电磁频谱管理（共8篇）
电磁频谱管理 篇1
现代战争是陆、海、空、天、电磁“五维一体”的联合作战,战场处在广阔的电磁环境之中,无线电频率已经成为影响战争全局的不可或缺的重要战略、战术资源和力量,电磁频谱资源的不足就意味着军队总体作战效能的降低,部队有效履行使命任务的能力将受到负面影响,因此频谱资源短缺就如同战略能源储备(如石油)匮乏一样,代价是极其巨大的。由于意识到这点,美军电磁频谱管理很早就起步了,他们制定和发布了一系列电磁频谱管理政策和计划,并且建立了完善的电磁频谱管理体系,同时不断加大对战场频谱管理的深入研究,积极探索认知领域的电磁频谱管控机制,为美军有效的管理和使用电磁频谱资源,取得战场电磁优势提供了有力的保障。
1 美军电磁频谱领域的管理体制
1.1 美军电磁频谱管理的指导思想
美军的电磁频谱管理是以军事行动需求为指导,着眼于为国防部的工作提供最大的总体利益,为实现对有限电磁频谱的有效利用而采取的一系列措施。电磁频谱的管理应当是在熟悉作战部队需求并对这些需求做出快速响应的基础上进行的,并且应当与主要的政策制定机构保持紧密联系,以使电磁频谱管理的问题能够受到充分的关注。在与其他国家机构和商业客户共享有限的电磁频谱资源的同时,应确保不能对国防部的工作造成影响,并使国防部由于资源共享而造成的频谱损失风险降至最低[1]。
1.2 美军电磁频谱管理的体系结构
基于这个指导思想,美军对其内部的无线电管理机构进行优化配置、资源整合,经过海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争等几次局部战争的洗礼后,逐步形成了一套科学高效的电磁频谱管理体系。美军从统帅部到野战师都设有专门的频谱管理机构,从国防部、联合参谋部到各军兵种,建立了一整套完整的联合战役频谱管理体系,形成了成熟的管理机制。目前,美军频谱管理的高层领导机构是参谋长联席会议、军事通信电子委员会和联合频谱管理小组。在参谋长联席会议的领导下,通信电子委员会和联合频谱管理小组负责陆、海、空军的频谱分配、调整、检查和使用,而隶属于联合频谱管理小组的联合频谱中心则负责频谱规划和业务研究,为高层领导机构的频谱管理提供技术支持。国防部、各军种到各军种一级司令部都设有相应级别的频谱管理机构。各主要作战方向均设有战区频谱管理机构,战区频谱管理机构与国家频谱管理机构平行,如果在频谱使用过程中发生冲突,战区频谱管理机构可以直接与国家频谱管理机构协调解决。
按照美军的频谱管理规程,在由两个军种以上组成的所有海外司令部中,其频谱管理由各军种组成的最高联合指挥部负责,参谋长联席会议给予指导。此外,参谋长联席会议主席和负责通信电子的助理国防部长还对国防部电磁兼容中心、陆军和空军的频谱管理中心等给予直接的政策指导,从而保证了对无线电频率的协调管理。美军驻外部队的频谱管理都在最高司令部的控制之下。在联合司令部里,联合参谋长实施政策指导,海外指挥员对分司令部实施战区指导。战区指挥员通过联合参谋在战区内控制频谱使用[2]。
2 美军电磁频谱管理的现实状况
电磁频谱管理是对电磁频谱资源实施科学的划分、规划、分配和指配,使其能够得到合理、有效的利用。为在21世纪信息作战中获得频谱优势,美军加强电磁频谱管理体系建设,创新电磁频谱管理理念,完善电磁频谱管理方式,同时着眼未来、深化改革,积极探索军事电磁频谱管理的发展方向。
2.1 美军电磁频谱管理的顶层设计
早在2004年8月,美国五角大楼就出台了《电磁频谱管理和使用政策》,重新修订了电磁频谱管理和使用方面的相关政策。2007年,美国参谋长联席会议出版了名为“联合出版物3-13.1,电子战”条令,明确了有关负责保护己方频谱应用及破坏敌方频谱应用组织的职责,随后美国国防部又陆续颁发了一系列文件,如《国防部指令4650.1无线电频谱的管理和使用》、《陆军野战条令PM24-2频谱管理》、《海军作战指令2400.1无线电频谱管理》、《空军指令33-188无线电频谱管理》等[3]。这些政策法规将电磁频谱管理定义为在操作、设计和管理过程中对电磁频谱运用的计划、协调和管理活动,其目的是使依赖电磁频谱工作的设备和系统在预定的环境工作时不会造成或遭受不确定的影响。
2.2 美军电磁频谱管理的底层运作
从近几场现代局部战争可以看出,电磁频谱管理贯穿于作战的全过程,对战斗的成败起着举足轻重的作用。美军频谱管理的最终目标是建立全球电磁频谱信息系统,实现从传感器到射手的实时无冲突频谱接入,频谱管理向全域管理、动态管理、网络化管理、智能化管理的方向发展。图1是美军频谱管理典型实施流程示意图。美军电磁频谱管理设置了四个实现环节:信息获取、分析决策、管理控制及应用服务[4,5,6,7]。
(1) 信息获取。
建立全方位、大纵深、立体化的频谱感知网络,时时掌握电子信息装备的用频情况,进行战场态势评估,掌握相对于敌人的优势信息,制定完善的频谱管理和使用计划。
(2) 分析决策。
构建分布式、智能化频谱信息处理决策网络,根据形势变化做出快速响应,快速分析,不拘泥于战前制定的方案,灵活机动地处置战场上出现的未曾预料的复杂情况,实时掌握战场主动。
(3) 管理控制,即实现频谱的动态分配。
