揮。因此，在電磁環境的研究問題上，重點分析偵察裝備在復雜電磁環境中使用的現實困難以及設備可能出現的電磁兼容和電磁干擾、防護問題，復雜電磁環境對偵察設備感知能力發揮的影響問題和相應干擾的原理，最終采取相應解決措施以期最大限度減少復雜電磁環境對裝備感知的干擾，取得偵察主動權，復雜的電磁環境也變得簡單。
　　摘要：本文在電磁環境的研究問題上，重點分析偵察裝備在復雜電磁環境中使用的現實困難以及設備可能出現的電磁兼容和電磁干擾，防護問題，復雜電磁環境對偵察設備感知能力發揮的影響問題和相應干擾的原理，最終采取相應解決措施以期最大限度減少復雜電磁環境對裝備感知的干擾。
　　關鍵詞：電磁　干擾　雷達　探測
　　中圖分類號：TN971　文獻標識碼：A　文章編號：1672-3791(2012)01(b)-0003-01
　　空間電磁信號密度越來越大，而且頻帶間幅小，極容易產生不同類型裝備之間的互擾現象，可能使電子偵察失效、通信中斷、雷達致盲、指揮系統和作戰保障系統癱瘓。伊拉克戰爭中，巴格達地區嚴重的電磁污染，使美軍經常出現通信混亂、無人機失控，甚至導致F-22戰機電子監視系統無法正常工作的情況，原因就在于過多的電磁干擾使得傳感器系統被電磁淹沒，造成嚴重的信息阻塞。所謂復雜電磁環境主要是指：信息化戰場上在交戰雙方激烈對抗條件下所產生的多類型、全頻譜、高密度的電磁輻射信號，以及己方大量使用電子設備引起的相互影響和干擾，從而造成在時域上突發多變、空域上縱橫交錯、頻域上擁擠重疊，嚴重影響武器裝備效能、作戰指揮和部隊作戰行動的無形戰場環境。電磁環境復雜多變，對感知結果有重要影響，本文就復雜電磁環境對幾種常見探測手段的影響做了分析，探討了在復雜電磁環境中提高感知準確性的方式。
　　1　對幾類感知方式的影響
　　下面就雷達探測、光電探測、電子通信偵察以及衛星偵察導航受電磁環境的影響與抗干擾措施做了分析。
　　1.1　對雷達探測的影響與抗干擾措施
　　雷達發現目標是在一定虛警率下，根據接收機輸出端信號噪聲比是否大于探測門限因子來確定目標。復雜電磁環境下，雷達信噪比將受到影響，可能有較多意想不到的噪聲出現，嚴重的會一直存在。
　　雷達干擾是指輻射、轉發、反射或吸收電磁能量，削弱或破壞敵方雷達探測和跟蹤能力的戰術技術措施。從對其有影響的電磁干擾來說，現在公認的主要是干擾方對己方雷達進行的有源式和無源式干擾，其中有源干擾可分為噪聲調頻、調相、復合調頻干擾、距離欺騙、角度欺騙、速度欺騙干擾；無源干擾有常用的自二戰時就應用的箔條走廊干擾和一些反雷達偽裝和誘餌。也有一些自然界和己方無意的電磁干擾，比如氣象、鳥群、建筑物以及己方多部雷達旁瓣對主瓣的干擾都會降低雷達的探測精度。所以現代雷達采用了各種新體制、新技術及新工作模式來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減少雷達開機時間，控制雷達工作頻率，科學組合不同體制、不同頻率、不同極化方式的雷達形成組網，即使某一部雷達受到干擾，其他雷達仍然能夠正常工作。或者采用電子誘餌與引偏技術，比如在被反輻射導彈鎖定的雷達旁設置誘餌源，誘使反輻射導彈偏離正確航線，以起到保護主雷達的目的，這些都已經是非常成熟的雷達對抗技術。從技術上說，可以分為兩大類：一類是在干擾信號進入接收機的輸入端之前，把干擾信號降低，這個措施有很多方法，例如頻率選擇、空間選擇、增加有效輻射功率等；另一類是當干擾信號進入接收機后采取措施把它消除。
　　1.2　對光電探測的影響與抗干擾措施
　　光學探測工作頻率一般在300GHz以上，光電偵察和制導導引系統精度高、成本低，而如何在復雜電磁環境中提高光電探測的探測效能是光電探測精確度高低的關鍵。光感知的核心設備就是光探測器，這些設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影響。對光電探測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、光在傳播過程中受到的環境因素的干擾。自然光輻射主要是陽光等自然物體所輻射出來的光信號。這類光源一般在任何時候任何地點都是存在的。在光線微弱的環境中，可以利用紅外輻射來探測目標，對得到的紅外圖像進行處理得到人眼觀察的可見光圖像。人為制造的干擾輻射是對光電探測構成影響的主要因素。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、紅外假目標干擾和光電引信干擾信號。例如提高對激光主動探測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，一個有效的方法就是采用累積檢測法，應用發射多脈沖比發射高能量單脈沖的單次檢測方法能極大提高探測概率。
　　1.3　對衛星電子偵察與導航的影響與抗干擾措施
　　以衛星為平臺實施電子偵察，不受國界限制，能全天候全波段大面積偵察，迅速獲取無線電電子設備所輻射的信號，例如雷達、通信電臺、導彈制導設備等。來自外部的電磁干擾可能是噪聲干擾和欺騙干擾，通過影響接收機輸入端的信噪比，從而降低接收機的檢測概率，并在此基礎上影響其對目標信號的測量和處理，對電子偵察衛星的噪聲干擾法較多。常見的對抗電子偵察衛星可以采用地面有源欺騙干擾方式。通過在雷達系統周圍部署大量有源欺騙設備，并使其載頻、重頻及相位與雷達相關，這樣可使衛星難以對雷達系統進行準確的定位。而衛星通信對電磁環境要求更加嚴格，有諸多保證在保密狀態下正常通信的措施被研究出來，例如直接序列擴頻信號的檢測手段及檢測極限，在透明轉發模式下，衛星直接序列擴頻信號在一定條件下可以不被檢測出來，進而可以實現高保密強度的衛星通信。
　　由于衛星的偵察范圍很大，因此衛星偵察面臨很復雜的信號環境。在各類衛星載荷中，電子偵察設備所面臨的信號環境是最復雜的。信號流密度高，信號形式復雜，我們知道通信與測控信號多為連續信號，雷達信號大多數為脈沖掃描，在偵察時要能適應而且要避免互相干擾。電子偵察衛星往往接收頻段寬，因此還要做到避免內部干擾，可以采用縮窄寬率可以減少這方面的干擾。采用擴展頻譜、星上接收天線調零技術、多星偵察與組網、空間環境與抗輻射加固都能有效保護衛星免受電子干擾。
　　2　結語
　　沒有絕對不受干擾的設備，也沒有完全防御不了的干擾。復雜電磁環境對電子感知的影響決定著整個信息獲取的成敗，研究電磁環境和電子感知的關系的根本目的是系統地研究電磁現象的規律和特點，提高裝備系統以及電子感知體系對復雜電磁環境的適應性，進而控制、利用復雜電磁環境，以保證電子感知能力的有效發揮。因此，在電磁環境的研究問題上，重點分析偵察裝備在復雜電磁環境中使用的現實困難以及設備可能出現的電磁兼容和電磁干擾、防護問題，復雜電磁環境對偵察設備感知能力發揮的影響問題和相應干擾的原理，最終采取相應解決措施以期最大限度減少復雜電磁環境對裝備感知的干擾，取得偵察主動權，復雜的電磁環境也變得簡