一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)及度量方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電子信息系統(tǒng)試驗評估【技術領域】，公開一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)及度量方法，所述度量系統(tǒng)包括：電磁環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)、電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，電磁環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)通過網(wǎng)絡與電磁環(huán)境度量系統(tǒng)相連，電磁環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)由頻譜分析儀、信號測向系統(tǒng)和系統(tǒng)授時裝置組成，所述系統(tǒng)授時裝置分別與頻譜分析儀、信號測向系統(tǒng)的時統(tǒng)裝置相連；所述度量方法采用建立電磁環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)中心、錄入受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)、進行電磁環(huán)境復雜度計算，本發(fā)明解決了受試電子信息設備所面臨電磁環(huán)境復雜度評估問題，實現(xiàn)了電磁環(huán)境各要素的精確測量，為電子信息系統(tǒng)試驗鑒定以及電子信息系統(tǒng)電磁環(huán)境適應性訓練提供了電磁環(huán)境設置依據(jù)。
【專利說明】一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)及度量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電子信息系統(tǒng)試驗評估【技術領域】，尤其涉及用于電子信息系統(tǒng)試驗環(huán)境的評估以及電子信息系統(tǒng)適應性訓練時電磁環(huán)境評價的一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)及度量方法。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的不斷進步，各類用頻設備不斷增多，各種電磁輻射源數(shù)量呈指數(shù)增長，電磁環(huán)境越來越復雜。隨著電子信息系統(tǒng)向系統(tǒng)化、綜合化、網(wǎng)絡化和一體化不斷發(fā)展，電磁環(huán)境日益惡化，復雜電磁環(huán)境問題越來越成為關系社會公共安全、國防與軍隊建設的重要問題。人們開始逐步重視復雜電磁環(huán)境問題，并投入了大量的人力和物力進行相關研究。
[0003]在對電子信息系統(tǒng)進行復雜電磁環(huán)境下的鑒定試驗以及復雜電磁環(huán)境下電子信息系統(tǒng)適應性訓練時，均需要解決一個非常實際的問題，如何度量復雜電磁環(huán)境的問題；現(xiàn)在社會中還沒有任何有關電磁環(huán)境復雜度度量的設備，更沒有任何相關報道。僅有部分文獻涉及電磁環(huán)境的評估，例如復雜電磁環(huán)境評估標準中(《合同戰(zhàn)術訓練復雜電磁環(huán)境系列標準》)，充分考慮了時域、頻域、能量域等復雜電磁環(huán)境所構成的必備要素，但是遺憾的是該文獻沒有考慮到復雜電磁環(huán)境各要素與被試電子信息系統(tǒng)的相關度的評估，即不同的電子信息系統(tǒng)對同樣的電磁環(huán)境會有不同的響應程度。在一些學術刊物中，雖然已經(jīng)開始公開進行基于相關度的復雜電磁環(huán)境評估，但是過程繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決電子信息系統(tǒng)試驗、訓練時所面臨的復雜電磁環(huán)境評估問題，本發(fā)明提供了一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)及度量方法，通過應用該發(fā)明的研究成果，能夠非?？陀^的鑒定電子信息系統(tǒng)所面臨電磁環(huán)境的復雜度，也為電子信息系統(tǒng)試驗、訓練時復雜電磁環(huán)境的設置提供依據(jù)。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0006]—種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng),包括:電磁環(huán)境參數(shù)米集系統(tǒng)、電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，所述電磁環(huán)境參數(shù)米集系統(tǒng)通過網(wǎng)絡與電磁環(huán)境度量系統(tǒng)相連，所述電磁環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)由頻譜分析儀、信號測向系統(tǒng)和系統(tǒng)授時裝置組成，所述系統(tǒng)授時裝置分別與頻譜分析儀、信號測向系統(tǒng)的時統(tǒng)裝置相連；并且系統(tǒng)授時裝置通過頻譜分析儀、信號測向系統(tǒng)的時統(tǒng)，對整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行授時；所述電磁環(huán)境度量系統(tǒng)由數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)計算中心和顯示終端裝置組成，所述數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)線經(jīng)數(shù)據(jù)計算中心與顯示終端設備相連，所述數(shù)據(jù)計算中心具有將電子信息系統(tǒng)所面臨的電磁環(huán)境參數(shù)與自身設計參數(shù)進行電磁環(huán)境復雜度的相關計算，計算結果傳輸至輸出顯示終端設備，進行電磁環(huán)境復雜度顯示。
