CN108490281B

CN108490281B - 用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法及终端设备

Info

Publication number: CN108490281B
Application number: CN201810097744.8A
Authority: CN
Inventors: 魏光辉; 万浩江; 卢新福; 潘晓东; 李伟; 郭玉冰
Original assignee: Army Engineering University of PLA
Current assignee: Army Engineering University of PLA
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2038-01-31
Also published as: CN108490281A

Abstract

本发明适用于电磁辐射效应试验与评估技术领域，提供了一种用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法及终端设备。该方法包括：确定受试装备工作频带附近的随机噪声电场强度频谱密度；获取第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值；根据所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比，确定受试装备的电磁辐射敏感类型；若受试装备为场强有效值敏感型，则根据场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型对受试装备进行效应预测；若受试装备为场强幅值敏感型，则根据场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型对受试装备进行效应预测。本发明能够实现对用频设备随机噪声电磁辐射效应的预测，且预测准确度高。

Description

用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法及终端设备

技术领域

本发明属于电磁辐射效应试验与评估技术领域，尤其涉及一种用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法及终端设备。

背景技术

随着信息技术的快速发展，用频装备不断增多，空间电磁频谱日益拥挤。大功率用频装备在正常发射工作信号的同时，不可避免地会同时发射谐波信号和杂散噪声信号，加剧了电磁环境的复杂性。由于电磁场的迭加效应，不仅有用信息会被用频装备的接收机所接收，带内单频(窄谱)电磁干扰信号、噪声信号也会同时进入接收机，导致用频装备技术指标下降甚至难以正常工作，用频装备的复杂电磁环境适应性受到了严重威胁。

大功率用频装备在正常发射工作信号的同时，不可避免地会同时发射谐波信号和杂散噪声信号，加剧了电磁环境的复杂性。通过合理选择用频装备的工作频率，能够在一定程度上避开带内单频(窄谱)电磁干扰信号。但是，电磁噪声辐射信号具有幅度、相位的随机性，其频谱分布具有连续性，已成为用频装备接收机难以回避的电磁干扰源，导致用频装备技术指标下降甚至难以正常工作，舰船、飞机等复杂平台产生互扰问题的根源往往是大功率用频装备的电磁噪声辐射。

为了评价用频装备在复杂电磁环境下的生存能力，一般可以通过实装复杂电磁环境效应试验或模拟仿真的方法进行效应评估。但是，电磁环境纷繁复杂，随机噪声信号幅度、相位随机分布，难以通过复杂电磁环境模拟与效应试验方法一一进行试验和评价。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法及终端设备，以解决目前效应评估方法难以对用频装备在复杂电磁环境下随机噪声电磁辐射干扰进行效应评估的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法，包括：

通过分析受试装备的电磁环境，确定受试装备工作频带附近预设范围内的随机噪声电场强度频谱密度；

获取第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值；其中，第一临界干扰场强值为通过对受试装备进行正弦调幅波电磁辐射效应试验确定的正弦调幅波对应的临界干扰场强值，第二临界干扰场强值为通过对受试装备进行单频连续波电磁辐射效应试验确定的单频连续波对应的临界干扰场强值；

根据所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比，确定受试装备的电磁辐射敏感类型；所述电磁辐射敏感类型包括场强有效值敏感型和场强幅值敏感型；

若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强有效值敏感型，则根据场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测；

若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强幅值敏感型，则根据场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测。

本发明实施例的第二方面提供了一种用频装备随机噪声电磁辐射效应预测装置，包括：

处理模块，用于通过分析受试装备的电磁环境，确定受试装备工作频带附近预设范围内的随机噪声电场强度频谱密度；

获取模块，用于获取第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值；其中，第一临界干扰场强值为通过对受试装备进行正弦调幅波电磁辐射效应试验确定的正弦调幅波对应的临界干扰场强值，第二临界干扰场强值为通过对受试装备进行单频连续波电磁辐射效应试验确定的单频连续波对应的临界干扰场强值；

判定模块，用于根据所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比，确定受试装备的电磁辐射敏感类型；所述电磁辐射敏感类型包括场强有效值敏感型和场强幅值敏感型；

第一预测模块，用于若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强有效值敏感型，则根据场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测；

第二预测模块，用于若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强幅值敏感型，则根据场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测。

