复杂电磁环境模拟系统
电磁环境模拟仿真系统研究与实现
１ — 工 作模 式 １ —
为 了使 训 练 场更 加 接 近 战场 环 境 条件 ．采 用计 算 机模 拟 与仿 真 技术 来模 拟 未 来 战争 中武 器装 备 系 统 的 性 能 指标 、 战 效 能 、 作 战场 环 境 、 力 部 署 以 及 模 拟 战 兵 斗 态势 和 战斗 过 程 ．也是 比较 常 见 的一 种环 境 构 建方 法 。 现代 联 合作 战 条件 下 ， 了构 建 更大 规模 的联合 在 为 作 战环 境 ． 还可 采用 分 布交 互 仿真 技 术 ． 产生 复 杂 战场 电磁 环 境 。 目前 ． 该技 术 还处 于研 究 发展 之 中 ． 复杂 在 电磁 环 境模 拟 与仿 真 中应 用还 有 一定 困难 仍 有许 多 技术 难 题有 待解 决 ． 外还 有成 本 问题等 另 ２３本 系 统仿 真 构建 ．
Ｘ ＭＡ Ｅ类 库 Ｉ Ｇ
４实 验 结 果 及 结 论 ．
图 ４是模 拟实际 的装 备 ．按照在 编辑 阶段 所指 定 的 方式 ， 指 定 的平 台 ， 定 的装备 ， 用 指 在指 定 的 时 问段 内， 发射特 定 的信号 的过 程 。在 图 中的上部 分 ． 是一 张 模 拟实 际地 图的位 图 ．上面有 一个红 色 的矩形 框 里有 个 飞机 ． 表 平 台 ， 代 在推 演过 程 中 ． 它会 按 照你 在 编 辑 阶段 时 ， 台的编 辑过 程 中指 定 的飞行 轨迹 ． 特定 平 在 的 时间点 ， 移动 到相 应 的位 置
特 殊 意义 。 系统通 过 与 电子对 抗 实装 的 不 间 断链接 ， 有任 务规 划 、 务推 演 、 务加 栽 、 号 导调 和数 据 管 任 任 信
理 等 功 能 ， 满足 电子 对抗 部 队训 练 需要 ， 合 训 战 结合 的指 导 思 想 ， 提 高部 队在 复 杂 电磁 环 境 下 的作 能 符 对 战 能 力具 有 重要 意义 。 【 关键 词 】 电磁环 境 ， 真 ， 演 ， 拟 器 ： 仿 推 模
航天科工203所具备复杂电磁环境构建系统解决方案能力电磁利刃赢得主动权
航天科工203所具备复杂电磁环境构建系统解决方案能力电磁利刃赢得主动权
作者：周述勇吴巍
来源：《中国军转民》 2018年第1期
近年来，航天科工二院203所整合信号模拟与监测、电子对抗、电磁兼容测试等专业优势，开展了复杂电磁环境构建及适应性测试的理论研究及关键核心设备的研发，形成了从内场到外
场的复杂电磁环境构建及适应性测试的成套解决方案。
复杂战场电磁环境，是指在一定的战场空间内，由空域、时域、频域、能量上分布的多类型、全频谱、高密度、动态交迭的电磁辐射信号构成的电磁环境。
其特点为在时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠、能量上为密度不均的环境。
在市场需求推动下，203所开展了复杂电磁环境计算机仿真、电磁环境模拟、信号监测、
适应性评估以及相关的大系统实时控制、高精度时间同步、电磁场景展示等相关技术研究，突
破了一系列关键技术。
立足于复杂电磁环境构建的特殊需求，研发成功了快速捷变矢量信号源、复杂电磁环境监测设备、各类专用信号模拟器等标准产品。
可实现高密度宽带、复杂调制、快
速捷变信号的产生；各类回波、杂波、多径、欺骗、干扰信号的产生；各类信号特征快速提取、分选、记录和回放。
203所针对装备复杂电磁环境适应性考核和鉴定试验，复杂电磁环境条件下训练，装备相
关性能测试的需求，与相关的科研院所、试验基地开展了需求对接．形成了详细的内、外场系
统建设方案，初步开展了相关项目的实施。
后续，203所将以此为契机，优化系统方案，完善标准产品体系，打造核心产品，进一步
开拓市场，促进相关项目的落地，为装备现代化建设再立新功。
（周述勇吴巍）。
信息化战场条件下复杂电磁环境仿真建模技术
收稿日期 : 2 008 年 1 月 22 日 ,修回日期 : 2 008 年 3 月 4 日 作者简介 :程健 庆 ,男 ,研 究员 ,研究方向 : 系统仿真 、 分布交互仿真 、 环境建模与仿 真技术 。余云 智 ,男 ,高级 工程师 , 研究方向 :仿真 测试 技术 、 试验技术 、 信号模拟技术 。
