复杂战场电磁环境建模与电磁态势可视化技术

战场电磁环境可视化研究Ξ王英志,章新华,张新杰(海军大连舰艇学院,辽宁大连　116018) 摘　要:对电磁空间的信息争夺是敌我双方争夺“信息优势”的主要战场。

战场电磁环境的透明化及其作战研究是一个急需解决的问题。

从作战指挥需要出发,提出了战场电磁环境可视化系统的设计原则及应满足的具体要求,列举了实现电磁环境可视化的几个基本要素,最后,对电磁环境可视化的技术实现做了详细介绍。

关键词:战场电磁环境;电磁态势;电磁环境可视化中图分类号:O441;TP391 文献标识码:A 文章编号:10092086X (2004)0620038205I nvestigation into the visualization of w ar 2field electromagnetic environmentWANG Y ing 2zhi ,ZHANG X in 2hua ,ZHANG X in 2jie(Dalian Navy Academy ,Dalian 116018,China )Abstract :The in formation contest in electromagnetic space is the primary field for the tw o sides of the warfare.The vitrification of war 2field electromagnetic environment and its operation research is a urgent prob 2lem needed to be s olved.C onsidering the requirement of combat direction ,the design principle of the visualiza 2tion system of electromagnetic environment and its concrete requirement are given ,and several basic elements which can realize the visualization of electromagnetic environment are explicated 1The technology realization of the visualization of electromagnetic environment is analyzed.K ey w ords :Battlefield electromagnetic environment ;E lectromagnetic situation ;Visualization of electromagnetic environment1　引　言在电磁空间这条无形的战线上,对战场电磁环境的描述一直是制约指挥员实施准确、高效指挥的关键环节。

装备环境工程EQU IP MENT ENV I RONMENT AL ENGI N EER I N G第5卷　第1期　2008年02月战场复杂电磁环境构成分析李楠1,张雪飞2(1.通信指挥学院,武汉430010;2.东北师范大学,长春130062)摘要:阐述了战场电磁环境的基本概念,分析了战场电磁环境中人为电磁辐射、自然电磁辐射和辐射传播因素的基本构成,特别是对信息化战场电磁环境的复杂性作了进一步的分析和探讨,从而得出复杂电磁环境已成为夺取现代战争主动权的关键因素的结论,通过探索战场电磁环境的基本规律,推动战场电磁环境的建设,为更好地完成复杂电磁环境下的信息化作战与训练奠定基础。

关键词:电磁环境;电磁辐射;自然辐射;人为辐射;电磁脉冲中图分类号:O441.4;X123 文献标识码:A 文章编号:1672-9242(2008)01-0016-04收稿日期:2007-11-18作者简介:李楠(1981-),男,黑龙江宝清人,硕士研究生,主要研究军事通信装备技术。

C on s t itu t ion A n a lys is of C om p lica te d E le c t rom a gn e t ic E n v ironm e n t in B a t t le f ie ldL I N an 1,ZHAN G X ue 2fei2(municati on Conduct or College,W uhan 430010,China;2.Northeast Nor mal University,Changchun 130062,China )A b s t ra c t:The basic concep t of the battlefield electr omagnetic envir on mentwas elaborated .The basic fact ors of man -made elec 2tr omagnetic radiati on,natural electr omagnetic radiati on,and radiati on trans m issi on in battlefield envir on ment were analyzed .It wasconcluded that the comp lex electr omagnetic envir on ment had become the key fact or f or seizing active power of modern war fr om making further analysis and discussi on t o the comp lexity of infor mati on 2based battlefield electr omagnetic envir on ment .The pur pose was t o lay the f oundati on f or comp leting better the inf or mati on 2based battle and training fr om exp l oring the basic regulati ons of the battlefield elec 2tr omagnetic envir on ment and p r omoting the constructi on of the battlefield electr omagnetic envir on ment .K e y w o rd s:electr omagnetic envir on ment;electr omagnetic radiati on;natural radiati on;man 2made radiati on;electr omagneticpulse1　战场电磁环境的基本概念电磁环境通常是指存在于给定场所电磁现象的总和。

复杂电磁环境下频谱管控对策研究摘要：目前国际对于智能电磁频谱管控方法的研究尚处于起步阶段,且以地面处理为主,现有天基信息管控能力并未充分发挥。

在实际战场应用时面临着态势信息获取难、指挥信息传输难、武器装备协同难等一系列作战问题.而这些问题的源头就是未能做到对电磁频谱资源进行合理的分配与高效的利用。

综上,随着武器装备信息化程度的不断提高,传统频谱管控手段日益面临效能挑战,亟需利用卫星广域覆盖、波束指向灵活的优势,解决地面独立管控方案受地形条件及监管范围限制的问题,对装备用频进行合理调度与规划,有效保障联合作战场景下多领域、全维度信息对抗的有效性和顽存性。