本发明实施例的第三方面提供了一种用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值的有效值之比确定受试装备的电磁辐射敏感类型，能够准确分析出受试装备为场强有效值敏感型还是场强幅值敏感型；通过建立场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型，能够对受试装备随机噪声电磁辐射效应进行准确预测。本发明实施例从用频装备电磁辐射共性规律和效应机理出发，从理论上揭示了不同带内电磁辐射组合作用下受试装备产生阻塞效应的决定因素，基于实验室条件下获得的装备电磁辐射敏感度试验数据，建立了用频装备场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型，能够对复杂电磁环境下的用频装备进行效应评估，实现对用频设备随机噪声电磁辐射效应的预测，且预测准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法中确定受试装备的电磁辐射敏感类型的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的噪声干扰系数R_IIN的概率分布的示意图；

图4是本发明实施例提供的场强有效值敏感型用频装备的工作频率分别为40MHz、60MHz和80MHz时，不同干扰频偏下单频连续波与高斯白噪声电磁辐射的临界干扰功率测试值的示意图；

图5是本发明实施例提供的场强有效值敏感型用频装备工作频率处于70MHz±25kHz和70MHz时，单频连续波与窄带噪声电磁辐射的临界干扰功率测试值的示意图；

图6是本发明实施例提供的场强幅值敏感型用频装备的工作频率分别为40MHz、60MHz和80MHz时，不同干扰频偏下单频连续波与高斯白噪声电磁辐射的临界干扰功率测试值的示意图；

图7是本发明实施例提供的场强幅值敏感型用频装备工作频率处于70MHz±25kHz时，单频连续波与窄带噪声电磁辐射的临界干扰功率测试值的示意图；

图8是本发明实施例提供的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测装置的示意图；

图9是本发明实施例提供的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1为本发明实施例提供的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法的实现流程图，详述如下：

在S101中，通过分析受试装备的电磁环境，确定受试装备工作频带附近预设范围内的随机噪声电场强度频谱密度。

在本实施例中，分析受试装备的工作电磁环境，仿真预测或用接收天线接频谱分析仪的方式测量确定其工作频带附近的随机噪声电场强度频谱密度，通过校准建立辐射场强与频谱密度的对应关系。

在S102中，获取第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值；其中，第一临界干扰场强值为通过对受试装备进行正弦调幅波电磁辐射效应试验确定的正弦调幅波对应的临界干扰场强值，第二临界干扰场强值为通过对受试装备进行单频连续波电磁辐射效应试验确定的单频连续波对应的临界干扰场强值。

在本实施例中，可以对受试装备进行正弦调幅波电磁辐射效应试验和单频连续波电磁辐射效应试验，分别确定其临界干扰场强有效值，以便后续据此确定受试装备的多频电磁辐射敏感类型。其中，正弦调幅波电磁辐射效应试验中调幅深度可以为100％。单频连续波电磁辐射效应试验中单频连续波的频率应与正弦调幅波的载波频率相同。

在S103中，根据所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比，确定受试装备的电磁辐射敏感类型并确定场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的待定参数；所述电磁辐射敏感类型包括场强有效值敏感型和场强幅值敏感型。

在本实施例中，根据第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值的有效值之比，能够确定受试装备的电磁辐射敏感类型；并且根据第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值的有效值之比，能够确定场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的待定参数。其中，场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的建立以及待定参数的具体确定方式将在后文中详述。

作为本发明的一个实施例，如图2所示，S103可以包括：

在S201中，若所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比大于或等于第一阈值，则受试装备的电磁辐射敏感类型为场强有效值敏感型。

在S202中，若所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比小于所述第一阈值，且大于第二阈值，则受试装备的电磁辐射敏感类型为场强幅值敏感型。

优选地，第一阈值可以为0.9，第二阈值可以为0.612。此时，若第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值的有效值之比大于或等于0.9，则受试装备的电磁辐射敏感类型为场强有效值敏感型。若第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值的有效值之比小于0.9，且大于0.612，则受试装备的电磁辐射敏感类型为场强幅值敏感型。

下面对本实施例中受试装备电磁辐射敏感类型的判别原理进行具体说明。

设正弦调幅连续波电磁辐射场强：

E_Ω＝A(1+mcosΩt)cosωt (1)