[0007]一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，所述電磁環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)通過網(wǎng)絡為互聯(lián)網(wǎng)，或為局域網(wǎng)或為GPIB接口卡或為GPIB轉USB接口卡與電磁環(huán)境度量系統(tǒng)相連。[0008]一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)中心由數(shù)據(jù)處理單元和磁盤陣列組成，所述數(shù)據(jù)處理單元與數(shù)據(jù)中心磁盤陣列的數(shù)據(jù)庫相連；測得的參數(shù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，在數(shù)據(jù)處理單元處理后存儲到位于數(shù)據(jù)中心磁盤陣列的數(shù)據(jù)庫中；數(shù)據(jù)庫中接收、處理和存儲參數(shù)測量系統(tǒng)測得的參數(shù)為:電磁環(huán)境信號功率譜、電磁環(huán)境信號作用時間、電磁環(huán)境信號來波方位；
[0009]其中，所述數(shù)據(jù)處理單元包括:數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)處理的功能模塊，所述磁盤陣列上的數(shù)據(jù)庫以時間為數(shù)據(jù)入庫牽引，存儲不同時間對應電磁環(huán)境的參數(shù)，所述磁盤陣列上的數(shù)據(jù)庫包含:水平極化信號參數(shù)和垂直極化信號參數(shù)，水平極化信號參數(shù)和垂直極化信號參數(shù)，其共有的信號作用時間、信號來波方位參數(shù)，及其分別含有水平極化信號功率譜、垂直極化信號功率譜。
[0010]一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)計算中心由受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)輸入單元和電磁環(huán)境復雜度計算單元組成；所述受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)輸入單元通過數(shù)據(jù)線與電磁環(huán)境復雜度計算單元相連；
[0011]所述受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)輸入單元主要用于接收用戶輸入信息，存儲受試系統(tǒng)工作帶寬、極化方式、系統(tǒng)天線空間掃描規(guī)律以及預計工作時間；所述電磁環(huán)境復雜度相關計算單元將電子信息系統(tǒng)所面臨的電磁環(huán)境參數(shù)與自身設計參數(shù)進行電磁環(huán)境復雜度的相關計算。
[0012]一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，所述顯示終端設備用于顯示受試電子信息系統(tǒng)所面臨的電磁環(huán)境復雜度計算結果，包括顯示:電磁頻譜顯示、電磁信號時域顯示、極坐標來波方位顯示，以及電磁環(huán)境各種測量數(shù)據(jù)、參量大小、電磁環(huán)境復雜度。
[0013]一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)的度量方法，其步驟如下:
[0014]步驟一:對電磁環(huán)境參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集，建立電磁環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)中心，通過建立不同時刻的信號來波方位、水平極化功率譜、垂直極化功率譜的電磁環(huán)境參數(shù)，并存儲在磁盤陣列的大型存儲設備上；通過局域網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)將所采集的各個參數(shù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)處理后錄入中心數(shù)據(jù)庫中存儲；
[0015]步驟二:錄入受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)，在數(shù)據(jù)計算中心的受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)輸入單元輸入受試設備的各項參數(shù)，包括:預計受試系統(tǒng)開機工作時間、系統(tǒng)工作帶寬、天線極化方式、天線方向圖空間掃描規(guī)律以及預計工作時間；
[0016]步驟三:電磁環(huán)境復雜度計算，電磁環(huán)境參數(shù)以及受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)，同時通過數(shù)據(jù)線輸入數(shù)據(jù)計算中心的電磁環(huán)境復雜度的計算單元計算；該計算單元依據(jù)復雜度計算規(guī)則分別計算水平極化電磁環(huán)境復雜度P 〃和垂直極化電磁環(huán)境復雜度P I ;然后通過矢量標圖的度量方式最終確定受試電子信息系統(tǒng)所面臨的復雜電磁環(huán)境復雜度；
[0017]其步驟如下:
[0018]I)、首先計算水平極化下的相關度，
[0019]2)、然后計算垂直極化下的相關度；
[0020]3)、最后依據(jù)受試系統(tǒng)天線的極化方式，將原先計算的水平以及垂直極化的相關度向受試天線的極化方向投影，通過矢量合成的方式得到最終電磁環(huán)境的復雜度；其具體步驟如下:
[0021]a.在時刻i時，水平極化復雜度:pf計算規(guī)則為:[0022]分別計算指定時刻i時，水平極化的功率譜復雜度和來波方位引起的空間復雜度P I將上述相關度信息相乘，即可得該電子信息系統(tǒng)所面臨的在i時刻水平極化復雜電磁環(huán)境相關度P':；公式表達為:
【權利要求】
1.一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，其特征在于:包括:電磁環(huán)境參數(shù)米集系統(tǒng)、電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，所述電磁環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)通過網(wǎng)絡與電磁環(huán)境度量系統(tǒng)相連，所述電磁環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)由頻譜分析儀、信號測向系統(tǒng)和系統(tǒng)授時裝置組成，所述系統(tǒng)授時裝置分別與頻譜分析儀、信號測向系統(tǒng)的時統(tǒng)裝置相連；并且系統(tǒng)授時裝置通過頻譜分析儀、信號測向系統(tǒng)的時統(tǒng)，對整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行授時；所述電磁環(huán)境度量系統(tǒng)由數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)計算中心和顯示終端裝置組成，所述數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)線經(jīng)數(shù)據(jù)計算中心與顯示終端設備相連，所述數(shù)據(jù)計算中心具有將電子信息系統(tǒng)所面臨的電磁環(huán)境參數(shù)與自身設計參數(shù)進行電磁環(huán)境復雜度的相關計算，計算結果傳輸至輸出顯示終端設備，進行電磁環(huán) 見雜度顯不。