要按照网络的优先级、在用设备、设备间隔、转发需求、转发使用限制等原则进行分配。
(4) 应用服务,即频谱有效接入。
为战场各类装备提供有效频谱接入,使装备之间电磁兼容良好,同时还可以根据敌情决定所用装备及所用频率,达到频谱的最高效率使用和频谱按需接入。
2.3 美军电磁频谱管理的计划构想
在美国国防部2006年发布的一份电磁频谱管理的战略性计划中就大力倡导开发新技术,并呼吁国内和国际论坛积极支持国防部的频谱需求,旨在实现四个特定的目标:改进频谱管理并改善电磁频谱环境;通过技术革新来最大限度地使用频谱;提高频谱和电磁环境效应感知能力,从而引起用户和决策者的注意并使他们意识到应该从何处着手研究;在全国和国际频谱论坛上提倡并保护国防部的频谱需求[8]。
提出这一计划的很大一部分原因是美军认为在现代战争中,各种传感器、信息传输与处理技术的应用使各种军事行动更加依赖于电磁频谱,进而使现代战争的战场电磁环境变得更加复杂,电子战的应用已逐渐渗透到现代战争的每一角落,成为国防力量的重要组成部分,其目的就在于保证并维持己方部队有效地控制和使用电磁频谱,并通过破坏、欺骗等手段阻止敌方使用电磁频谱。
另外,美军还先后制定了《2010年全频谱作战构想》、《2010年联合频谱构想》以及与之相配套的《21世纪联合频谱使用和管理》,为美军电磁频谱管理工作的有效开展提供了参考依据,并指明了发展方向。
3 美军电磁频谱管理的理论研究和发展趋势
3.1 战场频谱管理(BSM)
近年来,美军利用科技优势,通过主导电磁频谱开发利用技术,制定有利于其武器装备发展的国际标准和规则,同时,积极开展战场频谱管理领域的深入研究,着眼提高通信电子系统整体抗干扰能力,摸索出一套战场频谱管理(Battlefield Spectrum Management,BSM)机制。
BSM的主要任务是系统规划作战过程中需要使用的频段,然后分配给各个作战单位,并加以科学的管理和协调,以保证所有用频设备充分发挥其自身功能,从而获得最大的战斗力。所描述的范围包含管理战场频谱使用的所有程序,并且支持和控制这些系统的管理过程不是局限于提供频率指配、解决碰撞和研究开发设备,它也包括有理有据地建议司令官减少其部队电磁信号的特征。协调是实现有效频谱管理的关键之一,通过与上级、下级和友邻的直接协调,频谱管理人员能减少或克服来自友邻部队的干扰。
美军战场频谱管理的具体操作分为师(Division)、军(Corps)、军以上单位(Echelons Above Corps,EAC)三级。每一级的通信主管在频谱管理方面对司令负责。在师、军和EAC里,经特别训练的通信科人员完成BSM功能。频谱管理人员与上级、下级、友邻以及其他科室协调,完成如下四种基本的频谱管理功能:频谱分配;数据库维护;干扰消除;频谱信号特征评估[9,10]。
3.2 提高频谱利用率的技术研究
单从提高频谱利用率的角度入手,美军就开发了多种成熟有效的技术,这些技术要么通过限定信号的传播区域来增加用户数以实现空间复用,要么利用信号间传播方式和传播地点的不同来实现相同频谱在同一地区的同时使用,以达到频谱复用的目的。如基于信号传播控制的频谱复用技术包括定向天线和组网技术等;利用信号间差异的频谱复用技术有扩展频谱、信号极化和智能天线技术等[11]。
值得注意的是,美国国防部高级计划局(DARPA)未来通信计划的重点内容之一是采用动态频谱接入(Dynamic Spectrum Access,DSA)技术,该技术在有的文献中也称伺机频谱接入技术或灵活频谱接入技术,具体的定义为在接入频谱的过程中,其发射参数(包括频率、信道、带宽、发射功率、调制方式、编码方式以及接入方法等)没有预先设定,而是可以根据需要随时选择和动态变换的接入技术[12]。该技术重点解决以下三个方面的问题:实时电磁环境感知能力;可重配置波形;完善的动态频谱管理和维护策略。动态频谱接入的一个具体范例就是自动频率选择 (Automatic Frequency Selection,AFS)技术,主要应用于现代车载无线电设备、数字式增强型无线电通讯(Digital Enhanced Cordless Telecommunications,DECT)系统以及工作于5 GHz的IEEE 802.11h无线局域网设备等。
3.3 电磁频谱管理的理论延伸
现在,美军正试图将认知无线电引入到电磁频谱管理的范畴当中,他们提出了下一代无线通信(XG)项目,用以研制和开发频谱捷变无线电台(Spectrum Agile Radios),该无线电台可在使用法规的范围内,动态自适应变化的无线环境,此项研究采用的就是认知无线电技术。从信号处理的角度出发,认知无线电是一个智能无线电通信系统,能够感知外界环境,并使用人工智能技术从环境中学习,通过实时改变某些操作参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等),使其内部状态适应接收到的无线电信号的统计特性变化,从而达到在任何时间、任何地点实现高可靠性通信、有效利用频谱资源的目的[13]。
认知无线电的网络结构有三种类型:集中式、分布式和集中+分布式。它通过频谱自适应技术来实现动态频谱分配,相关技术包括频谱检测技术、自适应频谱资源分配技术以及复合自适应数据传输技术等。
