CN110261685A - 一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法 - Google Patents

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韩阳
赵华维
叶良丰
贾立印
张亚
宋连宁
蒋婷婷
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Abstract

本发明公开了一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，包括如下步骤，(1)建立电磁数据空间；(2)获得电磁数据空间中的电磁态势值；(3)解析电子侦察数据和空海情数据，对电子侦察数据和空海情数据进行关联融合，形成电子目标，利用电波传播模型，在电磁数据空间中获得电磁态势值；(4)对于同一电磁数据空间中的电磁态势值，计算其场强叠加和互扰，获得最终的电磁态势。本发明的有益效果是：通过在数字电磁空间中融合处理电子侦察数据和频谱监测数据，可以获得对战双方的频谱分布情况，且该方法具有较强的扩展能力，其他手段获取的频谱侦测数据也能够加入到数字电磁空间中参与融合处理，提高电磁频谱态势的精度。

Description

一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法
技术领域
本发明属于一种区域电磁频谱态势生成方法，具体涉及一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，它主要包括电磁侦察数据融合处理、电波传播计算、电波干扰等。
背景技术
区域电磁环境是指在特定的时空内，一切可能影响交战实体的电磁活动和现象的总和。电磁态势要素则是指在特定的交战时空内，所有影响电磁环境和被电磁环境所影响的事物。影响电磁环境是指造成了一定区域上的频域或能量域的变化，被电磁环境所影响是指电磁环境可能使其性能或运行方式发生改变。在内容上，电磁态势应包括辐射源目标态势、设备用频状态、电磁环境信息，以及对这些信息的分析和理解；在数据上，电磁态势应能为电子对抗、频谱管控、航路规划等指控功能提供准确的数据支撑；在形式上，电磁态势应能为指挥员提供丰富且便于理解的信息表现形式，使其更好的认清和理解区域电磁环境。区域电磁态势生成应是一个由区域电磁环境数据形成电磁态势并将其结果展现出来的过程。
辐射源目标态势是指通过被动侦察和数据融合等手段获取的交战区域内辐射源的位置、类型、敌我属性、用频参数等信息。其目的是借助多传感器融合等技术手段，对辐射源进行定位和识别，形成准确的空间位置信息、频谱特征信息、交战双方属性及所属平台等信息。其表现形式类似于传统目标态势，从空间位置、基本属性、频谱特征等方面对侦察到的辐射源进行描述和标绘。
目前现有的电磁态势主要为区域监测频谱图，未能有效处理辐射源目标态势，也未能将二者有效结合形成区域电磁频谱态势。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，它具有计算量小、精度高、扩展性好的特点。
本发明的技术方案是：一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，包括如下步骤，
(1)在地理坐标系下分别沿着经度、纬度和高度方向，按照等间隔经度、等间隔纬度和等间隔高度剖分地理数据空间，建立电磁数据空间；
(2)利用电磁频谱监测数据，使用均匀插值计算，获得电磁数据空间中的电磁态势值；
(3)解析电子侦察数据和空海情数据，对电子侦察数据和空海情数据进行关联融合，形成电子目标，利用电波传播模型，在电磁数据空间中获得电磁态势值；
(4)对于同一电磁数据空间中的电磁态势值，计算其场强叠加和互扰，获得最终的电磁态势。
所述的步骤(1)包括，在地理坐标系下分别沿着经度、纬度和高度方向，按照等间隔经度、等间隔纬度和等间隔高度剖分地理数据空间，离散网格点上的函数值表示为其中，表示经度，θ表示纬度，γ表示高度，由这些离散网格点函数值组成的数据构成电磁数据空间，其分辨率大小为每个方向上的剖分网格点数。
所述的步骤(2)包括，对于监测区域内的频谱场强监测数据，若干个频谱场强数据通过插值算法，能够得到监测区域内任意区域内的电磁场强值，具体方法为：对于监测区域内划分的每个小区域，根据划分的方式，得到该区域中心点的经纬度信息，函数F(x,y)表示该区域中心点的电平值，针对已知的n个点，其经度、纬度和电平值用(xi，yi,，ci)表示，
fi表示点(xi,yi)的电平值，并将n个点的经纬度信息和电平值信息代入到上式，用函数F(x,y)表示该点的电平值，针对已知的n个点，将n个点的经纬度信息和电平值信息代入到上式，得到一组联立的方程
