基于信息技术的频管装备发展

基于信息技术的频管装备发展

随着信息技术的发展，高频干扰的应用越来越广泛，高频干扰管理的重要性越来越突出。因此，高频监测仪器也得到了不断发展和变化。同时,无线电新技术的发展也日新月异,尤其是频管应用技术的发展,为未来的频管装备发展提供了技术支持,频管装备的发展也对频管应用技术提出了更多的需求。频管装备主要包括频谱监测装备、频率管理装备以及频谱规划工具等。如何提高现有频管装备的工作效率,并利用先进的技术发展频管装备是目前需要考虑和研究的重点。以下就对频管装备发展所需的频管应用技术进行分析,为今后频管装备的发展提供参考建议。1系统监测、传输和分析频谱监测装备是频谱管理的主要装备之一,主要用于战场电磁频谱数据的监测、传输和分析。频谱监测装备发展所需的频管应用技术包括分布式联合监测技术、频谱传感技术以及多源信息融合技术等。1.1无裂缝监测监控现代信息化战争瞬息万变,战场电磁环境极为复杂,如何快速、准确、全面地提供战场电磁环境信息是获得“制电磁权”的关键,这就要求战场电磁频谱监测不仅能够实时、准确监测和识别需要关注的电磁信号,能够实现大范围、无缝隙监测覆盖,而且要具有组网灵活,易于全网动态调整等特点。通过分布式配置监测站,实施分布式联合监测可以很好解决以上需求。分布式联合监测以保护重点地区、重要业务为目的,在大型固定监测站无法覆盖的地区,建设若干分布站,作为大型固定监测站的延伸和补充,与大型固定监测站共同形成地区监测网,完成信号监测任务。采用分布式联合电磁频谱监测,并大力发展小型化、低成本、便携式的监测站,能够提高频谱联合监测的灵活性、伸缩性,提高重点地域、关键部位的覆盖率,提高电磁频谱监测的水平和监测测向反映速度、监测测向的精准度,更好地满足未来复杂电磁环境下的作战需求。1.2频谱传感器网络的应用,可提升监测结果的协同监测能力未来信息化战场将处于一个比较恶劣的作战环境,作战地域很可能受到地形和战事的影响,使得频谱监测系统和监测人员无法到达作战地域。另外目前频谱监测大多采用的是单站工作,多点信息共享的工作模式,站与站间除监测结果共享外,很少进行信息交换,协作监测与定位能力较弱,监测实时性较差,单个频谱监测站的监测能力以及监测范围均有限,无法满足战场电磁频谱监测无缝覆盖、协同监测与定位等要求。由于频谱传感器网络具有密集型、随机分布的特点,使其非常适合应用于恶劣战场环境中。如美国陆军近几年来连续启动了一系列研究计划,探索传感器网络在未来战争中的应用。通过部署在战场的不同种类的传感器组成的传感器网络,使士兵可迅速全面地获得战场实况信息。因此,频谱传感技术作为现代战场感知的核心技术在电磁频谱监测方面具有广阔的应用前景。1.3光谱监测精度测试对于来自频谱监测网的监测信息,要进行多层次、多方面的处理,包括对来自多个目标源数据进行检测、相关、组合和估计,以提高频谱监测的精度,把握战场电磁频谱态势。多源信息融合技术对于完成多源信息处理、提高频谱监测信息准确率具有重要作用。多源信息融合技术是20世纪70年代提出的,主要用于军事应用中。早期的融合方法研究是针对数据处理的,所以有时也把信息融合称为数据融合。利用多源信息融合技术,能够增强系统的生存能力,扩展空间覆盖范围,并改进频谱监测性能,提高频谱监测信息的准确率和可信度。2突出作用被国外普遍认可频率管理装备能够提高用频装备频率管控能力,其突出作用被世界各国普遍认可。频率管理装备发展所需的频管应用技术包括动态频谱分配技术、动态频率指配技术以及频谱数据管理技术等。2.1非授权用户用频装备的频谱共享原则动态频谱分配是根据需要接入到授权频谱的用频装备数目及其服务要求将可用频谱动态分配给一个或多个特定的用频装备。其实质是合理地利用和选择“空闲频谱”,使现有的频谱资源最大化利用,并保证分配的公平性和开销的合理性。由于授权用户,即各种用频装备的多样性,使得“空闲频谱”在时间上是动态变化的,这就决定了频谱管理装备必需采用动态的频谱分配才能通过识别“频谱空穴”来实现非授权用户用频装备与授权用户用频装备的频谱共享。具备了动态频谱分配功能的频谱管理装备,能够实现频谱管理与用频装备之间的动态管理能力,解决频谱监测数据与频谱管理之间的传输问题。因此,进一步发展具备动态频谱分配功能的频谱管理系统,实现装备频率分配的动态化、智能化是非常必要的。