2 信息化战场条件下复杂电磁环境
2008 年第 8期 舰 船 电 子 工 程 15 3
另外 , 电子设备对电磁频谱的感知各异 。
5 )电磁环境影响指挥控制稳定性 在未来作战中 , 受复杂电磁环境的影响 , 可能 导致侦察预警系统听不清 、 看不远、 辨不明 , 全面影 响各级指挥员和作战人员判断决策的准确性 。在 复杂电磁环境下 , 由于无线电通信在参与形成战场 电磁环境的同时 , 也将严重受到多方面影响 , 不仅 降低了信息感知和传输能力 , 使指挥机构难以做出 正确判断和指挥 , 同时也会严重影响指挥控制活动 的稳定性。 目前 , 未来战场电磁环境正在加速向多维空间 和更深层次渗透发展 , 其所蕴藏的巨大战场能量必 将对传统信息化作战带来新的挑战 。
1 引言
由于军事领域电磁应用的日趋广泛 , 使得战争 环境发生了重大改变 , 出现了与传统战场并重的新 要素 - 电磁环境。所谓复杂电磁环境 , 是指在一定 的战场空间内 , 由空域 、 时域 、 频域、 能量上分布的 数量繁多 、 样式复杂 、 密集重叠、 动态交迭的电磁信 号构成的电磁环境 , 其形成与发展及其对信息化战 争的影响 , 当前十分引人关注 。 复杂性是战场电磁环境最本质的特性描述 , 它 直接表现为在特定的作战时间和空间内 , 为完成特 定的作战任务 , 在自然电磁辐射影响的基础上 , 由 各种电子设备产生的电磁辐射和信号密度的总体 状态 。作战及其指挥活动中电磁环境的复杂性主 要表现在以下几个方面 : 1 )电磁频谱种类数量上的多样性 。 “ 多” 是战 场复杂电磁环境最明显的特性 。信息化战场上的
复杂电磁环境的分析与建模
第1章绪论1.1 课题背景及意义任何作战行动都在一定的空间和环境中进行。
作战空间和作战环境是一个时代的科学技术、武器装备、作战方式和自然因素有机结合的产物。
当今时代，信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用，孕育了新的战争形态——信息化战争，信息化战争中，交战双方大量使用电子信息装备，不仅数量庞大、体制复杂、种类多样，而且功率大，在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，以及己方大量使用电子设备引起的相互影响和干扰，造成在电磁信号时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠。
即信息化战争开辟了与陆海空天相并列的“第五维战争空间”——电磁空间，形成了与传统的社会、地理、气象、水文等并重的新的战场环境——战场电磁环境。
随着军队信息化进程的加快，战场电磁环境日益复杂，电磁空间的斗争空前加剧，并对军事活动产生着深刻的影响。
使得战场感知难、指挥控制难、支援保障难以及信息化装备作战效能难。
因此夺取制电磁权，成为夺取制信息权，进而夺取战争主动权的关键。
深入研究复杂战场电磁环境，对掌握信息化战争的主动权，打赢信息化战争具有重要意义。
1.2战场复杂电磁环境的相关研究现状战场电磁环境对于世界而言还是个全新的学科，各国对于战场电磁环境的认识与研究还有无限的提升的空间。
美国国防部认为，电磁环境(EME)是存在于防护区内的一个或若干个射频场战场，在2009年指出战场电磁环境是军队、系统或平台在指定的作战环境中执行作战任务时，可能遇到的在不同频段辐射或传导的电磁发射体的功率与时间分布的作用结果。
前苏联军事百科全书中指出，电磁环境是影响无线电装置或其部件工作的电磁辐射环境。
美、俄(苏)军方对于电磁环境概念的表述不仅限于一定区域内的电磁现象总和，更有时域、频域、空域、能量域“四域”特征方面的认识。
我国对战场电磁环境相关问题的研究起步较晚，且战场电磁环境概念在学术界还未统一。
其中具有代表性的观点是：战场电磁环境，就是指在一定的战场空间内，由空域、时域、频域、能量上分布的数量繁多、样式复杂、密集重叠、动态交迭的电磁信号构成的战场电磁环境。
基于HLA复杂电磁环境下的对抗仿真模拟系统
１ 需 求分 析
１１ 教学训练的需要 ．
信息化战场上 ， 敌对双方在 电磁空问的斗争 日趋 激 烈 ， 杂 电磁 环境 对 战 场感 知 、 挥控 制 、 复 指