其中，m为调幅深度，0≤m≤1；Ω为调幅信号角频率，ω为载波角频率。正弦调幅连续波电磁辐射场强对应的峰值场强为：

利用三角函数公式对式(2)进行展开，则：

显然，式(3)所示调幅信号是由3个频率不同的单频辐射信号迭加构成的，其场强的有效值为：

单频连续波E＝Bcosωt对应的峰值场强E_p＝B，而场强的有效值

若正弦调幅连续波的辐射场强有效值与单频连续波辐射场强有效值相同，则峰值场强的关系为：

若受试装备的阻塞效应对干扰场强幅值敏感，则调幅连续波辐射的临界干扰场强有效值应该是单频连续波辐射临界干扰场强有效值的

倍。

为提高试验结果的区分度，取调制深度m＝1，则调幅连续波辐射的临界干扰场强有效值应该是单频连续波辐射临界干扰场强有效值的0.612倍；反之，受试装备的阻塞效应对干扰场强有效值敏感，调幅连续波辐射的临界干扰场强有效值应该与单频连续波辐射临界干扰场强有效值基本相同。

在S104中，若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强有效值敏感型，则根据场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测。

在本实施例中，建立了场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型，用于对场强有效值敏感型的受试装备进行随机噪声电磁辐射效应的预测。

作为本发明的一个实施例，所述场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型为：

R_IN＝∫E²(f)df/E_i0 ²(f) (6)

其中，R_IN为场强有效值敏感型对应的噪声干扰系数，若R_IN≥1，则受试装备的工作性能受到干扰信号影响，若R_IN<1，则受试装备的工作性能不受干扰信号影响；E(f)为随机噪声电场强度频谱密度函数；E_i0(f)为受试装备在带内单频电磁辐射作用下的临界干扰场强。

下面对场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的建立原理及过程进一步进行说明。

随机噪声电磁辐射干扰与带内多频电磁辐射干扰既有共同点，又有很大的差异。相同的是随机噪声可以看作无限多个频率连续分布的单频电磁辐射信号的集合，不同的是随机噪声信号幅度、相位随机分布，不能像多频连续波信号那样通过矢量迭加确定干扰信号的振幅和相位，难以直接利用带内多频电磁辐射效应模型评价噪声电磁辐射对用频装备的阻塞干扰效应。但是，噪声、带内多频电磁辐射对用频装备的干扰机理是相同的，以带内多频电磁辐射效应模型为基础，借助噪声分布的统计规律，建立用频装备噪声电磁辐射效应模型是可行的。

大多数用频装备都具有很强的选频特性，对工作频带内的电磁辐射比较敏感，而对带外电磁辐射相对钝感。由于噪声电磁辐射相对于单频(窄带)电磁辐射强度较弱，频率远离用频装备工作频带的随机噪声电磁辐射对用频装备产生阻塞干扰的贡献微乎其微。所以，在建立随机噪声电磁辐射对用频装备阻塞干扰效应模型时，仅考虑频率分量落在用频装备工作频带附近的随机噪声电磁辐射对受试装备产生的影响即可。

首先来看场强有效值敏感型对应的带内多频电磁辐射效应预测模型为：

其中，R_IS为线性不良多频干扰系数，若R_IS≥1，则受试装备的工作性能受到干扰信号影响，若R_IS<1，则受试装备的工作性能不受干扰信号影响；E_j0为受试装备在第j个单频干扰信号辐射下的临界干扰场强；E_j为第j个单频干扰信号的场强。

进入受试装备接收机中的随机噪声频率遍布于接收机的整个工作频带内，但是受试装备会对不同频点的信号进行不同程度的放大、衰减，单频敏感度曲线反映的就是受试装备对不同频率信号的选择情况。由场强有效值敏感型对应的带内多频电磁辐射效应预测模型式(7)可知，对于场强有效值敏感型受试装备来说，若受试装备在带内单频电磁辐射作用下的临界干扰场强为E_i0(f)，外界辐射场强E_i、频率为f_i的单频连续波带内干扰信号对受试装备多频干扰系数的贡献为E_i ²/E_i0 ²。

若随机噪声电场强度频谱密度函数为E(f)，则频率处于f～f+df频段的噪声电磁辐射对场强有效值敏感型对应的噪声干扰系数R_IN的贡献为E²(f)df/E_i0 ²(f)。

考虑到场强有效值敏感型用频装备的多频干扰系数与辐射场强的加权平方成正比，也即与受试装备接收功率的加权值成正比，多频干扰系数求和与不同频率干扰分量的位相没有关系，因此可以得到噪声电磁辐射对场强有效值敏感型用频设备的干扰系数R_IN如式(6)所示，即得到场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型。