军用认知无线电就是认知无线电在军事上的应用,是一种能够感知当前军事无线环境,并通过对环境的理解和学习,实时调整它的内部配置,以适应外部战场环境变化的无线电。
采用认知环的形式来理解军用认知无线电的认知能力,如图2所示。在认知环中,频谱感知模块实时监测战场电磁环境的变化,通过频谱特征提取为频谱策略决策提供依据,而在决策过程中还综合了频谱管理中心分配的频谱资源、业务需求等信息,在频谱策略库中选择最佳方案,并予以实施。另外,认知中还包含频谱本地认知与频谱网络认知。每一部认知无线电台均具有频谱本地认知能力,将这些信息传递到网络频谱管理中心,就可以完成对各个区域、各个时间段的频谱认知。
认知无线电展现了一种全新的频谱管理模式,它将自身与外部环境完全匹配,和其他很多技术高度综合,已越来越广泛的被人们接受,而将战场环境感知、通信、指控综合在一起的军用认知无线电,必将引领军事电磁频谱管理的新一轮革新。
4 结 语
美国海军上将托马斯·穆勒曾预言:“如果发生第三次世界大战,获胜者必将是最善于运用电磁频谱的一方。”由此可见,迅速掌控未来战争电磁领域的主导权,是关系到国防和军队建设长远发展的重要环节之一,已经成为信息时代各国维护自身安全的战略性任务。中国军队经过多年发展,已形成相当规模的电磁频谱管理体系,目前正向“综合一体化”方向发展,逐渐把单个或多个作战平台上的不同种类、不同型号、不同频段、不同用途的频谱管理装备与多种作战手段有机地组成一个整体,提高其自动化水平,完善电磁频谱管理能力。但是不难看出,我军开展的很多频管工作都是模仿型、探索型、贯彻型的管理行为,针对性、时效性不强,尤其对复杂电磁环境的频谱管理更是难度大、经验少,相对于美军而言仍有不小差距,因此,我军必须高度重视和加大这方面的研发力度,真正把握住“需要管什么,应该怎么管”这一核心问题。
摘要：在未来战场上,电磁领域对抗异常激烈,频谱资源供求矛盾也日渐突出,战场电磁态势将十分复杂,因此,实施对电磁频谱资源科学有效的管理,夺取战场制电磁权,对打赢信息化条件下的高科技战争起着至关重要的作用。从美军电磁频谱管理体制、政策构想、发展趋势等方面,介绍了美军电磁频谱管理的基本情况,为我军频谱管理体系的完善与发展提供了参考依据。
关键词：美军,频谱管理,BSM,认知无线电
珍惜频谱资源，保护电磁环境 篇2
界无线电日”（World Radio Day）。无线电频谱资源及其良好的电磁环境是各种无线电业务顺利开展的基础和保障。为了提高全社会对无线电频谱资源重要性认识，倡导大家自觉遵守无线电管理法规，维护空中电波秩序，工业和信息化部无线电管理局（国家无线电办公室）把今年纪念活动的主题定为：珍惜频谱资源，保护电磁环境。
设立世界无线电日的倡议，是由联合国教科文组织于2012年提出的，旨在提高人们对无线电重要性的认识，鼓励决策者通过无线电、广播提供信息，并加强改善广播电台之间的联系网络及国际合作。随后，联合国大会通过决议把每年的2月13日（1946年2月13日，联合国电台成立）定为“世界无线电日”（World Radio Day）。
今天，人类的生活越来越离不开无线电，对讲机、手机、Wi-Fi、蓝牙、4G、物联网、卫星导航、汽车雷达……越来越多的无线电应用正在悄悄地改变着我们的生活。在广电、通信、铁路、交通、航空、航天、气象、渔业、科学研究、抢险救灾、新闻媒体以及公安、武警、军队等各部门、各行业中，无线电技术也在发挥着越来越重要的作用。
开展无线电业务，离不开无线电频谱资源。无线电频谱资源和土地资源、水流资源、矿藏资源等一样，是宝贵的国家自然资源。《中华人民共和国物权法》第五十条规定：“无线电频谱资源属于国家所有”。这一条款从法律的角度明确了无线电频谱作为国家资源的属性。虽然无线电频谱资源看不见、摸不着，但就像建造高楼大厦需要土地资源，发展工业需要矿物资源，人类生存需要水资源一样，各种无线电业务的开展必须有频谱资源的支撑，对此人们应该加倍珍惜和科学利用有限的无线电频谱资源。而要保证各种无线电业务的顺畅运行，也离不开良好的空中电磁环境。
如果不依法设置无线电台站和使用无线电频率，就会扰乱空中电波秩序，造成相互干扰、引发事故。只有保持电磁环境的和谐、有序，各种无线电业务才能顺利开展，合法电台和用户的权益才能得到保障。多年来，我国各级无线电管理机构工作者积极进取，开拓创新，科学管理无线电频率，有效维护了空中电波秩序，保证了丰富多彩的无线电业务顺利开展和运行。
电磁频谱管理 篇3
1 研究思路
电磁频谱管理课程围绕频谱管理设置教学内容,按照“瞄准目标,优化内容,夯实基础,突出实新”的原则,对比较完善和成熟的教学内容,在保证其理论体系的基础上,根据专业建设和培养目标,侧重内容的精选、完善和更新;对较零散的教学内容,则需要提高理论起点,建立比较完善的理论体系。通过本课程的学习,学生应形成比较全面和合理的知识结构,为将来胜任频谱管理工作和进一步提高专业技能与业务素质筑牢基础。