武器 装备效 能 发挥 以及 战场生存 等有 严重影 响 和 制约作 用＿ 。然 而 ， ｌ Ｊ 电磁 环 境 是 看 不 到 、 不 着 摸 的 ， 有可 视化 的演 示 ， 没 很难 让人 认知 ； 再者 ， 战 作
ｐ ｅ ｌｃｒ ｍａ ｎ ｔ ｎ ｉ ｎ ｎ ． ｌｘ ｅｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｉ ｅ ｖｒ ｍｅ ｔ ｃ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｍｐ ｅ ｌ ｃｒ ｍａ ｎ ｔ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｓ ｌ ｔ ｎ ｓ ｓ ｍ ； Ａ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｌ ｅｅ ｔ ｘ ｏ ｇ ｅｉ ｅ ｖｒ ｍ ｎ ； ｉ ａｉ ｙ ｔ ｃ ｏ ｍｕ ｏ ｅ ＨＬ
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未尔科技_VREM E3Xpert战场复杂电磁环境仿真解决方案
图 1-1 复杂电磁环境场景构建
1.1 系统组成
VREM E3Xpert 具有战场复杂电磁环境的建模与仿真能力，以高精度的地理信息 系统（GIS）为基础，融入强大的数据库引擎，能够结合武器平台用装备的信息、设备 参数、地形地貌等基础资源库，使用多种功能强大的传播模型进行计算，完成频谱规 划与管理、无线通信链路干扰预测、雷达对抗模拟、半实物仿真测试等功能。 VREM E3Xpert 主要由想定模块、基础资源库、电磁计算引擎、性能计算及评估 模块以及分布式架构模块组成，软件组成框图如下：
功能应用 ............................................................................................................................... 6 2.1 2.2 2.3 2.4 频谱管理......................................................................................................................... 6 无线通信链路预测........................................................................................................... 7 雷达对抗模拟.................................................................................................................. 8 半实物仿真测试 .............................................................................................................. 9
复杂电磁环境模拟的研究思路分析
航 天 电子对抗
第２ ９卷第 ６ 期
复 杂 电磁 环 境 模 拟 的研 究 思路 分 析
许 雄ｈ ， 汪连 栋 ， 曾勇虎 ， 韩 慧 ， 洪 丽娜
（ １ ． 电子 信 息 系统 复杂 电磁 环境 效 应 国家重点 实验 室 ， 河南 洛阳 ４ ７ １ ０ ０ ３ ；
Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， Ｌｕｏ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ７１ ００ ３， Ｈｅ ｎａ ｎ， Ｃｈｉ ｎபைடு நூலகம்；２ ．Ｐｏｓ ｔ ｄ ｏ ｃ ｔ ｏ ｒ ａ ｌ Ｐｒ ｏｇ ｒ ａ ｍ ｍｅ，Ｌｕｏ ｙ ａ ｎｇ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｎ ｉ ｃ Ｅｑ ｕ ｉ ｐｍｅ ｎ ｔ Ｔｅ ｓ ｔ