在S105中，若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强幅值敏感型，则根据场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测。

在本实施例中，建立了场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型，用于对场强幅值敏感型的受试装备进行随机噪声电磁辐射效应的预测。

本发明实施例通过第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值的有效值之比确定受试装备的电磁辐射敏感类型，能够准确分析出受试装备为场强有效值敏感型还是场强幅值敏感型；通过建立场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型，能够对受试装备随机噪声电磁辐射效应进行准确预测。本发明实施例从用频装备电磁辐射共性规律和效应机理出发，从理论上揭示了不同带内电磁辐射组合作用下受试装备产生阻塞效应的决定因素，基于实验室条件下获得的装备电磁辐射敏感度试验数据，建立了用频装备场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型，能够对复杂电磁环境下的用频装备进行效应评估，实现对用频设备随机噪声电磁辐射效应的预测，且预测准确度高。

作为本发明的一个实施例，所述场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型为：

其中，R_ⅡN为场强幅值敏感型对应的噪声干扰系数，若R_ⅡN≥1，则受试装备的工作性能受到干扰信号影响，若R_ⅡN<1，则受试装备的工作性能不受干扰信号影响；G(f)为噪声电磁辐射的功率谱有效值；P_i0(f)为临界干扰场强E_i0(f)对应的天线接收功率有效值；x_α为干扰因子α对应的标准正态分布参量值；U_n为归一化场强临界值。

作为本发明的一个实施例，所述场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的计算过程具体为：

根据随机噪声电场强度频谱密度函数，得到随机噪声随时间变化的概率密度函数为：

其中，E(f)为随机噪声电场强度频谱密度函数，

为随机噪声电场强度幅值频谱密度在频点f处的方差；

根据随机噪声随时间变化的概率密度函数，得到噪声干扰系数R_ⅡN服从均值为0，方差为σ^*2的高斯分布的概率密度函数式：

其中，S_II为效应指数，σ^*2为所有频点归一化幅值方差之和，

根据噪声干扰系数R_ⅡN的概率密度函数式，以及所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比确定干扰因子α，并根据干扰因子α确定对应的标准正态分布参量值x_α；

根据噪声干扰系数R_ⅡN的概率密度函数式和标准正态分布参量值x_α得到如式(8)所示的场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型。

下面对场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的计算过程进一步进行说明。

首先来分析场强幅值敏感型对应的带内多频电磁辐射效应预测模型。

定义连续波信号在一个周期内电平值超过受试装备临界干扰电平值的时间与信号周期的比值为干扰因子，记为α。将受试装备电磁干扰信号电平与相应频率的单频临界干扰信号电平幅值之比称为归一化电平值。以受试装备正弦调幅波电磁辐射效应试验与单频连续波电磁辐射效应试验的试验数据为依据，分别对正弦调幅波和单频连续波临界干扰信号场强瞬时值进行归一化，使两者同时满足归一化电平值超过某一临界值(即归一化场强临界值)的比例相同，可以求得正弦调幅波与单频连续波临界干扰场强的有效值之比E_ame/E_sine所对应的信号归一化场强临界值U_n和干扰因子α的值，如表1所示。

表1 E_ame/E_sine对应的归一化场强临界值和干扰因子

对干扰场强幅值敏感型受试装备，首先根据正弦调幅波与单频连续波临界干扰场强的有效值之比，查表1确定干扰因子α的值；然后对带内多频干扰场强瞬时值进行归一化，由周期内干扰电平幅值超过U_α的比例达到α，求出带内多频干扰电平U_α的值，则场强幅值敏感型对应的带内多频电磁辐射效应预测模型为：

对信号处理电路动态范围不足导致的电磁辐射阻塞效应，当R_ⅡS≥1时，受试装备受到有效干扰，技术性能降低或不能正常工作；R_ⅡS<1时，受试装备工作性能不受影响。

在场强幅值敏感型对应的带内多频电磁辐射效应预测模型的基础上，分析场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型。