电磁频谱管理是一个完整、系统、复杂和开放的体系结构。本课程理论教学内容主要分为频谱管理基础、系统内电磁兼容分析、系统间电磁兼容分析、无线电监测测向与定位、频管新技术等五个部分。我们将频谱管理基础、电磁兼容分析、无线电监测测向与定位等定位为“急需型”知识,是从事频管工作必须具备的专业基础知识,而频管新技术则定位为“前瞻型”知识,是目前频管技术领域的研究热点。教学时,这两类知识并列存在,打好这两类知识基础尤为重要。
电磁兼容性(EMC,即Electromagnetic Compatibility)是指电气、电子设备或系统在其电磁环境中符合要求能正常运行,并且不对其环境中的任何设备或系统产生无法忍受的电磁骚扰的能力。①EMC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。因此,EMC包括频谱共用、干扰灵敏度、系统装置、电磁环境等四个方面的问题,也即是不同的无线电系统间存在频谱共用问题,接收机等电子设备对干扰的灵敏度问题,无线电系统间的相互影响以及电磁环境的影响。本课程中所研究的是EMC中的频谱共用和干扰灵敏度,主要内容包括系统内电磁干扰及防护、收发信机结构和系统间电磁兼容分析,对可能受到或产生的干扰进行预测、分析和评估,围绕无线电台站间的用频兼容性以及电磁隔离性,针对如何合理地利用无线电频谱进行研究。
2 研究内容
频谱管理的目的是实现多种系统或业务之间的共存,最大限度地提高频谱利用率,而电磁兼容分析是保证各种系统或业务相互兼容的主要技术手段。在现代和未来战争中如何加强电磁兼容性分析,避免相互干扰,保障战场环境下军事通信运用的有效性,已成为己方战斗力生成的关键因素。电磁兼容主要分为系统内电磁兼容和系统间电磁兼容,其中,电磁干扰及防护是系统内电磁兼容的主要内容,干扰预测和分析是系统间电磁兼容的核心内容。
2.1 系统内电磁兼容
在实际教学过程中,我们将系统内电磁兼容分成电磁干扰及防护、收发信机结构和电波传播基础三个部分。需要注意的是,本内容中的电波传播基础与“天线与电波传播”课程中的电波传播部分应有所区别。后者侧重基本理论的讲解,而前者则紧扣频谱管理中的“预测”应用展开分析。
电磁干扰及防护首先给出电磁兼容的基本概念,分析了电磁干扰三要素中的干扰源、耦合途径和敏感设备,强调干扰源的类型、特点和性质。通过对电磁干扰传播与耦合机理的分析,以传导干扰和辐射干扰为例,说明了典型的干扰途径以及电磁干扰的抑制措施。②我们以干扰三要素为模型,构建系统内电磁兼容预测分析的数学模型,在定性分析的基础上对干扰状况进行定量计算,使学生能够理解电磁兼容特性与要求之间的相关性。
收发信机结构中首先围绕着射频系统中的噪声系数和非线性失真两个很重要的指标展开,讨论射频电路中噪声的来源、大小和度量方法,以及器件的非线性特性及其对系统的影响,并重点分析它们对接收机灵敏度和动态范围的影响。以GSM为例,从系统的角度介绍收发信机几种常用的方案,明确了其结构组成,同时对接收和发射的技术指标进行分析,意在让学生对系统特性和整机性能有较全面的了解。
电波传播基础中围绕各种电波传播方式的特性,讨论各种传播方式下的场强计算方法,分析各种常用传播模型及应用。通过这部分内容的教学,使学生能够掌握电波传播损耗计算,并能够将其应用于系统间电磁兼容分析,本部分内容的学习紧紧围绕电磁频谱管理中的“干扰预测”应用展开分析,注重解决实际问题。
2.2 系统间电磁兼容
系统间电磁兼容是指给定系统与它运行所处的电磁环境或与其他系统间的电磁兼容性。无论是频率划分、规划、分配和指配,还是设备检测、无线电台站管理、无线电监测和台站监督检查等,电磁频谱管理的目的是实现多种业务和系统之间的相互兼容,提高频谱的利用率。而其主要技术手段就是系统间电磁兼容分析,判断无线电设备、系统或台站之间是否相互兼容是围绕着允许干扰电平和实际干扰电平这两个关键技术指标参数的计算而展开的。
开展无线电设备或系统间电磁兼容分析包括两方面的含义:一是计算拟设无线电设备对已设无线电设备的干扰;二是要计算已设无线电设备对拟设无线电设备的干扰。无线电台站间的干扰,主要包括同频干扰、邻频干扰、互调干扰、阻塞干扰和带外干扰等。以固定无线电台站之间的干扰为例,对系统间电磁兼容性进行分析或预测分析,课程中我们围绕着发射系统和接收系统展开分析。为了分析方便,我们认为,发射系统包括发射机和发射天线,接收系统由接收机和接收天线组成,发射系统对接收系统的干扰,就是发射机发出的电磁波经发射天线辐射出去后,经空间电波传播,通过接收天线传送给接收机而产生的干扰。从最简单的“发射系统—接收系统”对入手,采用逐对分析的方式,建立系统间电磁干扰预测模型。同时,在逐对分析的过程中,按照分级预测的原理,将预测模型分成四个等级,包括快筛选、幅度筛选、干扰余量修正、详细预测等。以理论计算为指导,借助计算机仿真和实验室测试,对前面预测模型的结果进行修正,同时可以对仿真参数的选取进行相应的调整。③
2.3 教学方法
本课程中我们采用案例教学法,结合电磁频谱监测与识别实验室资源,把实际工作中的真实情景加以典型化处理,形成供学生思考分析的案例,适时引入,通过独立研究和相互讨论的方式,来提高学生分析问题和解决问题的能力。强调以学促教,因学论教。