上式可以化简为
其中，Qij表示任意的二次基函数，aj表示函数的系数，fi表示点(xi,yi)的电平值，转化为矩阵形式为
Fi＝Qij*aj
得到解为
aj＝Qij -1*Fi
任意一点p的值为：
f′p＝Qpj*Qij -1*Fi
至此，得到监测区域内任意一点的场强值。
所述的步骤(3)包括，采用电子侦察数据与实时空海目标关联匹配的方法，获得辐射源的位置以及辐射信息，具体方法如下：首先根据平台和辐射目标的身份、搭载关系、呼号一致性等进行关联研判，接着根据两类数据的位置变化趋势一致性，计算关联分数，当关联分数满足阈值时，进行关联关系判定，对于与空海陆平台关联的辐射源目标，采用平台位置更新电子目标经纬度，获取辐射源信息后利用辐射源的位置计算辐射源周围的电磁频谱场强。
所述的步骤(3)中获取辐射源信息后利用辐射源的位置计算辐射源周围的电磁频谱场强包括如下步骤，
1)根据辐射源的位置计算辐射源到计算点(xp,yp)的距离Rp；
2)根据辐射源类型在情报数据库中查找其天线增益数据G和最大发射功率Pt；
3)在计算点处辐射源的场强使用如下函数：
其中，L为环境衰减值。
所述的步骤(4)包括电磁数据空间融合的来源包括两部分，区域频谱监测数据和各电子目标辐射源在区域内的辐射场强，叠加两部分的值，即可获得融合后的电磁频谱场强：
其中，f″p,k为第k个电子目标辐射源的辐射场强。
本发明的有益效果是：通过在数字电磁空间中融合处理电子侦察数据和频谱监测数据，可以获得对战双方的频谱分布情况，且该方法具有较强的扩展能力，其他手段获取的频谱侦测数据也能够加入到数字电磁空间中参与融合处理，提高电磁频谱态势的精度。
附图说明
图1为电磁数据空间剖分图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，包括如下步骤：
(1)在地理坐标系下分别沿着经度、纬度和高度方向，按照等间隔经度、等间隔纬度和等间隔高度剖分地理数据空间，建立电磁数据空间；
在地理坐标系下分别沿着经度、纬度和高度方向，按照等间隔经度、等间隔纬度和等间隔高度剖分地理数据空间，如图1所示，离散网格点上的函数值表示为其中，表示经度，θ表示纬度，γ表示高度，由这些离散网格点函数值组成的数据构成电磁数据空间，其分辨率大小为每个方向上的剖分网格点数。
(2)利用电磁频谱监测数据，使用均匀插值计算，获得电磁数据空间中的电磁态势值；
对于监测区域内的频谱场强监测数据，若干个频谱场强数据通过插值算法，能够得到监测区域内任意区域内的电磁场强值。具体方法为：
对于监测区域内划分的每个小区域，根据划分的方式，得到该区域中心点的经纬度信息，函数F(x,y)表示该区域中心点的电平值，针对已知的n个点，其经度、纬度和电平值用(xi，yi,，ci)表示，
fi表示点(xi,yi)的电平值，并将n个点的经纬度信息和电平值信息代入到上式，用函数F(x,y)表示该点的电平值，针对已知的n个点，将n个点的经纬度信息和电平值信息代入到上式，得到一组联立的方程
上式可以化简为
其中，Qij表示任意的二次基函数，aj表示函数的系数，fi表示点(xi,yi)的电平值，转化为矩阵形式为
Fi＝Qij*aj
得到解为
aj＝Qij -1*Fi
任意一点p的值为：
f′p＝Qpj*Qij -1*Fi
至此，得到监测区域内任意一点的场强值，Qpj表示p点的二次基函数。
(3)解析电子侦察数据和空海情数据，对电子侦察数据和空海情数据进行关联融合，形成电子目标，利用电波传播模型，在电磁数据空间中获得电磁态势值；
通常接收到的电子侦察数据主要包括：方位、频率、脉宽、重复间隔，由于没有定位信息，因此无法定位辐射源位置。
采用电子侦察数据与实时空海目标关联匹配的方法，获得辐射源的位置以及辐射信息，具体方法如下：
首先根据平台和辐射目标的身份、搭载关系、呼号一致性进行关联研判，接着根据两类数据的位置变化趋势一致性，计算关联分数，当关联分数满足阈值时，进行关联关系判定，对于与空海陆平台关联的辐射源目标，采用平台位置更新电子目标经纬度。
获取辐射源信息后利用辐射源的位置计算辐射源周围的电磁频谱场强，具体方法为：
1)根据辐射源的位置计算辐射源到计算点(xp,yp)的距离Rp；
2)根据辐射源类型在情报数据库中查找其天线增益数据G和最大发射功率Pt；
3)在计算点处辐射源的场强使用如下函数：
其中，L为环境衰减值。
(4)对于同一电磁数据空间中的电磁态势值，计算其场强叠加和互扰，获得最终的电磁态势。
电磁数据空间融合的来源包括两部分，区域频谱监测数据和各电子目标辐射源在区域内的辐射场强，叠加两部分的值，即可获得融合后的电磁频谱场强：
其中，f″p,k为第k个电子目标辐射源的辐射场强。