由于随机噪声的幅值、相位都是随机变化的，用频装备带内各频点的噪声场强幅值不能直接叠加，给场强幅值敏感型用频装备随机噪声电磁辐射效应建模带来了很大的困难。然而，由场强幅值敏感型对应的带内多频电磁辐射效应预测模型可知：对场强幅值敏感型用频装备造成干扰，不仅需要干扰场强的幅值达到一定的临界值，而且要求在一定的时间内瞬时幅值超过临界值的时刻占一定的比例α，即干扰因子α达到表1的要求。因此，可以从随机噪声的统计特性的角度建立场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型。

幅值、相位随机分布并符合统计规律是噪声的基本属性，在工程实践中大多数的随机噪声都属于高斯噪声。高斯随机噪声在任意时刻的幅值都服从高斯分布，相位服从[0，2π]的均匀分布。从统计规律看，随机噪声的频谱分布是稳定的，但从时间分布规律看，特定频率区间的噪声幅值仍然服从高斯分布。

若随机噪声电场强度频谱密度函数为E(f)，则其随时间变化的概率密度函数如式(9)所示。

依据场强幅值敏感型对应的带内多频电磁辐射效应预测模型，频率处于f～f+df频段的噪声电磁辐射对受试装备多频干扰系数的贡献取决于其归一化电场强度幅值E(f)df/E_i0(f)，归一化幅值E^*(f)＝E(f)/E_i0(f)服从均值为0、方差为

的高斯分布，其概率密度函数为：

对受试用频装备来说，随机噪声干扰可以看作无限多个单频(窄带)干扰的共同作用。将带内所有频点(f～f+df)的幅值进行归一化后，则每个频点的归一化幅值都服从均值为0、方差为

的高斯分布。而场强幅值敏感型对应的噪声干扰系数R_IIN为所有频点的归一化幅值之和，根据概率分布的定理，有限个相互独立的服从高斯分布的随机变量的线性组合仍然服从高斯分布。故场强幅值敏感型对应的噪声干扰系数R_IIN服从均值为0、方差为σ^*2的高斯分布，场强幅值敏感型对应的噪声干扰系数R_IIN的概率密度函数式如式(10)所示。

一般用频谱分析仪配合天线测试噪声电磁辐射的功率谱有效值为G(f)，若与受试装备单频临界干扰场强E_i0(f)对应的天线接收功率有效值为P_i0(f)，则

P_i0(f)＝E_i0 ²(f)/(2R)，

对

进行离散化处理：

根据场强幅值敏感型对应的噪声干扰系数R_IIN的概率密度函数式(10)、受试装备正弦调幅波与单频连续波临界干扰场强有效值之比确定的干扰因子α，由P(|R_II|>U_α)＝α求出干扰系数R_IIN的上α/2分位点的值U_α，如图3所示。查正态分布表可以得到上α/2分位点对应的标准正态分布参量值x_α，则：

为方便使用，表1中列出了干扰因子α对应的标准正态分布参量值x_α。根据受试装备正弦调幅波与单频连续波临界干扰场强有效值之比确定的U_n，得到如式(8)所示的场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型。

在本发明实施例中，分别对建立的场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型进行了试验验证。

为验证式(6)所示的场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的实用性和准确性，选择某型CPTCM(互补模式映射网格编码调制)超短波通信电台为受试装备，其正弦调幅波(调幅深度100％)和单频连续波(与调幅波载波频率相同)电磁辐射临界干扰场强有效值之比为0.964，该装备属于场强有效值敏感型用频装备。

当受试电台工作频率分别取40MHz、60MHz和80MHz时，不同干扰频偏下单频连续波与高斯白噪声电磁辐射的临界干扰功率测试值如图4所示。图4(a)中受试电台工作频率为40MHz；图4(b)中受试电台工作频率为60MHz；图4(c)中受试电台工作频率为80MHz。频谱分析仪的分辨率带宽RBW设为470Hz，高斯白噪声信号在50kHz带宽内进行采样，得到1001个采样值l_i(单位dBm，i＝1,2,3,…,1001)，则每个采样值对应的功率谱密度为：(50kHz/1000)l_i/RBW＝5l_i/47。

利用插值法对带内单频连续波临界干扰功率曲线进行插值，得到相对应的1001个频点的临界干扰功率值。这样将受试装备带内无限个频点近似为1001个不同频率的信号，则由式(6)可知高斯白噪声电磁辐射作用下场强有效值敏感型受试装备的干扰系数为：