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预测 ， 以及 近 似 威 胁 电磁 环 境 的 生 成 实现 和 生 成 环 境 的 监 测 与 评 价 。 关键词 ： 复 杂 电磁 环 境 ； 威 胁 电磁 环 境 ； 适应 性试验 ； 电子 战
复杂电磁环境的分析与建模
技术创新与应用前景
技术创新：开发新型电磁材料、电磁屏蔽技术、电磁兼容技术等
应用前景：在军事、航天、通信、医疗等领域具有广泛应用前景
挑战：电磁环境复杂多变，需要不断更新技术以适应新的挑战 未来发展：随着科技的进步，电磁环境将更加复杂，需要不断探索新的 解决方案和技术手段。
THANK YOU
汇报人：
统计建模的方法：包 括回归分析、时间序 列分析、贝叶斯网络 等
统计建模的应用：在 复杂电磁环境中进行 预测、优化和决策
统计建模的挑战：如 何准确描述复杂电磁 环境的特征和规律， 如何提高模型的准确 性和可靠性
混合建模
混合建模的概念：将多种建模方法相结合，以更好地描述复杂电磁环境的 特性
混合建模的优势：提高建模精度，降低建模难度，提高建模效率
混合建模的方法：包括物理建模、数学建模、统计建模等
混合建模的应用：在电磁环境分析、电磁干扰预测、电磁兼容设计等领域 有广泛应用
ห้องสมุดไป่ตู้
模型验证与评估
验证方法：仿真实验、实 际测试等
评估指标：准确性、稳定 性、可靠性等
评估结果：模型性能、适 用范围等
改进措施：优化模型、调 整参数等
复杂电磁环境的应用场景
雷达系统
复杂电磁环境的分析与建模
汇报人：
单击输入目录标题 复杂电磁环境概述 复杂电磁环境的分析方法 复杂电磁环境的建模技术 复杂电磁环境的应用场景 复杂电磁环境面临的挑战与未来发展
添加章节标题
复杂电磁环境概述
定义与特性
复杂电磁环境：指由多种电磁波源、多 种电磁波频段、多种电磁波传播路径、 多种电磁波传播方式构成的电磁环境
电子对抗系统
电子对抗系统的定义和作 用
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复杂电磁环境模拟系统
复杂电磁环境模拟系统用于在桌面环境下，采用射频注入的方式模拟各种真实复杂电磁环境，使被测设备在该可控环境下进行指标和功能测试，以检验被测设备在实际电磁环境下的性能，从而在研发阶段就解决被测设备在实际电磁环境下可能遇到的问题。
复杂电磁环境模拟系统可根据配置动态生成用户所需的多路具有复杂信号特征和复杂逻辑关系的电磁信号，包括通用信号、雷达发射信号和目标回波信号、运动目标和多目标信号、卫星通信和导航信号、测控及遥感信号、电子战信号等，并具备信号捕获、记录和动态回放的功能。
●
具备复杂特征电磁信号产生功能，支持多音、连续波、各种脉冲调制、脉内调制、模拟调频调幅调相、数字调频调幅调相、噪声调制、频率捷变等
●
具备多种用途信号特征模拟能力，信号特征库覆盖各种体制雷达、常规通信、电子战、侦察、遥感、测控、卫星通信、引导、导航定位、数据链等各种应用场景
● 具备多通道相参、非相参信号产生功能 ● 具有基带、中频、射频多种信号形式输出能力 ● 具备运动目标信号特征模拟和动态场景模拟功能 ● 具备多目标信号模拟功能
● 具备延时、多普勒、多径衰落等信道特征模拟能力 ● 具备多通道射频信号合成分配功能 ● 具备信号采集和动态无缝回放的功能 ● 具备远程控制能力 ●
具有良好的可扩展能力
概述
功能及特点
● 工作频段范围：DC~40GHz
● 最大模拟带宽：20GHz （f ≤20GHz ），2GHz （f>20GHz ） ● 输出功率范围：-80dBm~-10dBm （仪器端口）
● 输出信号典型相位噪声(1GHz)：≤-79dBc/Hz@10Hz ，≤-124dBc/Hz@10kHz ● 频率转换时间：最短可达100ns ● 模拟器相位变化时间：10ms
● 一次试验单台模拟器的脉内信号形式：≥50种 ● 模拟信号脉冲脉宽范围：20ns~20ms ● 模拟信号脉冲PRI 范围：100ns~100ms ●