在案例教学中,老师必须搜集、整理合适的案例,对案例中所涉及的相关知识应有较深刻的认识。学生拿到案例后,先要进行消化,然后查阅各种必要的资料,主动对理论知识进行理解。他还要经过缜密思考,提出解决问题的方案,这一步应视为能力上的升华。案例分析不能够只停留在表面,深入透彻的讨论分析才是至关重要的,老师应设法引导学生围绕案例展开讨论,方式多样化,可以利用仿真和实验,使学生感到形象逼真,从而大大提高教学效果。同时,老师要根据不同学生的不同理解补充新的教学内容,双向的教学形式对老师也提出了更高的要求。
以地面固定无线电台站为例,我们分同频干扰、邻频干扰和互调干扰三种情况来分别说明电磁兼容性的应用。在实际教学过程中,需要进行进行设计和布置。围绕案例,将这三种情况分组,引导每组成员对各自的课题展开分析和讨论,提出相应的解决方案。根据案例中提供的参数,以电磁兼容分析方法为依据,利用实验室现有的高性能仪器设备与软件相结合,构建复杂电磁环境模拟系统,满足教学的需求。各种信号的设计与合成由实验计算机完成,任意信号发生器将设计文件转化为实际复杂波形。整个过程中,学生自主学习,教师参与指导,转变“学跟教走”的思维定势,注重教师指导与学生主动学习相结合、书本知识与实践经验相结合、课内学习与课外拓展相结合。
3 结束语
电磁兼容分析是电磁频谱管理课程的核心内容之一,打好这类知识基础,有助于学生形成更加优化的知识结构,对于胜任频谱管理技术工作尤为重要。在教学中,以促进教学效果的提升为指向,按照从严治教治学的原则,遵循教学规律,讲究教学方法,鼓励学生参与教学进程,取得良好的教学效果。
摘要：本文围绕电磁频谱管理课程中的电磁兼容部分进行了分析,重点说明了系统内电磁兼容和系统间电磁兼容,强调以学促教,因学论教。采用案例式教学法,适时引入合适的实际工程应用案例,本着从严治教治学的原则,遵循教学规律,讲究方法运用,以促进教学效果提升为指向。因学定教,鼓励学生参与教学进程,取得良好的教学效果。
关键词：频谱管理,电磁兼容,案例式教学
注释
1马力.《电磁兼容技术》教学方法探讨[J].洛阳师范学院学报,2012.31(11):42-44.
2王培章,钱祖平等.电磁兼容技术[M].人民邮电出版社,2011.
电磁频谱管理 篇4
1 研究思路及内容
作为一门交叉学科, 电磁频谱管理课程内容涉及的知识面广, 基本原理比较抽象, 含有大量繁琐的公式和论证, 而其应用却具有很强的工程实践性。它要求学生具有扎实的理论基础知识, 还应具有一定的知识背景, 这使得学生在理解和掌握该课程时有一定的难度。传统教学模式是以教师讲和学生听为主, 枯燥的理论使得学生听得筋疲力尽, 索然无味, 进而失去了学习兴趣, 教学效果较差。本着“学为主体、能力为本、面向应用”的教学理念, 以增强学生的学习兴趣, 调动学生的学习积极性, 培养学生的自主学习能力为目标, 课程组结合科研工作的经验对教学法的多样化进行改革研究, 以便取得良好的教学效果。
紧贴频谱管理岗位实际人才培养需求, 深入探讨和研究电磁频谱使用、管控和服务有关的教学问题, 着眼于教学法的创新与实践, 强化教师与学生的互动互学, 深入开展案例式教学①研究。将教师的角色定位于“引导”, 重点放在讲授内容的重点、难点以及方法, 留给学生自主发挥的自由空间。将理论与需要解决的任务相结合, 通过学生的努力来掌握解决问题和自主学习的能力, 形成全面合理的知识结构, 初步具备贯穿于频谱使用、管控和服务等各个环节的专业技能和业务素质, 为将来胜任频谱管理工作筑牢基础。
2 案例式教学法的应用
案例式教学法是一种以案例为基础、互动式的新型教学方式, 它通过具体教育情景的描述来引导学生讨论特殊情景。案例式教学是为教学法目标服务的, 与相应的理论知识有直接的联系, 学生和教师之间通过观点的互动交流, 达到启示理论和开拓思维的目的。
2.1 案例准备
教学中使用案例, 需要经过细致的准备。首先, 要有明确的实施计划, 包括特定的教学对象、明确的教学目的、追求的教学效果。其次, 要有科学的教学设计, 符合教学标准, 要有创新和特色。案例来源于实践, 教师不能虚构而作, 主观臆测。最后, 要使用典型的案例, 并提前布置和指导学生阅读。无线电台站间电磁兼容分析是本课程的重点内容之一, 该部分的教学就非常适合采用案例式教学方法。电磁兼容分析②主要是围绕无线电设备或系统之间相互影响展开的, 判断其是否兼容, 有两个关键技术指标, 即允许干扰电平和实际干扰电平。在本课程中, 无线电干扰是指无线电台站间的相互干扰, 一般包括同频干扰、邻频干扰、互调干扰、阻塞干扰和带外干扰等。下面我们以某地面固定台站为例, 在互调干扰这种情况下, 分析无线电台站间的用频兼容性。
首先, 由教师对案例场景和条件进行描述, 给出两固定陆地台站和电波传播环境的相关参数;进而, 引导学生综合运用系统间电磁兼容分析所涉及的各种方法和原理, 针对互调干扰这种情况进行准备, 并借助其他手段, 分析两台站间的用频兼容性;最后, 对学生进行分组, 将参与本次案例的学生分成4组, 每组成员4人, 分别进行发射机互调干扰和接收机互调干扰的案例讨论, 班里其他学生进行辅助配合, 质疑。各组学生需要了解案例的内容, 查找必要的资料, 进行相应的思考、验证和整理, 进而提出解决办法, 每个小组准备的方式不同, 表达不同意见的机会就多些, 学生对案例的理解也会更深刻。学生在进行案例准备的过程中, 教师需要提醒台站间电磁兼容分析的方法, 该方法主要包括:理论计算、计算机仿真、实验室测试和现场测试等四类。