关键词：复杂电磁环境；频谱管控；对策前言电磁频谱资源存在于现代作战的全空间,同时也贯穿于作战的全过程,是一种无形却十分关键的战斗力。

对一个国家及其军队来说,军事电磁频谱,尤其是卫星通信频谱的高效利用对获得信息化战争的主动权、电磁控制权具有十分重要的意义。

但电磁频谱也是一把双刃剑。

当己方装备大量密集部署时,由于装备的自主性不足,一旦各装备不对用频加以合理限制就会加剧战场的电磁频谱资源冲突,使得装备之间产生自扰和互扰。

1频谱管控概念内涵现阶段用频管理主要在战前对频谱进行静态划分,提前规划各设备的工作频点、带宽和功率等指标,虽然减少了设备间的冲突,但也带来了资源的空置浪费,还限制了设备的性能发挥,在面临强对抗下的突发干扰时难以灵活应对。

同时,未来战争中的用频设备将会向功能集成化、体积小型化、部署密集化和目标复杂化发展.传统固定频段正变得愈发拥挤,继续依靠静态分配手段势必导致内部用频冲突加剧。

面向未来强博弈密集联合作战场景的天基智能频谱管理技术,有必要以传统方案为基石,进一步向智能化发展。

具体表现为由地面独立走向星地联合、由静态分配走向实时交互、由固定方案走向因地制宜和由集中决策走向智能协同。

在星地协同方面,在强敌拒止及恶劣信息交互条件下,我方地基通信能力严重受限,导致用频调度与实际作战需求脱节,相关决策信息支持完全失效,严重影响装备正常工作的问题。

监测检测复杂电磁环境三维态势展示方法研究文丨天维讯达（北京）科技有限公司马良国家无线电监测中心检测中心张政摘要：在复杂电磁空间斗争这条无形的战线上，对电磁坏境的准确、直观描述一直是制约指挥人员实施准确、高 效指挥的关键因素，本文围绕复杂电磁环境三维可视化方法展开研究。

首先提出了混合八叉树分割方法解决了传统八 叉树不能对大规模体数据直接体绘制的问题，设计了球形规则网格体数据组织模型，通过抽象电磁环境数据模型的输 入、输出和汁算功能，构建了复杂电磁环境的通用组织汁算框架。

针对传统光线投射直接体绘制算法不能正确处理视 排体裁剪问题，提出了一种视锥体裁减修正的方法，通过绘制视锥体近、远截面与体数据包W盒的相交面，解决了由 于被视锥体裁剪而丢失数据的绘制错误问题。

研究运用等值线绘制算法、颜色映射切片绘制算法和光线投射算法三者 ffl结合的可视化方法，从不同高度和不同方向切割电磁坏境，不仅能直观感受到复杂电磁坏境的全貌，而且能观察对 作战指挥最有影响的细节信息。

关键词：电磁环境混合八叉树直接体绘制可视化0前言1基于混合八叉树的球形规则网格体数据组织伴随信息化进程的快速发展，军队使用的电磁设备数 量越来越多，现代战争所面临的电磁空间环境也日益复杂，并且呈现出多维、时变等特性。

目前复杂电磁环境三维建 模与可视化的表现大部分集中在雷达复杂电磁环境探测范 围内，系统地研究复杂电磁环境表现的文献较少。

以往的 复杂电磁环境表现多采用二维G I S平台，叠加复杂电磁 环境强度分布图的表现形式，对三维空间复杂电磁信息表 现不够形象直观，无法展现复杂电磁环境的全貌，人机交 互能力较差，电磁参数等发生改变后，无法满足实时性要 求。

以上这些不足使其无法适应现代战争的迫切需要。

对 于未来的复杂电磁环境，必须考虑在真实的环境中电磁的 作用效果，而且还必须考虑多种多样的电磁设备的作用效 果，包括多个人为干扰的结果，将其以可视的形式展现，应充分利用计算机图形硬件的高密集计算绘制能力，采用 完整表现信息的体绘制可视化方式。

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。

战场复杂电磁环境频谱管理仿真技术汤军【摘要】基于频谱管理仿真平台,介绍战场复杂电磁环境建模方法,构建基础电磁计算环境,建立台站模型以及不同传输手段的传播模型,实现系统级及设备级的仿真.对系统的抗干扰技术和电磁兼容性等进行仿真计算,实现覆盖计算、干扰分析、无线电计算及频率指配,检验系统抗干扰能力和电磁兼容能力,为科学合理地规划和使用频谱资源提供依据.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2010(040)010【总页数】4页(P46-49)【关键词】战场复杂电磁环境;频谱管理;仿真【作者】汤军【作者单位】海军司令部,通信部科研办,北京,100841【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言战场复杂电磁环境是指时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上密集重叠、功率分布参差不齐,对有益电磁活动产生重大干扰,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。