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)中心由數(shù)據(jù)處理單元和磁盤陣列組成，所述數(shù)據(jù)處理單元與數(shù)據(jù)中心磁盤陣列的數(shù)據(jù)庫相連；測得的參數(shù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，在數(shù)據(jù)處理單元處理后存儲到位于數(shù)據(jù)中心磁盤陣列的數(shù)據(jù)庫中；數(shù)據(jù)庫中接收、處理和存儲參數(shù)測量系統(tǒng)測得的參數(shù)為:電磁環(huán)境信號功率譜、電磁環(huán)境信號作用時間、電磁環(huán)境信號來波方位； 其中，所述數(shù)據(jù)處理單元包括:數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)處理的功能模塊，所述磁盤陣列上的數(shù)據(jù)庫以時間為數(shù)據(jù)入庫牽引，存儲不同時間對應電磁環(huán)境的參數(shù)，所述磁盤陣列上的數(shù)據(jù)庫包含:水平極化信號參數(shù)和垂直極化信號參數(shù)，水平極化信號參數(shù)和垂直極化信號參數(shù)，其共有的信號作用時間、信號來波方位參數(shù)，及其分別含有水平極化信號功率譜、垂直極化信號功率譜。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)計算中心由受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)輸入單元和電磁環(huán)境復雜度計算單元組成；所述受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)輸入單元通過數(shù)據(jù)線與電磁環(huán)境復雜度計算單元相連； 所述受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)輸入單元主要用于接收用戶輸入信息，存儲受試系統(tǒng)工作帶寬、極化方式、系統(tǒng)天線空間掃描規(guī)律以及預計工作時間；所述電磁環(huán)境復雜度相關計算單元將電子信息系統(tǒng)所面臨的電磁環(huán)境參數(shù)與自身設計參數(shù)進行電磁環(huán)境復雜度的相關計算。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示終端設備用于顯示受試電子信息系統(tǒng)所面臨的電磁環(huán)境復雜度計算結果，包括顯示:電磁頻譜顯示、電磁信號時域顯示、極坐標來波方位顯示，以及電磁環(huán)境各種測量數(shù)據(jù)、參量大小、電磁環(huán)境復雜度。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)，其特征在于:所述電磁環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)通過網(wǎng)絡為互聯(lián)網(wǎng)，或為局域網(wǎng)或為GPIB接口卡或為GPIB轉USB接口卡與電磁環(huán)境度量系統(tǒng)相連。
6.如權利要求1所述一種基于矢量的復雜電磁環(huán)境度量系統(tǒng)的度量方法，其步驟如下: 步驟一:對電磁環(huán)境參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集，建立電磁環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)中心，通過建立不同時刻的信號來波方位、水平極化功率譜、垂直極化功率譜的電磁環(huán)境參數(shù)，并存儲在磁盤陣列的大型存儲設備上；通過局域網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)將所采集的各個參數(shù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)處理后錄入中心數(shù)據(jù)庫中存儲；步驟二:錄入受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)，在數(shù)據(jù)計算中心的受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)輸入單元輸入受試設備的各項參數(shù)，包括:預計受試系統(tǒng)開機工作時間、系統(tǒng)工作帶寬、天線極化方式、天線方向圖空間掃描規(guī)律以及預計工作時間； 步驟三:電磁環(huán)境復雜度計算，電磁環(huán)境參數(shù)以及受試電子信息系統(tǒng)參數(shù)，同時通過數(shù)據(jù)線輸入數(shù)據(jù)計算中心的電磁環(huán)境復雜度的計算單元計算；該計算單元依據(jù)復雜度計算規(guī)則分別計算水平極化電磁環(huán)境復雜度P 〃和垂直極化電磁環(huán)境復雜度P I ;然后通過矢量標圖的度量方式最終確定受試電子信息系統(tǒng)所面臨的復雜電磁環(huán)境復雜度；其具體方法如下: 1)、首先計算水平極化下的相關度， 2)、然后計算垂直極化下的相關度； 3)、最后依據(jù)受試系統(tǒng)天線的極化方式，將原先計算的水平以及垂直極化的相關度向受試天線的極化方向投影，通過矢量合成的方式得到最終電磁環(huán)境的復雜度；其具體步驟如下: a.在時刻i時，水平極化復雜度Λ計算規(guī)則為: 分別計算指定時刻i時，水平極化的功率譜復雜度和來波方位引起的空間復雜度K-，將上述相關度信息相乘，即可得該電子信息系統(tǒng)所面臨的在i時刻水平極化復雜電磁環(huán)境相關度Pf ；公式表達為:A" = Pm xPm (1)水平極化功率譜復雜度/^計算:讀入時刻i時，電磁環(huán)境水平極化功率譜，以及受試電子設備工作頻帶；帶內(nèi)功率除以總功率即為功率譜相關度； 公式表達為
【文檔編號】G01R29/08GK103760426SQ201310625526
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】郝曉軍, 韓惠, 洪麗娜, 許雄, 董俊, 汪亞 申請人:電子信息系統(tǒng)復雜電磁環(huán)境效應國家重點實驗室