2.2 案例实施
案例实施也即案例讨论, 是整个过程的中心环节, 教师应设法布置特殊场景配合案例的说明, 引导学生紧紧围绕案例展开讨论, 充分调动学生的主动性, 其方式可以是全班一起讨论, 也可以划分成不同小组讨论。
电磁频谱管理, 其目的就是实现多种业务或系统之间的共存, 而电磁兼容分析是保证各种业务或系统相互兼容的主要技术手段, ③电磁兼容分析的主要工作是确定设备或系统的允许干扰电平, 并比较实际干扰电平和允许干扰电平的大小。以发射机互调干扰的影响为例, 为确保两台站之间的用频兼容性, 需要确定两台站间所需要的距离间隔。在本案例讨论中, 各小组派出代表, 发表本小组对于案例的分析和处理意见, 发言时间严格控制在20分钟之内, 发言完毕, 本小组成员需要接受其他学生提出的问题并做出相应解释。此时的发言和讨论是用来拓宽和深化学生对案例的理解程度。期间, 教师可以针对比较集中的问题和处理方式, 组织重点讨论。如此, 可以将注意力引导到方案的合理解决上来。
根据台站的发射参数、接收参数以及传输参数, 有的小组利用相关的公式, 进行相应的理论计算, 得出固定无线电台站之间的干扰结果;有的小组采用计算机仿真, 通过仿真软件来实现台站之间的用频兼容性分析;还有的小组进行实验室模拟测试, 利用仪器仪表产生干扰源, 加载到被测设备上, 从而找到干扰指标。另外, 在教师的帮助下, 利用实际设备现场试验从而验证系统的性能。通过不同的方法, 可以得出结论, 随着台站间距离间隔的变化, 实际的干扰电平也在改变, 两台站的兼容性发生变化。
2.3 案例总结
在讨论完成之后, 教师应留出一定的时间让学生进行思考和总结。每个小组以书面形式提交总结报告, 可以是总结规律和经验, 也可以是获取这种知识和经验的方式。同时, 教师也要进行归纳总结, 做出综合评价。比如说, 针对案例中的主要问题做出强调, 加深学生对知识点的把握;对不够深入、不够确切的地方, 做出重点讲解, 引起学生的重视。通过案例, 学员既能巩固理论知识, 又能提升工程实践能力, 实现理论和实践的良好对接。案例式教学不应是单一的“教”, 而应该注重教师和学生、学生和学生之间彼此互动的“学”, 充分考虑“学”的过程中学生可能采取的行动, 以及对“学”的过程的整体设计和控制。
3 关于案例式教学法的思考
本门课程中重点探索并实践的教学法包括案例式、辩论式和探究式。案例式教学生动具体、直观易学, 能够有效调动学生的主动性, 实现教学相长。本课程中部分重点内容符合案例式教学的条件, 结合实验室资源, 紧贴频管技术工作的需求。在实际教学过程中, 以下几个方面需要思考。
(1) 案例的“精挑细选”。在教学中使用案例, 需要“精挑细选”, 既要符合一定的教学需求, 又要具有典型性、真实性、针对性、趣味性、前沿性。有的案例着眼于方案选择, 有的着眼于过程推理, 不同的着眼点反映了不同的意图, 服务于不同的教学目的, 也会带来不同的教学效果。选择案例还要注意其理论背景、篇幅长短、问题方向。案例求精不求多, 并非多多益善, 切忌案例的堆砌, 盲目地堆砌, 实际效果适得其反, 达不到预期效果。
(2) 案例的“双向交流”。案例式教学中没有人告诉你应该怎么办, 而是要自己去思考。学生拿到案例后, 先进行消化, 然后查阅各种必要的知识, 还要经过仔细思考, 提出解决的方案, 无形中加深了对知识的理解, 而且是主动的。通过对同一问题不同观点的互相交锋和彼此互动, 可以取长补短, 起到一种激励的效果。同时, 教师给予引导, 也促使教师加深思考, 根据不同学生的不同理解补充新的教学内容, 这对教师也提出了更高的要求。
(3) 案例的“及时更新”。实践中, 同一个案例会从不同的角度反映不同的知识点, 偶尔在不同的教学内容中使用同一案例也是可行的, 但是不能简单地、反复地使用, 缺乏吸引力, 起不到案例式教学法应有的效果。“及时更新”案例, 激发学生的参与热情, 唤醒潜藏在学生身上的创新性思维能力。实践中发现, 学生的实践经验和课堂参与程度是成正比的, 会引起较好的课堂反响。
4 结束语
我们在教学过程中, 将案例式教学法应用到本课程的系统间用频兼容性分析、监测信号的识别、无线电监测接收和无线电测向等四个部分, 通过实际教学证明, 这样既能丰富教学方法, 融合教学内容, 又能激发学生学习兴趣, 提升教学效果。
摘要：本文分析了电磁频谱管理课程教学过程中存在的问题, 以增强学生的学习兴趣, 调动学生的学习积极性, 培养学生的自主学习能力为目标, 强调了教学法研究的重要性。以无线电台站间的用频兼容性为例, 详细描述了案例式教学法在该课程中的应用研究, 实现理论和实践的良好对接, 取得较好的教学效果。
关键词：电磁兼容,频谱管理,案例式教学
注释
11刘晓晶, 吴海燕.案例教学法与创新人才培养[J].黑龙江高校研究, 2008 (3) :130-132.
