一种空间电磁兼容性优化评估系统

技术领域

本发明涉及领域，具体的是一种空间电磁兼容性优化评估系统。

背景技术

电磁兼容性(EMC，即Electromagnetic Compatibility)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性(ElectromagneticSusceptibility，即EMS)。

过去在军事领域之外，对于电磁兼容性的研究并不严谨，而且大多数设备制造商并不关心电磁兼容性问题。但随着使用更低信号电压的现代数字设备的时钟频率迅速增高，电磁兼容性问题变得越来越重要。特别是随着电子通信技术的飞速发展，各种各样的武器装备应用到战场中，越来越多的频谱空间被占用，导致设备经常工作在复杂的电磁环境中。因此，电磁兼容性已成为衡量各种电子产品性能的重要指标。因此，亟需一种空间电磁兼容性优化评估系统，以满足战场信息化的需求。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种空间电磁兼容性优化评估系统，该系统基于电子信息系统间的干扰余量计算，突出任意空间范围内的电磁兼容性评价，并且给出了优化调整空间电磁兼容性的具体方法，为空间电磁活动筹划提供技术支持。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种空间电磁兼容性优化评估系统，包括电磁特征计算模块、系统间电磁兼容性评估模块、空间电磁兼容性评价模块、系统工作优化模块和空间电磁兼容评价输出模块；

电磁特征计算模块用于计算空间内电磁活动特征，空间内电磁活动特征包括环境辐射和用频设备参数及状态，电磁特征计算模块具体包括空域因子计算单元、时域因子计算单元、频域因子计算单元和能域因子计算单元；

系统间电磁兼容性评估模块用干扰余量IM衡量系统间电磁兼容性，计算任意一对敏感设备与干扰源之间的干扰余量，即干扰源的干扰有效功率与敏感设备敏感度门限的差值，系统间电磁兼容性评估模块包括接收响应计算单元、发射功率计算单元和干扰余量计算单元；

空间电磁兼容性评价模块充分考虑多个干扰源、耦合通道和敏感设备同时并存的各种情况，每次选取来源于不同系统的干扰源和敏感设备，进行综合分析，建立时频变化的空间电磁兼容性评价模型，空间电磁兼容性评价模块包括空域综合干扰余量计算单元、时域综合干扰余量计算单元和频域综合干扰余量计算单元；

系统工作优化模块用于调整系统参数，便于重新计算时域因子、空域因子、频域因子和能域因子，系统工作优化模块包括系统空间参数调整单元、系统时间参数调整单元、系统频率参数调整单元和系统功率参数调整单元；

空间电磁兼容评价输出模块用于输出空间电磁兼容评价结果，空间电磁兼容评价输出模块包括时频点电磁兼容性评价单元、时段电磁兼容性评价单元和频段电磁兼容性评价单元。

优选地，空域因子计算单元在用频装备和辐射源连线方向上，通过计算发射天线增益和接收天线增益的乘积来确定空域因子，空域因子计算如下：

式(1)中，G

优选地，时域因子计算单元在时间轴上，根据用频装备和环境中辐射源的工作时间段的重叠情况，来计算确定时域因子，时域因子计算如下：

式(2)中，t

优选地，频域因子计算单元在频率轴上，根据用频装备和环境中辐射源的工作频段的重叠情况，来计算确定频域因子，频域因子计算如下：

Δf

f

f

式(3)-(6)中，U(X)为阶跃函数，△f

优选地，能域因子计算单元中通过电磁能域因子表征干扰辐射能量大小，电磁能域因子与辐射功率和各种损耗有关，电磁能域因子可表示为：

式(7)中，P

优选地，干扰余量IM计算如下：

IM(f,t,d,p)＝P

P

式(8)-(9)中，f是频率因子，t是时间因子，d是空域因子，p是能域因子，P

在式(8)中，当P

优选地，空间电磁兼容性评价模型如下：

式(10)中，n为整个空间内所有辐射装备的数量；P

空间电磁兼容评价模型是在所有响应频率点和时间段上的积分表达，表达式如下：

优选地，系统工作优化模块根据空间电磁兼容性评价模块的评价结果调整系统参数，当式(11)干扰余量IM>0时，重新计算时域因子、空域因子、频域因子和能域因子式，进而计算系统间电磁干扰余量，直至得出空间电磁兼容性，若IM<0，则停止，否则继续调整系统参数。

