[发明专利]电磁空间频谱态势构建方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种电磁空间频谱态势构建方法及系统。

背景技术

随着电磁技术和用频设备的广泛应用，海面电磁环境变得日益复杂、电磁频谱资源越来越重要，这在很大程度上体现在对电磁环境认知和全面电磁态势的需求。电磁态势覆盖了从辐射源信息融合到频谱资源调配，准确认识海面电磁环境，并在态势理解和态势展现的基础上生成全面的电磁态势，便于保障海面各类船只上多种用频设备的可靠工作。

复杂海面电磁环境下，各类信息化船只将产生的多样式、全频域、高密度、大功率的电磁辐射信号，构成时空交错、频率拥挤、功率分布不均匀的复杂电磁空间。通常这些信号是由雷达、通信、导航电子设备辐射出的，随着装备系统的发展，辐射出的信号样式多样，信号幅度也更加复杂多变，从而使得电磁环境变得日益复杂多变。

目前国内外对于电磁态势的研究主要集中在辐射源识别、雷达覆盖范围展现、电磁环境可视化、电磁环境复杂度评估等几个方面。这些技术手段大多立足于电磁态势生成中的某些关键技术的研究，如雷达覆盖范围只针对雷达用频效能进行分析，电磁环境可视化也大多以频域或覆盖范围的方式进行展示，不能充分体现电磁态势各种域上的要素与关联特征。

一篇专利号为CN 103149457 A的专利提出的空间电磁强度分布分析方法，具体为根据测试点的位置，计算该点与每一部设备之间的相对距离和相对方位，根据合成信号的公式计算测试点的时域信号，进而通过对时域信号进行傅里叶变换，获得测试点处空间合成信号的频域能量分布。此方法考虑的前提是基于信号自由空间传播，属于相对理想的传播环境，既没有针对陆地环境或者海洋环境进行修正，因此路径损耗计算上与实际传播相比出入较大，计算结果存在一定程度的不准确。

目前对于电磁空间频谱态势的可视化展现，更多采用的是基于自由空间传播模型，计算往往不够准确，误差较大。另外，现有技术更多关注的是陆地环境下电磁空间的频域能量分布，对于海面环境情况则缺少相关研究。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种电磁空间频谱态势构建方法及系统，通过选择特定的电磁信号传播模型，采用空间网格化的能量计算方式，能够精确地计算海面电磁空间的能量值，并且通过等值线进行可视化绘制，从而可以清楚地观察到海上电磁空间的能量分布。

根据上述目的，本发明提供了一种电磁空间频谱态势构建方法，其特征在于，所述方法包括：

根据设定的待观测区域，查找所述待观察区域中的无线电设备；

对所述待观测区域进行网格划分，计算每个所述无线电设备在每个网格中心的能量值；

将所述待观测区域中的所有无线电设备在每个网格中心的能量值分别地累加，得到所述待测区域中的电磁空间能量分布；

其中，计算每个所述无线电设备在每个网格中心的能量值的具体过程包括：

计算当前无线电设备到每个所述网格的网格中心的距离；

使用预设的电波传播模型，根据所述当前无线电设备的工作频率、天线高度、时间百分比以及所述距离，计算所述当前无线电设备在每个所述网格中心的场强；

根据所述场强与所述当前无线电设备的频率，计算所述当前无线电设备到每个所述网格中心的路径损耗；

根据所述当前无线电设备的发射功率、发射天线增益以及所述路径损耗，计算所述当前无线电设备在每个网格中心的能量值；

其中，所述方法还包括：

通过等高线方法将所述待测区域的电磁空间能量分布形成电磁空间频谱态势图。

其中，所述路径损耗的计算公式为：

L_b＝139.3-E+20logf

其中，E为所述当前无线电设备在每个所述网格中心的场强，f为所述当前无线电设备的工作频率。

其中，所述当前无线电设备在每个网格中心的能量值的计算公式为：

P＝P_t+G_t-L_b

其中，P_t为所述当前无线电设备的发射功率，G_t为所述当前无线电设备的发射天线增益，L_b为所述路径损耗。

其中，所述电波传播模型为国际电联ITU-R P.1546建议书。

根据本发明的另一个方面，提供一种电磁空间频谱态势构建系统，其特征在于，所述系统包括：

查找模块，用于根据设定的待观测区域，查找所述待观察区域中的无线电设备；