22 刘述喜, 雷绍兰等.“电磁兼容技术”课程案例导入式教学实践[J].电气电子教学学报, 2011.23 (4) :94-95.
电磁频谱管理 篇5
我国对电磁频谱管理制度和技术方面的研究起步较晚, 军地需求相互交织, 且需求急剧上升, 矛盾凸显;部队使用的装备工作频谱时有重叠, 难免出现相互干扰, 导致频谱冲突现象严重。如何有效解决日益扩大的电磁频谱需求与频谱资源有限间的矛盾, 以及如何在复杂的电磁环境下提供合理高效的频谱服务, 关系到军事斗争中作战指挥是否畅通、装备效能能否充分发挥, 进而影响战争最终的胜负。
2 电磁频谱服务概述
2.1 电磁频谱服务的概念
电磁频谱是把电磁波按波长或者频率排列起来所形成的谱系[1], 即无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等电磁波所占用的不同频率范围构成波谱系。
2.2 电磁频谱服务的基本内容
电磁频谱服务的主要内容包括三项, 分别为:用频配置、访问控制及频谱调度。
3 电磁频谱服务存在的主要问题
3.1 电磁环境复杂, 频谱服务的实时性、动态性要求较高
在装备数量众多, 电磁环境复杂的情况下, 既要保证无线电通信畅通安全, 又要对广频域上的信号进行侦测识别, 做到可感知可管理, 因此, 对电磁频谱服务的实时性、动态性提出了较高要求。
3.2 军民用设备间相互干扰严重, 缺乏统一协调调度
当前, 供部队训练和执行任务时专用的电磁频谱资源十分有限, 而用频装备在各军队部门内分布广泛, 频谱服务协调难度大, 自干扰互干扰问题多。并且, 由于部分装备在生产时就未向频谱服务机构申报, 存在与民用设备竞争资源的问题, 更加增大了频谱调度的难度。
4 复杂电磁环境下的动态电磁频谱服务
4.1 动态电磁频谱服务
目前, 电磁频谱服务多采用静态固定的服务方式, 它适合于需求量较小的情况, 而武警部队执行任务常处于频谱高度密集且需求变换频繁的城市区域, 固定频谱服务利用率低下, 服务质量难以满足实际需求。
动态电磁频谱服务根据业务变化, 实时动态提供电磁频谱服务, 通过共享的方式增强服务效率和质量。在电磁频谱资源相对有限的条件下, 通过对电磁频谱进行预先感知探测, 实时监控, 实时配置电磁频谱, 为己方提供高效可靠地电磁频谱服务。
动态电磁频谱服务系统, 包括频率管理、设备工作计划、电磁干扰分析、频率选配、文件生成等模块和频率资源、无线电台站资料、设备参数、地形地貌等数据库, 及触发、跳频、匿影等控制子系统[4]。可实时监测和显示频谱使用情况, 实时分析设备之间的电磁兼容状况, 实时服务无线电子信息设备。
4.2 动态电磁频谱服务总体架构
本文构建的动态电磁频谱服务总体架构主要包括以下部分:
4.2.1 全时域电磁频谱监测分析系统。
获得战场电磁频谱态势是提供电磁频谱服务的基础性工作, 电磁频谱监测子系统采集的数据的完整性准确性直接关系频谱服务方案的合理程度与有效性。
4.2.2 完善的频谱管控行政法规和制度。
在频谱管理机构的领导下, 制定合理、有力的行政管理制度, 包括设立方向、确定标准及有线频谱技术投资的结构与流程。及时为电磁频谱服务的新领域新对象制定相关管理条例和技术标准, 并注重解决法规制度的融合性问题。
4.2.3 利用新兴技术开发更多的可用频谱资源。
如采用频域、时域和空域复用的方法增加频谱资源的共享能力, 利用压缩编码、自适应编码调制、分集技术、扩频传输、认知无线电等高级信号处理技术来提高频谱资源的利用率。
4.2.4 建立电磁频谱基本数据库。
电磁频谱基本数据库是动态电磁频谱服务的中心, 准确、完备、共享性强的频谱数据库、民用频谱数据库等基础数据库是实现动态频谱划分、高效的用频协调、科学的频管系统的保障, 应对已配发的装备开展深入细致的用频普查, 对在研装备做好用频参数检测和登记, 建设完善的频谱资源信息、用频装备信息、用频台站信息、电磁环境信息等基础数据库, 为频谱服务各项工作的开展提供依据。
4.2.5 以数据为中心的动态电磁频谱服务子系统。
