基于数字化地理信息的复杂电磁环境信号模拟与发生

在现代化战争中，电子战已成为不可或缺的重要组成部分。电子战装备的性能指标直接决定了战争全局的胜败。然而，电子战装备在实际战区的电磁环境中，面临着复杂多变的电磁信号挑战，包括雷达、导航、通信、敌方干扰及自然噪声等。这些信号不仅种类繁多，而且受到实际地理环境的显著影响，使得电磁环境异常复杂。为了有效评估和提升电子战装备在复杂电磁环境下的性能，基于数字化地理信息的复杂电磁环境信号模拟与发生技术应运而生，成为当前研究的热点。

一、引言

复杂电磁环境是指在一定的空域、时域、频域和功率域上，多种电磁信号同时存在，对用频装备运用和作战行动产生一定影响的电磁环境。这种环境主要由电子对抗环境、雷达环境、通信环境、光电环境、敌我识别电磁环境、导航电磁环境、民用电磁环境及自然电磁环境等构成。每一类型的电磁环境又由不同类型的电磁辐射源生成，对不同的信息化武器装备产生影响，进而影响整体作战。

二、复杂电磁环境模拟的重要性

电子战装备在复杂电磁环境下的性能测试是其研制过程中的重要内容。然而，传统的测试方法存在诸多局限性。全实物测试方法虽然最具说服力，但成本高昂、风险大且测试结果不具备遍历性，无法满足装备研制过程中的常规测试需求。而全数字仿真测试虽然运行成本低、灵活便捷，但逼真度低，与实际环境差异过大，无法作为最终验证手段。因此，半实物模拟测试方法应运而生，它结合了前两种方法的优点，通过人为构建高逼真度的复杂电磁环境，用于装备性能测试。

三、基于数字化地理信息的复杂电磁环境信号模拟与发生技术

1. 复杂电磁环境模拟建模

复杂电磁环境模拟建模是半实物模拟测试的基础。首先，需要对实际场景中的电磁信号成分进行分类、分析，这些信号包括自然因素干扰信号和人为因素干扰信号。自然因素干扰信号主要源于雷电和静电，属于非可控因素;而人为因素干扰信号则包括无意干扰信号和对抗干扰信号，后者是模拟的关键内容。

在建模过程中，需要针对脉冲雷达、干扰机、塔康(TACAN)、敌我识别器(IFF)、联合战术信息分发系统(JTIDS)等辐射源进行建模。这些辐射源的表征内容包括一般信息(如标识、型号、用途等)、发射机信息(如型号、工作频段等)和接收机信息(如型号、灵敏度等)。通常，采用脉冲描述字(PDW)对辐射源辐射信息进行描述，包括脉冲载频、脉冲宽度、脉内调制、脉冲到达时间、脉冲到达角和脉冲幅度等。

2. 基于数字化地理信息的电磁信号传播模拟

不同的地理环境对电磁波的传播具有显著影响。例如，淡水、海水、湿地、森林和建筑物等地理环境对电磁波的传播具有绕射、反射、阻碍等衰减作用。根据具体环境的特性差异，如海水含盐量的不同，每种类别地理环境所呈现的电气性能各异，从而导致传播模型参数变化繁复。

基于数字化地理信息的电磁信号传播模拟技术，能够综合考虑地理环境对电磁波传播的影响，通过数字化地图数据，模拟电磁波在不同地理环境中的传播路径和衰减情况。这种技术为构建高逼真度的复杂电磁环境提供了重要支持。

3. 复杂样式信号发生技术

实际复杂电磁环境中信号样式复杂多变，频率覆盖范围大，调制带宽高达GHz量级，同时拥有捷变频特性。为了满足这些要求，复杂样式信号发生技术成为实现复杂电磁环境信号模拟的关键。该技术通过数据采集或数学建模的方法，计算波形数据，并基于波形发生技术产生实际电磁信号。

随着数字矢量调制技术的发展，一系列复杂调制样式的实现成为现实。电子装备所用电磁信号所占用频段不断变宽，从高频信号覆盖到微波毫米波信号。同时，信号调制带宽不断加大，如新式合成孔径雷达的调制带宽达到GHz量级。此外，捷变频性能显著提升，某些信号雷达所用的调制信号的中心频率捷变频时间达到百纳秒量级，在1秒钟时间内可实现数百万次频率捷变。

四、技术优势与应用前景

基于数字化地理信息的复杂电磁环境信号模拟与发生技术具有场景快速便捷构建、测试远程可控、干扰信号多参数可控及干扰效果可评等优点。这种技术不仅降低了测试成本，提高了测试效率，而且能够实现对复杂电磁环境的高逼真度模拟，为装备性能测试提供了有力支持。

在实际应用中，该技术可用于电子战装备的研制与测试、电磁兼容性研究及电磁环境适应能力检测等方面。通过构建高逼真度的复杂电磁环境，可以全面评估电子装备在复杂电磁环境下的性能表现，为装备定型及部队作战提供可靠的数据支持。

五、结论

基于数字化地理信息的复杂电磁环境信号模拟与发生技术是电子战领域的一项重要创新，它极大地推动了电子战装备测试评估技术的发展。通过综合运用数字化地理信息、电磁信号传播模型以及复杂样式信号发生技术，该技术为构建高逼真度、可定制的复杂电磁环境提供了可能，从而实现了对电子战装备在真实战场环境中的全面模拟与测试。