2.2频率指配问题随着信息技术飞速发展导致战场电磁环境变得异常复杂,无线电设备大量使用造成战场频谱空间拥挤不堪,因而解决复杂电磁环境下战场大规模网络中用频装备的频率指配问题变得极其困难。由于战场电磁环境实时变化,各种用频装备随战势投入撤出,以及用频单位动态移动等问题,产生了更加难以解决的动态频率指配问题。因此,大规模的、动态的频率指配技术已成为各国研究重点之一。动态频率指配比传统的静态频率指配具有更大的技术优势,它可以根据外界环境变化和用频装备使用情况动态的调整频率使用情况,可有效解决频谱资源的利用和管理问题,从根本上提高频率效率和通信网络的抗干扰性能。2.3健全频谱管理体系随着现代信息技术的高速发展,大量新的频谱数据逐渐产生,并且随着各种高尖端用频武器的研制装备,对频谱数据需求量逐渐增加,因此,如何管好、利用好频谱数据资源是频谱管理面临的一个非常重要的问题,逐步完善频谱数据管理尤为重要。频谱数据管理是一项基于频谱数据的采集、长期保藏、数据分发的基本工作,它主要包括数据数字化、数据集建立、数据集描述、数据集长期保藏、降低并减少数据损失的风险及提供便捷的数据访问方式,它使得频谱数据更具有准确性、科学性、及时性和权威性。通过频谱数据管理,可以进一步获取和归纳观测所得的频谱数据和信息,保护频谱数据使之避免由于技术改进和物理原因造成的损坏,并且可以提供频谱数据存储环境,为其他人员使用频谱数据、数据再分析以及培训和政策制定等提供资源,促进频谱数据的广泛应用。3对频谱规划工具的研究为满足目前和未来无线电频谱资源的使用需求,必须对频谱资源加以科学规划,因此,有必要加大对频谱规划工具的研究力度。频谱规划工具发展所需的频管应用技术包括频谱需求预测与分析技术、电磁兼容分析技术以及频谱规划生成技术等。3.1打造未雨络执法的实际操作模式随着信息化战争的需要,引发了对频谱的更大需求,未来的频谱规划更加严峻。因此,开展频谱需求预测与分析研究,全面掌握和了解未来无线电业务发展的频谱需求,才能做到未雨绸缪。如美军在进行21世纪军事准备需求论证时,就要求国防部必须对2020联合构想的频谱需求有足够的预见性,并有足够的方法来解决频谱需求问题。因此,在武器装备和新技术频谱需求论证时,根据未来多样化军事任务和用频武器装备的发展需求,分布实施陆地移动、航空移动、卫星移动、广播、无线电导航、卫星导航等业务的频谱需求预测及分析研究,优先进行重大武器装备的频谱需求预测和分析,超期把握用频趋势,做好用频规划工作,引导和支持武器装备建设用频发展。3.2电容分析技术目前大多数国家在发展新型无线电业务和进行频谱规划时,都面临与已分配、指配或正在分配、指配的其他业务使用的冲突,有的频段必须经过双边或多边协调才能使用,因此频谱规划的困难是很大的。面临无线电业务使用冲突时,一方面可以采用共用频率的方法,另一方面可以进行频率重新调整并转移到其它频段上,这些都离不开电磁兼容分析技术的支撑。因此,电磁兼容分析技术将是频谱规划研究的重点,特别是不同业务、不同系统间的电磁兼容分析理论研究。无线用频业务的电磁兼容设计就是有效利用和合理分配无线电频谱资源。其主要任务是在进行频率规划时要考虑频率间的干扰、互调干扰、发射机带外噪声和同站干扰分析,以及频率自动选择、场强覆盖预测、边界协调等,其分析工具可能涵盖无线电波传播模型和算法、干扰分析算法和信号多维分割技术等。用频业务的电磁兼容性是无线电频谱规划、无线电频率分配、指配和台站设置审批的重要步骤和依据,电磁兼容分析则是无线电频率规划和台站设置审批时技术审查中关键的环节。3.3以参数为驱动的规划程序频谱规划生成技术主要包括战场频谱资源规划技术和软件体系、规划软件的调用和融合技术、无线电波传播特性分析软件开发技术、干扰分析与协调软件开发技术以及频率共用分析软件开发技术等。美军比较重视频谱规划建设,不仅有明确和规范的操作程序,还有先进的技术和工具作支撑,主要包括美军频谱操作程序及规范分析、用频冲突处理方法、频谱规划的基本程序、相应软件功能分析等。作战人员频谱使用规划工具(WSUPT)是美军目前正在使用的频谱规划工具,通过不同行为过程的电磁频谱需求进行评估来支持规划。它对带宽内的频谱使用提供“大致的”评估,然后使用户能够动态地评估计划改变而导致用途的变化。联盟联合频谱管理规划工具(CJSMPT)是未来美军各军种更好地管理频谱使用的第二个系统,其目标是通过自动频谱规划对已知无线电发射机实施有效的频谱管理,实现频