9. Электромагнитная обстановка (эмо).
МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЭМС
9.1. Общая характеристика эмо. Ее особенности
Под ЭМО понимается совокупность излучений источников естественных, индустриальных, станционных помех и полезных сигналов в заданной области РЧР. Реальная ЭМО может быть описана (формализована) как многомерный случайный процесс, развивающийся во времени и в пространстве физических параметров и топографических координат. Компоненты этого процесса (одномерные срезы) по координатам полностью характеризуют ЭМО. Если зафиксировать точку пространства, то ЭМО необходимо описывать совокупностью случайных процессов, развивающихся только во времени с параметрами, зависящими от пространственных координат. Таким образом, процесс, характеризующий реальную помеховую ситуацию, существенно неоднородный по пространству и нестационарный. Все помехи при формировании ЭМО комбинируются друг с другом со случайными моментами и длительностями, со случайным сочетанием параметров, характеризующих каждую из них.
Характеризуя отдельные РЭС и их совокупности на локальных объектах, различают внешнюю к объекту ЭМО и внутреннюю. Естественно, такое деление условно и зависит от постановки задачи (радиоцентр, корабль самолет, космический аппарат, шкаф, блок, узел и т.д.).
Параметры внешней ЭМО обычно задаются усреднёнными характеристиками, например в виде «усреднённого фона» атмосферных и индустриальных помех. Знание внутренней ЭМО необходимо для обеспечения ЭМС на локальных объектах, при этом чем сложнее объект, тем серьёзнее должна изучаться и прогнозироваться ЭМО.
Методы оценки и прогнозирования ЭМО основываются на замене реальных источников помех и рецепторов их моделями. С их помощью путём аналитических исследований, машинного и натурного моделирования определяют требуемые характеристики ЭМО.
9.2. Анализ ЭМО
Анализ ЭМО – это нахождение условий, в которых должны функционировать конкретное РЭС и группа средств, и выработка количественных оценок по степени влияния помех на конкретное РЭС.
К числу задач анализа ЭМО относятся:
а) определение степени загрузки отдельных частотных диапазонов средствами различных радиослужб;
б) нахождение зависимостей уровней НЭМП от пространственных, частотных, временных, поляризационных соотношений;
в) составление соответствующих гистограмм распределения частот и энергетических уровней излучения передатчиков и чувствительности приёмников;
г) оценка уровней ИРП в окружающем пространстве и на объектах;
д) оценка уровней помех в проводах питания и управления;
е) расчёт зон, в пределах которых уровни конкретных помех не превышают некоторого допустимого значения и т.д.
Оценка ЭМО может быть детерминированной или вероятностной. При детерминированном подходе уровни помех, их спектральный состав и т.д. оценивают детерминированными величинами и функциями. При вероятностной оценке эти величины описывают в вероятностных категориях (плотности вероятности распределения мощностей, вероятности существования недопустимых помех и т.д.).
Задачи анализа ЭМО и анализа характеристик ЭМС очень тесно связаны между собой. ЭМО в конкретной ситуации зависит от характеристик ЭМС устройств и их элементов. С другой стороны, для определения реакции РЭС нужны характеристики помех, получаемые из анализа ЭМО.
Исследования ЭМС в конкретной группе средств основываются на результатах анализа ЭМО и параметров, влияющих на ЭМС. Анализ ЭМО позволяет выяснить, какие именно помехи действуют в конкретном случае и каковы их энергетические, спектральные и статистические характеристики.
Исследования ЭМС проводят сочетанием различных аналитических методов. Результатом является комплексная оценка ЭМС РЭС, которая может быть получена упрощёнными методами (простая логика комплексирования) или методами сложной логики.
Простая логика предполагает, что каждое из РЭС в группе можно рассматривать как функционально независящее от остальных средств. При этом снижение индивидуальных показателей качества каждого из средств в группе обусловлено только уровнями и типом действующих помех и не зависит от ухудшения индивидуальных показателей других средств.
При сложной логике учитывается то, что в общем случае отдельные средства в группе могут иметь функциональные связи друг с другом. Наличие связей приводит к тому, что воздействие помех на некоторый РП вызовет не только ухудшение его индивидуальных показателей, но и изменение качества другого средства, имеющего с ним функциональную связь.
По виду оценки ЭМС различают следующие методы: парная оценка, групповая и комплексная (рис. 9.1). При парной оценке учитывается воздействие помех, создаваемых каждым из двух средств. При большом их числе – попарное действие каждого из средств группы на каждое другое. Групповая оценка предусматривает изучение влияния группы ИП на один РП или поочерёдно на все РП группы. При комплексной оценке рассматривается влияние группы ИП на все РП, входящие в состав данной группы средств.
Комплексная оценка базируется на использовании групповой, групповая – на использовании парной, но ни групповая, ни комплексная оценки не являются простой суммой всех парных оценок.
По характеру оценки качества функционирования РЭС различают детерминированные представления и вероятностные.
По характеру оценки ЭМО выделяют детерминированные и вероятностные методы.
Возможны различные комбинации перечисленных моделей. Выбор конкретной модели определяется целью анализа, требованиями к его точности, подробностью и достоверностью исходных данных. Наиболее простые модели: простая логика, парная оценка, детерминированное описание ЭМО и оценки характера влияния. Такие модели требуют для анализа меньшего времени и объёма исходной информации, но обладают наименьшей надёжностью. Их применение целесообразно для получения предварительных оценок. Более совершенные модели требуют более детальной исходной информации и значительно сложнее.
Оценка ЭМС РЭС Комплексная
Логика комплексирования Простая Сложная
РЭС
П Г К П Г К
Вид оценки ЭМС а р о а р о
р у м р у м
н. п. п. н. п. п.
Вид Д В Д В Д В Д В Д В Д В
оценки е е е е е е е е е е е е
функционир. т р т р т р т р т р т р
РЭС е о е о е о е о е о е о
р. я р. я р. я р. я р. я р. я
т. т. т. т. т. т.
Оценка Д В
ЭМО е е
т р
е о
р. я
т.
Рис. 9.1. Классификация методов оценки ЭМС
Задачи анализа ЭМС чрезвычайно разнообразны, а потому решаются различными средствами:
- аналитические методы исследования (при наличии адекватных математических моделей изучаемых явлений);
- методы имитационного моделирования на ЭВМ;
- экспериментальные методы с измерением физических величин.
При прогнозировании ЭМС РЭС на этапе их разработки используются аналитические методы. Задачи определения реакции РЭС на воздействие сигналов и помех решаются методами имитационного моделирования и экспериментальными методами. Для определения характеристик ЭМС различных устройств целесообразнее использовать экспериментальные методы.