本发明的有益效果：

本发明针对任意空间范围内的电磁活动情况，综合评估电磁兼容性，包括时频点电磁兼容性、时段电磁兼容性和频段电磁兼容性。从空间内电磁活动特征计算入手，建立时域、空域、频域和能域因子计算公式，进而分析任意对电子信息系统间的干扰余量，为评估空间电磁兼容性提供中间变量，综合得出时频点空间电磁兼容性评价结果和时频段空间电磁兼容性评价结果，并且给出系统参数调整方法，使得空间电磁兼容性达到要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明空间电磁兼容性评估优化方法流程图；

图2是本发明辐射源与用频装备工作时段关系示意图；

图3是本发明用频装备和辐射源的方位关系示意图；

图4是本发明辐射源信号带宽与用频装备接收机带宽重合程度示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种空间电磁兼容性优化评估系统，包括电磁特征计算模块、系统间电磁兼容性评估模块、空间电磁兼容性评价模块、系统工作优化模块和空间电磁兼容评价输出模块；

电磁特征计算模块用于计算空间内电磁活动特征，空间内电磁活动特征包括环境辐射和用频设备参数及状态，电磁特征计算模块具体包括空域因子计算单元、时域因子计算单元、频域因子计算单元和能域因子计算单元；

系统间电磁兼容性评估模块用干扰余量IM衡量系统间电磁兼容性，计算任意一对敏感设备与干扰源之间的干扰余量，即干扰源的干扰有效功率与敏感设备敏感度门限的差值，系统间电磁兼容性评估模块包括接收响应计算单元、发射功率计算单元和干扰余量计算单元；

空间电磁兼容性评价模块充分考虑多个干扰源、耦合通道和敏感设备同时并存的各种情况，每次选取来源于不同系统的干扰源和敏感设备，进行综合分析，建立时频变化的空间电磁兼容性评价模型，空间电磁兼容性评价模块包括空域综合干扰余量计算单元、时域综合干扰余量计算单元和频域综合干扰余量计算单元；

系统工作优化模块用于调整系统参数，便于重新计算时域因子、空域因子、频域因子和能域因子，系统工作优化模块包括系统空间参数调整单元、系统时间参数调整单元、系统频率参数调整单元和系统功率参数调整单元；

空间电磁兼容评价输出模块用于输出空间电磁兼容评价结果，空间电磁兼容评价输出模块包括时频点电磁兼容性评价单元、时段电磁兼容性评价单元和频段电磁兼容性评价单元。

如图2所示，给出用频装备和辐射源的方位及天线指向关系，空域因子计算单元在用频装备和辐射源连线方向上通过计算发射天线增益和接收天线增益的乘积来确定空域因子，空域因子计算如下：

式(1)中，G

如图3所示，给出用频装备和环境中辐射源的工作时段关系，时域因子计算单元在时间轴上根据用频装备和环境中辐射源的工作时间段的重叠情况，来计算确定时域因子，时域因子计算如下：

式(2)中，t

如图4所示，给出了辐射源信号带宽与用频装备接收机带宽重合程度，频域因子计算单元在频率轴上根据用频装备和环境中辐射源的工作频段的重叠情况，来计算确定频域因子，频域因子计算如下：

Δf

f

f

式(3)-(6)中，U(X)为阶跃函数，△f

能域因子计算单元中通过电磁能域因子表征干扰辐射能量大小，电磁能域因子与辐射功率和各种损耗有关，电磁能域因子可表示为：

式(7)中，P

干扰余量IM计算如下：

IM(f,t,d,p)＝P

P

式(8)-(9)中，f是频率因子，t是时间因子，d是空域因子，p是能域因子，P

在式(8)中，当P

空间电磁兼容性评价模型如下：

式(10)中，n为整个空间内所有辐射装备的数量；P

空间电磁兼容评价模型是在所有响应频率点和时间段上的积分表达，表达式如下：

系统工作优化模块根据空间电磁兼容性评价模块的评价结果调整系统参数，当式(11)干扰余量IM>0时，重新计算时域因子、空域因子、频域因子和能域因子式，进而计算系统间电磁干扰余量，直至得出空间电磁兼容性，若IM<0，则停止，否则继续调整系统参数。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。