定量評估電磁環境復雜的方案

標簽：電磁環境 電源 電磁感應 復合信息熵

0　引言

存在于給定場所的電磁現象的總和稱為電磁環境。電磁環境由空間、時間和頻譜三個要素組成。可以簡單的理解成電磁場現象。即環境中普遍存在的電磁感應，干擾現象。尤其是在電子對抗領域，各種干擾使電子設備工作的電磁環境非常惡劣，所以如今的各種偵察、對抗手段均必須考慮復雜的電磁環境[1,2]。但何謂復雜?業界并沒有給出一個清晰的定義和定量的評價。通常在某些領域會有一些適應本專業的一些評估指標，如雷達對抗領域的脈沖密度、通信對抗領域的頻譜占用度等。

采用脈沖密度描述電磁環境無論在實際應用中還是在理論上都存在較大的爭議[4]。爭議主要在于：(1)單純強調外界高的脈沖密度對衡量系統的能力沒有太大的意義;(2)脈沖密度相同不能表示同樣復雜的信號環境;(3)脈沖密度本身缺乏一個公認的可測量的定義。

頻譜占用度也不是科學的評價指標，相等的頻譜占用度并不能表征電磁環境的復雜度相當。

另外，電磁環境的復雜度是有針對性的。所以復雜度的定義需針對具體的應用，考慮多種因素，以得到一個綜合的電磁環境評價指標。

本文針對跳頻信號的偵察、分選，提出了“復合信息熵”的定量評估指標，該指標綜合考慮電磁環境中的信號類型數、跳頻信號數目、跳速和信道分布情況。該熵值越大，代表電磁環境復雜度越高，跳頻信號的分選工作將更加困難。

1　“復合信息熵”的定義

對于跳頻信號分選，我們希望復雜電磁環境的定義能夠遵循以下幾個原則：

(1)信號種類(如定頻、跳頻、脈沖、掃頻信號等等)越多，電磁環境越復雜;

(2)信源數目越多，電磁環境越復雜;

(3)信號的特征變化越快(如高速跳頻)，電磁環境越復雜;

(4)在信號種類數、信源數相等的情況下，各信號在時頻平面內分布越不均勻(分布不均即頻率碰撞概率大，導致分選難度大)，電磁環境越復雜。

“復合信息熵”S包含三個部分，第一部分稱為“類型熵”，表示為對信號類型描述的估計，信號類型越多，其值越大;第二部分稱為“密度熵”，觀測時段內hop數越多，熵值也就越大;第三部分反映了信號在時頻圖上的分布均勻程度，分布越不均勻，熵值越大。

“復合信息熵”的定義滿足了上文中四個原則。下面給出幾種概率的定義。

對于信號類型，某種類型信號的概率不好統計，一般根據經驗值而定，不同環境不同頻段存在的用戶是不同的。本文假設每一個時刻各類型信號均存在，即定義信號類型概率為：