根据试验数据，按式(15)计算受试电台在高斯白噪声电磁辐射作用下出现临界干扰时的干扰系数，计算结果如表2所示。

为检验噪声分布类型变化时，式(6)所示的场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的准确性，将噪声发生源输出的高斯白噪声经中心频率70MHz、带宽约30kHz、带内插入损耗小于4dB的晶体滤波器后送入功率放大器激励干扰发射天线，使受试电台工作频率分别处于70MHz±25kHz和70MHz，窄带噪声干扰主要位于电台工作频率的下、上边带和中心左右，单频连续波与窄带噪声电磁辐射的临界干扰功率测试值如图5所示。图5(a)中受试电台工作频率为69.975MHz；图5(b)中受试电台工作频率为70.000MHz；图5(c)中受试电台工作频率为70.025MHz。按式(15)计算的干扰系数如表2所示。

表2噪声电磁辐射作用下受试电台临界干扰系数

由表2的试验结果可以看出：尽管电台的工作频率不同，噪声分布类型不同，但是依据场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型式(6)得到的干扰系数都稍大于1，且预测误差均小于1dB，能够满足效应预测对准确度的要求，试验验证了场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的准确性。

选择某型调频超短波电台作为受试对象，进行场强幅值敏感型用频装备噪声电磁辐射效应试验验证。受试电台调幅波与单频连续波电磁辐射临界干扰场强有效值之比E_ame/E_sine＝0.721。查表1可知，该电台的归一化场强值U_n＝0.993，干扰因子α＝7.49％，对应的标准正态分布参量值x_α＝1.78。

当受试电台工作频率f_s分别取40MHz、50MHz和60MHz时，不同干扰频偏Δf＝f_i-f_s下单频连续波与高斯白噪声电磁辐射的临界干扰平均功率测试值如图6所示。图6(a)中受试电台工作频率为40MHz；图6(b)中受试电台工作频率为60MHz；图6(c)中受试电台工作频率为80MHz。噪声信号在30kHz带宽内进行采样，分辨率带宽取100Hz，得到1001个采样点l_i(单位dBm，i＝1,2,3,…,1001)，则高斯白噪声的功率谱密度为：G(f_i)＝l_i/100(单位dBm/Hz)。

由于在30kHz的采样带宽内均匀采样1001点，故频点间隔Δf_i＝30Hz，利用插值法对带内单频连续波临界干扰功率曲线进行插值，得到相对应的1001个频点的临界干扰功率有效值。根据场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型即式(8)计算受试装备的噪声干扰系数R_ⅡN：

将测试数据代入式(16)，计算得到受试电台工作频率f_s分别取40MHz、50MHz和60MHz时的噪声干扰系数分别为1.074、1.044和1.086。

为检验噪声分布类型变化时电磁辐射效应模型的准确性，将噪声发生源输出的高斯白噪声经中心频率70MHz、带宽约30kHz、带内插入损耗小于4dB的晶体滤波器后送入功率放大器激励干扰发射天线，使受试电台工作频率分别处于70MHz±25kHz进行效应试验，单频连续波与窄带噪声电磁辐射的临界干扰功率测试值如图7所示。图7(a)中受试电台工作频率为69.975MHz；图7(b)中受试电台工作频率为70.025MHz。为了便于对比，相同试验条件下高斯白噪声电磁辐射的临界干扰功率值在图中一并给出。按式(16)计算电台工作频率取69.975、70.025MHz时的窄带高斯噪声干扰系数分别为1.270、1.182，对应的高斯白噪声干扰系数分别为1.250和1.240。

上述七组受试电台带内噪声电磁辐射干扰试验，既有高斯白噪声，又有窄带高斯噪声带内电磁辐射干扰，但各组试验确定的干扰系数都大于1且预测误差均小于2dB，验证了场强幅值敏感型用频装备噪声电磁辐射效应模型的准确性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上文实施例所述的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法，图8示出了本发明实施例提供的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测装置的示意图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

参照图8，该装置包括处理模块81、获取模块82、判定模块83、第一预测模块84和第二预测模块85。

处理模块81，用于通过分析受试装备的电磁环境，确定受试装备工作频带附近预设范围内的随机噪声电场强度频谱密度。

获取模块82，用于获取第一临界干扰场强值和第二临界干扰场强值；其中，第一临界干扰场强值为通过对受试装备进行正弦调幅波电磁辐射效应试验确定的正弦调幅波对应的临界干扰场强值，第二临界干扰场强值为通过对受试装备进行单频连续波电磁辐射效应试验确定的单频连续波对应的临界干扰场强值。