频谱管理仿真系统用于模拟生成接近实际的电磁应用背景、评估用频系统的电磁性能、对网络的抗干扰能力进行验证以及对用频系统配置结构进行优化仿真等。

1 战场复杂电磁环境模型在理论研究的基础上,结合实际应用,建立战场复杂电磁环境仿真模型。

建立接近实战的复杂电磁环境是进行频谱管理仿真计算、实验分析及验证的基础。

战场复杂电磁环境模型主要包括:基础计算环境、台站模型和传播模型等内容。

1.1 基础计算环境1.1.1 设计方法基础计算环境的主要任务是对战场复杂电磁环境的构成要素、要素间相互关系和联系,以及系统的全部功能和各要素的基本功能进行设计,按照特定作战场景构建系统级仿真环境。

基础计算环境模型设计方法如下:①明确系统需求及使用背景,掌握作战计划、作战样式、作战任务、战场环境、双方态势、参战兵力编成和武器装备、战斗进程、首长对频谱管理的指示和要求。

背景应考虑作战想定、态势变化、时间阶段和技术保证条件;其环境状态应考虑地理位置、战场界限和资源调度等,明确敌情、我情、天气和地理信息;②掌握战场频谱资源、战场电磁态势、频谱管理网系及保障力量情况,收集汇总频谱资源征用、无线电管理动员需求;③明确系统功能。

战场电磁频谱态势可视化技术综述战场电磁频谱态势可视化技术指的是通过将战场上各种电磁信号的信息以可视化的形式展示出来，帮助作战人员更好地了解和分析电磁频谱的态势。

这些电磁信号包括通信信号、雷达信号、电子对抗信号等。

战场电磁频谱态势可视化技术的发展主要有以下几个方面：
1. 电磁频谱监测系统：通过部署在战场上的传感器和探测设备，对战场上的电磁信号进行实时监测和采集。

这些设备可以捕获不同频段的信号，并将其输出为数字信号，为后续的处理和可视化提供数据源。

2. 信号处理和数据融合：通过对采集的信号进行处理和分析，提取出关键的信息，并将不同频段和不同来源的信号进行融合。

这些数据融合的技术可以将不同来源的信号进行关联，从而更好地理解电磁频谱的态势。

3. 可视化技术：将处理和融合后的数据以可视化的形式呈现出来，可以采用图表、地图、热力图等方式进行展示。

通过这种方式，作战人员可以直观地了解电磁频谱的分布、强度和变化趋势，从而做
出更加准确的判断和决策。

4. 智能分析和决策支持：结合人工智能和机器学习等技术，对电磁频谱的可视化结果进行智能分析和推理。

通过机器学习算法，可以从历史数据中发现规律，预测未来的态势，并生成相应的决策支持报告。

综上所述，战场电磁频谱态势可视化技术能够帮助作战人员更好地了解和分析电磁频谱的态势，提高指挥决策的准确性和实时性。

这是一个涉及多个学科和技术的综合性领域，将继续在军事作战中发挥重要作用。

战场复杂电磁环境视景仿真研究战场复杂电磁环境视景仿真研究0引言现代高科技战争是高技术条件下立体的、多维的战争，是现代化的武器装备、信息、技术、通信、侦察、网络、高级决策能力之间的较量。

在此条件下，人们使用了种类繁多，参数多变的电子辐射武器，导致了战场空间的电磁环境空前复杂、密集、交迭。

面对如此复杂的战场电磁环境，进行相关的数字建模和仿真，对分析战场电磁环境和加快电子战系统的研制进程，以及对电子战性能做出有效评估具有十分重要的意义。

目前战场仿真研究的热点是利用虚拟现实技术，适应多武器平台攻防对抗作战的仿真要求进行高逼真度的视景仿真，把未来数字化战场环境贴近真实地模拟再现。

战场电磁环境视景仿真是指运用计算机仿真、可视化计算、多媒体、图形图像等技术，实现复杂电磁环境条件下战场的逼真呈现，并为作战模拟、分布交互仿真等提供虚拟的战场环境。

战场电磁环境视景仿真就是以电磁辐射仿真为核心，为作战仿真系统提供环境支撑的应用系统。

1系统总体设计战场电磁环境视景仿真系统的主要功能是，通过战场电磁环境仿真系统，生成虚拟战场电磁环境，并在此基础上开展仿真实验，使其作为武器系统效能评估、电子战演练等军事仿真的参考依据。

根据战场中射频电子武器装备的布局态势，综合分析和预测不同工作频率的各辐射源在战场空间某点的频率和场强，用于生成电子侦察和电子干扰仿真计算所需的作战想定和虚拟战场电磁环境。

系统采用视景仿真形式，形象直观地显示辐射源的布局设置，获得虚拟战场复杂电磁环境的综合电子沙盘。

战场电磁环境视景仿真具备电子战驱动能力，可以从电磁辐射角度对仿真结果进行分析和推演，提供一定方案的电子战驱动能力。

同时，系统得出的相关数据，可提供策略方案判断，如：通信网络规划、雷达与干扰威力估算、测向估计、辐射源与测向台布置辅助、航路规划辅助等实际应用功能。

战场电磁环境视景仿真是多系统、多学科、多层次的交叉应用体系。

仿真系统总体设计主要由4个模块组成，分别是虚拟场景仿真、电磁模型建立、电子兵力生成和综合计算与分析。