Claims (6)

1.一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，其特征在于：包括如下步骤，
(1)在地理坐标系下分别沿着经度、纬度和高度方向，按照等间隔经度、等间隔纬度和等间隔高度剖分地理数据空间，建立电磁数据空间；
(2)利用电磁频谱监测数据，使用均匀插值计算，获得电磁数据空间中的电磁态势值；
(3)解析电子侦察数据和空海情数据，对电子侦察数据和空海情数据进行关联融合，形成电子目标，利用电波传播模型，在电磁数据空间中获得电磁态势值；
(4)对于同一电磁数据空间中的电磁态势值，计算其场强叠加和互扰，获得最终的电磁态势。
2.如权利要求1所述的一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，其特征在于：所述的步骤(1)包括，在地理坐标系下分别沿着经度、纬度和高度方向，按照等间隔经度、等间隔纬度和等间隔高度剖分地理数据空间，离散网格点上的函数值表示为其中，表示经度，θ表示纬度，γ表示高度，由这些离散网格点函数值组成的数据构成电磁数据空间，其分辨率大小为每个方向上的剖分网格点数。
3.如权利要求1所述的一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，其特征在于：所述的步骤(2)包括，对于监测区域内的频谱场强监测数据，若干个频谱场强数据通过插值算法，能够得到监测区域内任意区域内的电磁场强值，具体方法为：对于监测区域内划分的每个小区域，根据划分的方式，得到该区域中心点的经纬度信息，函数F(x,y)表示该区域中心点的电平值，针对已知的n个点，其经度、纬度和电平值用(xi，yi,，ci)表示，
fi表示点(xi,yi)的电平值，并将n个点的经纬度信息和电平值信息代入到上式，用函数F(x,y)表示该点的电平值，针对已知的n个点，将n个点的经纬度信息和电平值信息代入到上式，得到一组联立的方程
上式可以化简为
其中，Qij表示任意的二次基函数，aj表示函数的系数，转化为矩阵形式为
Fi＝Qij*aj
得到解为
aj＝Qij -1*Fi
任意一点p的值为：
f′p＝Qpj*Qij -1*Fi
至此，得到监测区域内任意一点的场强值。
4.如权利要求1所述的一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，其特征在于：所述的步骤(3)包括，采用电子侦察数据与实时空海目标关联匹配的方法，获得辐射源的位置以及辐射信息，具体方法如下：首先根据平台和辐射目标的身份、搭载关系、呼号一致性等进行关联研判，接着根据两类数据的位置变化趋势一致性，计算关联分数，当关联分数满足阈值时，进行关联关系判定，对于与空海陆平台关联的辐射源目标，采用平台位置更新电子目标经纬度，获取辐射源信息后利用辐射源的位置计算辐射源周围的电磁频谱场强。
5.如权利要求4所述的一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，其特征在于：所述的步骤(3)中获取辐射源信息后利用辐射源的位置计算辐射源周围的电磁频谱场强包括如下步骤，
1)根据辐射源的位置计算辐射源到计算点(xp,yp)的距离Rp；
2)根据辐射源类型在情报数据库中查找其天线增益数据G和最大发射功率Pt；
3)在计算点处辐射源的场强使用如下函数：
其中，L为环境衰减值。
6.如权利要求1所述的一种基于多源信息的区域电磁频谱态势生成方法，其特征在于：所述的步骤(4)包括电磁数据空间融合的来源包括两部分，区域频谱监测数据和各电子目标辐射源在区域内的辐射场强，叠加两部分的值，即可获得融合后的电磁频谱场强：
其中，f″p,k为第k个电子目标辐射源的辐射场强。
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