判定模块83，用于根据所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比，确定受试装备的电磁辐射敏感类型；所述电磁辐射敏感类型包括场强有效值敏感型和场强幅值敏感型。

第一预测模块84，用于若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强有效值敏感型，则根据场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测。

第二预测模块85，用于若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强幅值敏感型，则根据场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测。

优选地，所述判定模块83用于：

若所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比大于或等于第一阈值，则受试装备的电磁辐射敏感类型为场强有效值敏感型；

若所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比小于所述第一阈值，且大于第二阈值，则受试装备的电磁辐射敏感类型为场强幅值敏感型。

优选地，所述场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型为：

R_IN＝∫E²(f)df/E_i0 ²(f)

优选地，所述场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型为：

优选地，所述场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的计算过程具体为：

其中，E(f)为随机噪声电场强度频谱密度函数，

为随机噪声电场强度幅值频谱密度在频点f处的方差；

根据随机噪声随时间变化的概率密度函数，得到噪声干扰系数R_ⅡN服从均值为0、方差为σ^*2的高斯分布的概率密度函数式：

根据噪声干扰系数R_ⅡN的概率密度函数式和标准正态分布参量值x_α得到所述场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型。

图9是本发明一实施例提供的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备的示意图。如图9所示，该实施例的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9包括：处理器90、存储器91以及存储在所述存储器91中并可在所述处理器90上运行的计算机程序92，例如用频装备随机噪声电磁辐射效应预测程序。所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各个用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至105。或者，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图8所示模块81至85的功能。

示例性的，所述计算机程序92可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器91中，并由所述处理器90执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序92在所述用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9中的执行过程。例如，所述计算机程序92可以被分割成处理模块、获取模块、判定模块、第一预测模块和第二预测模块，各模块具体功能如下：

所述用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备可包括，但不仅限于，处理器90、存储器91。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9的示例，并不构成对用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线、显示器等。

所称处理器90可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器91可以是所述用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9的内部存储单元，例如用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9的硬盘或内存。所述存储器91也可以是所述用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9的外部存储设备，例如所述用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器91还可以既包括所述用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储所述计算机程序以及所述用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法，其特征在于，包括：

若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强幅值敏感型，则根据场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测；

所述场强有效值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型为：

R_IN＝∫E²(f)df/E_i0 ²(f)

其中，R_IN为场强有效值敏感型对应的噪声干扰系数，若R_IN≥1，则受试装备的工作性能受到干扰信号影响，若R_IN<1，则受试装备的工作性能不受干扰信号影响；E(f)为随机噪声电场强度频谱密度函数；E_i0(f)为受试装备在带内单频电磁辐射作用下的临界干扰场强；

所述场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型为：

其中，R_ⅡN为场强幅值敏感型对应的噪声干扰系数，若R_ⅡN≥1，则受试装备的工作性能受到干扰信号影响，若R_ⅡN<1，则受试装备的工作性能不受干扰信号影响；G(f)为噪声电磁辐射的功率谱有效值；P_i0(f)为临界干扰场强E_i0(f)对应的天线接收功率有效值；x_α为干扰因子α对应的标准正态分布参量值；U_n为归一化场强临界值；U_α为带内多频干扰电平值；Δf为频点间隔。

2.如权利要求1所述的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法，其特征在于，所述根据所述第一临界干扰场强值和所述第二临界干扰场强值的有效值之比，确定受试装备的电磁辐射敏感类型包括：

3.如权利要求1所述的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测方法，其特征在于，所述场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型的计算过程具体为：

其中，E(f)为随机噪声电场强度频谱密度函数，

为随机噪声电场强度幅值频谱密度在频点f处的方差；

4.一种用频装备随机噪声电磁辐射效应预测装置，其特征在于，包括：

第二预测模块，用于若受试装备的电磁辐射敏感类型为场强幅值敏感型，则根据场强幅值敏感型对应的随机噪声电磁辐射效应预测模型和随机噪声电场强度频谱密度对受试装备进行效应预测；

R_IN＝∫E²(f)df/E_i0 ²(f)

5.如权利要求4所述的用频装备随机噪声电磁辐射效应预测装置，其特征在于，所述判定模块用于：

6.一种用频装备随机噪声电磁辐射效应预测终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤。