基于广义S变换的电磁环境复杂度评估理论与方法研究

Complexity evaluation is an important way to anti-electromagnetic interference, but scientific choice and extract parameter is the key problem of it. The traditional complexity evaluation parameter of electromagnetic environment is calculated independently through Fourier transform. The integrality and relationship of evaluation parameters were neglected in these researches. .In this project, a new idea is proposed to evaluate complexity of electromagnetic environment based on generalized S-transform. The main research contents are as follows: Firstly, based on the principle generalized S-transform, analytic expression of time complexity, frequency complexity and energy complexity is derived simultaneously in the S-transform time-frequency domain, and the relationships between of them are analyzed. The inner rules and features of complex electromagnetic environment could be shown in the results. Secondly, a kind of self-adaption complexity evaluation model will be built by using of the time-frequency characteristic parameter. Its aim function and approximation algorithm are determined when the joint parameter and the degree of electromagnetic environment is uniquely exists. Finally, a novel evaluation method is proposed based on generalized S-transform. With the study of this project, the performance anti-interference of electronic systems in complex application environment can be improved, and the advanced methodology based on generalized S-transform for complex electromagnetic environment is provided.

电磁环境复杂度评估是应对电磁干扰的重要手段，而评估参数的科学选择和提取是正确评估的关键。现有电磁环境复杂度评估参数提取主要以傅里叶变换为基础，实现了评估参数的分立提取，但缺乏对评估参数的整体性和关联性研究。本项目拟以广义S变换联合时频参数提取为切入点，研究时域占用度、频率占用度和能量占用度等复杂电磁环境评估关键参数同步提取方法，探索各评估参数之间的内在关联特性；阐明整体评估参数与电磁环境复杂度之间的关系，从而建立基于整体参数的复杂电磁环境自适应评估模型。在确保整体参数与电磁环境复杂度等级存在且唯一的前提下，求解评估模型的目标函数，并给出最优逼近算法。最终提出基于广义S变换的电磁环境复杂度评估方法。本项目的研究可为电子信息系统在复杂电磁环境下的应用提供参考依据，具有重要的科学研究意义和实际应用价值。

随着现代通信技术的不断进步和发展，电磁信号变得日益密集，可利用的频谱资源越来越少。信息化战争中，交战双方大量使用电子信息装备，不仅数量庞大、种类繁多、制式复杂，而且覆盖频带范围宽、发射功率大。在激烈对抗条件下产生的多类型、全频谱、高密度的电磁辐射信号，造成电磁信号在时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠。战场电磁环境日益复杂，使得战场感知、指挥控制、支援保障以及信息化装备作战效能下降。电磁环境复杂度评估是应对电磁干扰的重要手段，而评估参数的科学选择和提取是正确评估的关键。.针对电磁环境的定性和定量分级问题，提出了一种基于S变换与PNN网络的电磁环境复杂度评估方法。首先，利用S变换对时频特性的高分辨能力，在二维时频域内同步地提取时域占用度、频域占用度和能量占用度指标，实现了评估参数的联合提取。其次，在评价指标方面，增加三个对系统影响较大的频率重合度、调制方式类型和背景噪声强度评估指标，根据评估对象性能的下降程度，构建评估模型。对评估系统模型采用自适应PNN神经网络方法进行训练，将训练好的网络用于评估系统软件。该方法能有效实现时频参数的联合提取，有效解决专家系统对经验知识的依赖性问题，有针对性地对评估对象的武器性能给予了准确、快速的评价。针对复杂电磁环境电磁干扰复杂度定性与定量评估问题，提出了一种基于快速S变换时频空间模型的复杂度评估方法。利用快速S变换方法同步提取时域占用度、频域占用度和能量占用度等评估指标，给出了具体计算方法。在此基础上建立基于快速S变换时频空间评估模型，将时域、频域和能量域三维向量的F范数和均方根作为电磁环境主观复杂度和客观复杂度评估指标，克服了传统电磁干扰复杂度评估独立参数定级的局限性。仿真结果表明，采用该模型能有效同步提取时频及能量评估特征参数，时频空间评估模型能精确反映整体电磁干扰特征；实验测试结果验证了所提评估方的正确性。.本项目的研究可为电子信息系统在复杂电磁环境下的应用提供参考依据，具有重要的科学研究意义和实际应用价值。