定量評估電磁環(huán)境復(fù)雜的方案

標(biāo)簽：電磁環(huán)境 電源 電磁感應(yīng) 復(fù)合信息熵

0　引言

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

采用脈沖密度描述電磁環(huán)境無論在實(shí)際應(yīng)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(qiáng)調(diào)外界高的脈沖密度對衡量系統(tǒng)的能力沒有太大的意義;(2)脈沖密度相同不能表示同樣復(fù)雜的信號環(huán)境;(3)脈沖密度本身缺乏一個(gè)公認(rèn)的可測量的定義。

頻譜占用度也不是科學(xué)的評價(jià)指標(biāo)，相等的頻譜占用度并不能表征電磁環(huán)境的復(fù)雜度相當(dāng)。

另外，電磁環(huán)境的復(fù)雜度是有針對性的。所以復(fù)雜度的定義需針對具體的應(yīng)用，考慮多種因素，以得到一個(gè)綜合的電磁環(huán)境評價(jià)指標(biāo)。

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

1　“復(fù)合信息熵”的定義

對于跳頻信號分選，我們希望復(fù)雜電磁環(huán)境的定義能夠遵循以下幾個(gè)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(huán)境越復(fù)雜;

(2)信源數(shù)目越多，電磁環(huán)境越復(fù)雜;

(3)信號的特征變化越快(如高速跳頻)，電磁環(huán)境越復(fù)雜;

(4)在信號種類數(shù)、信源數(shù)相等的情況下，各信號在時(shí)頻平面內(nèi)分布越不均勻(分布不均即頻率碰撞概率大，導(dǎo)致分選難度大)，電磁環(huán)境越復(fù)雜。

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

“復(fù)合信息熵”的定義滿足了上文中四個(gè)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(tǒng)計(jì)，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值而定，不同環(huán)境不同頻段存在的用戶是不同的。本文假設(shè)每一個(gè)時(shí)刻各類型信號均存在，即定義信號類型概率為：