模拟信号达到时间精度：优于0.1ns
复杂电磁环境模拟系统分为软件平台、硬件平台以及信号检测系统三大部分。
软件平台由战场频谱管理软件、通用和专用信号库、电磁信号产生系统平台软件三部分组成。
其中战场频谱管理软件用于设置模拟场景，定义一个复杂电磁环境及其作战序列、信号激励的逻辑关系；通用/专用信号库涵盖了通用信号库以及雷达目标和雷达信号模拟软件、卫星通信和导航信号模拟软件、
主要指标
系统组成
通信信号模拟软件、遥感及测控信号模拟软件，及电子战信号模拟软件5类专用信号库，定义了各种信号的基带波形；电磁信号产生系统平台软件根据场景模拟要求动态提取信号参数，调用信号库产生对应信号并经过合成，下载到硬件平台产生射频输出。
硬件平台分为七大部分：多通道复杂信号产生系统、双通道捷变频信号产生系统、12通道相参信号产生系统、相参校准系统、信号合成与分配网络、信道模拟器及信号记录与回放系统。
多通道复杂信号产生系统采用高性能矢量信号源，用于同步产生多通道非相参信号；捷变频信号产生系统采用具有快速频率切换能力的捷变信号源，用于产生捷变频和跳频信号；多通道相参信号产生系统由多通道任意波形发生器和相应同步模块、信号调理模块组成，生成多通道相参信号，用于DBF模拟；校准系统完成相参信号产生系统多通道幅相一致性校准；信号合成与分配网络将18路DC-40GHz宽带信号和1路回放系统的信号分配到19路输出的任意通道输出，完成用户特定的测试功能；信道模拟器用于模拟信道空间衰减、多径衰落、多普勒频移、延时等特征；信号记录与回放系统可实现信号中频采集存储与射频回放，用于真实场景复现。
信号检测系统由一台频谱仪和一台功率计组成，能够对信号的频谱和功率进行实时监控。
敌方干扰信号
我方设备干扰信号
无意干扰信号
多通道宽带通用信号模拟系统
专用信号模拟系统
信号模型库
信号产生系统
场景信号回放系统
复杂电磁环境模拟系统平台软件
信道模拟器
战场管理系统根据模拟场景提取每个被测设备所需的信号生成流程和特征要求，电磁环境模拟系统平台软件根据要求选择适当的信号模型和参数并下发到信号产生系统，信号产生系统按流程生成多通道信号经合成与分配网络输出，施加到被测设备，模拟被测设备所处的动态电磁环境或激励。
其中一个输出端口接信道模拟器，模拟发射信号在空间中经过衰落、空间效应、云雨等影响后的真实传播情况，并最后作用到被测设备上。
在生成多通道相参信号时，由于任意波形发生器产生的相参信号输出路径中包含电缆连接、通道切换、信号调理等，这些环节都会引入通道间幅度、延时、相位的固有误差。
系统采用多通道示波器和多端口矢量网络分析仪组成校准系统，通过校准网络对信号进行切换、耦合和分配实现对系统误差的测量，并经过补偿修正算法控制任意波形发生器完成幅度、延时、相位的补偿修正。
系统配备信号记录和回放设备，可对模拟电磁环境或真实电磁环境进行采集记录，并在事后反复重建射频信号，复现电磁环境。
工作原理
订购信息
矢量信号发生器E8267D Keysight
微波矢量信号源VS5024A 玖锦科技
毫米波捷变频信号源FH5401A 玖锦科技
任意波形发生器M8195A Keysight
微波矢量网络分析仪N5242APNA-X Keysight
频谱分析仪N9030A Keysight
复杂电磁环境模拟系统平台软件TS7601A-CS01 玖锦科技
通用信号库W1905EPW Keysight
通信信号模拟软件TS7601A-C02 玖锦科技
卫星通信和导航信号模拟软件TS7601A-S01 玖锦科技
信道模拟器M9506A Keysight
信号合成和分配网络TS7601A-SD1919 玖锦科技
多通道同步模块M8197A Keysight
信号调理与校准网络U3038P-24 玖锦科技
示波器DSOZ204A Keysight
信号记录与回放系统M9703X Keysight
峰值功率分析仪8990B Keysight
战场频谱管理软件TS7601A-S201 玖锦科技
雷达目标和雷达信号模拟软件TS7601A-R01 玖锦科技
测控信号产生软件W1939EPW 玖锦科技
电子战信号模拟软件TS7601A-E01 玖锦科技
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