其工作流程为:装备投入使用前统一向频谱服务系统提交用频需求, 频谱访问控制模块查询基础数据库, 将符合条件的用频申请提交给频谱调度模块, 用频调度通过算法来为设备创建、修改、更新和删除永久性或临时性频谱指配或建议, 频谱调度算法负责控制自扰互扰, 解决频谱兼容性问题, 提供最大效率的频谱复用, 实现频谱的动态分发。同时, 对外提供应用服务接口, 为电磁对抗、效能评估、频率协调和信息共享等提供查询。
4.3 动态电磁频谱服务系统设计
动态电磁频谱服务系主要包括物理层、逻辑层、应用层三个层面。
4.3.1 物理层。
物理层由电磁频谱数据库、电磁频谱感知网、电磁频谱监测网等模块组成, 每个模块负责进行相应频谱资源的监测分析, 并将频谱资源监测结果上传给逻辑层中相应模块, 并负责响应来自逻辑层的指令。
4.3.2 逻辑层。
逻辑层位于电磁频谱服务系统的核心位置, 包括频谱注册、频谱认证、频谱搜索、频谱调度、频谱分发、频谱管控和用户管理等功能, 最终实现安全、高效、可靠的频谱服务。
4.3.3 应用层。
应用层主要实现频谱信息向各级电磁频谱用户、电磁频谱服务机构提供友好的操作界面, 依靠一个一体化的智能信息服务平台模型, 该模型以电磁频谱数据库位基础, 通过网络构建电磁频谱资源服务模型, 最终用户通过应用系统访问所需的分布式异构频谱资源, 实现电磁频谱用户、频谱服务机构等各类用户的“一站式”服务。
结束语
本文针对电磁频谱服务的主要特点, 设计动态电磁频谱服务模型。随着军队信息化建设步伐的加快, 对战场电磁频谱服务的机动性、灵活性、实用性等指标提出了更高要求, 频谱服务质量对战争胜负起着直接作用。我们的电磁频谱服务的自动化、智能化、网络化研究工作尚不成熟, 还有许多需要深入研究并解决的具体问题, 在以后的研究中要完善体系结构, 增强动态电磁频谱服务系统的逻辑性、健壮性。
参考文献
[1]中国无线电管理网站[EB/OL].http://www.srrc.org.cn.
[2]陈自卫.基于信息网格的电磁频谱资源管理研究[J].舰船电子工程, 2014, 34 (8) :166-169.
[3]杜浩, 毕大平.复杂电磁空间中电磁频谱管理的应对策略分析[J].电子信息对抗技术, 2014, 29 (5) :10-13.
大地电磁频谱测量法探测公路路基 篇6
关键词：煤矿采空区,公路路基,大地电磁频谱测量,探测采空区
0 引言
大地电磁频谱测量法是探测煤矿采空区的方法之一,大地电磁测深法是以天然交变电磁场为场源的一种地球物理方法。该方法野外施工简便、成本低廉,此外还具有勘探深度大,不受高阻层屏蔽影响,对低阻层有较高的分辨能力等优点。当交变电磁场在地中传播时,由于屈服深度效应的作用,不同周期的信号具有不同的穿透深度,在地面上观测大地电磁场,它的频率响应将反映地下岩层电性的分布情况[2]。
1 方法原理和测量过程
大地电磁频谱测量(简称MES探测)方法,属于利用天然场源的电磁波探测方法,是对大地电磁测深(MT)的改进和发展。电磁频谱的场源是太阳风或太阳黑子活动以及闪电、雷击等。尤其是太阳辐射,发射出大量粒子流,当其到达围绕地球的电离层时,转换为电磁波。由于电离层远离地球表面,在其继续向地层内部传播时,可以近似地看作是地球表面垂直入射的平面波。沉积于地下的各种岩性的地层,通常将其视为水平层状介质。各种地层具有不同的物理性质(如密度、速度、电阻率、导磁率等)从而形成不同的波阻抗界面。电磁波的波阻抗与岩层的电阻率、导磁率相关。电磁波在经过波阻抗界面时会产生反射,在地面接收并研究不同波阻抗界面反射的电磁波(水平电场分量Ex及与之正交的水平磁场分量Hy),可以得到地层电阻率随深度变化的信息。其中由电场强度和磁场强度的幅度分量可以获得地层电阻率的值,由电场强度和磁场强度的频率分量可以获得相关地层的深度信息,结合地质及其他物探资料可以对地层的岩性、物性进行研究。在地壳岩石圈中,不同矿物岩石,具有很大的电阻率差异,这种物性差异是我们区分地下不同岩石、矿物及流体的物理基础[3]。
野外测量时,先在已知的钻孔旁进行较为详细的大地电磁频谱测量,建立探测区地层相应的岩性与物性关系,选择适合本区的测量技术参数,建立探测区的相关校正系数。大地电磁频谱测量仪器有4种测量步长可供选择,分别为5 m,2 m,1 m,0.5 m。通常,在建立测区校正系数和相应的电阻率与岩性和物性关系时采用0.5 m的步长,以精确地确定视电阻率曲线与各主要层位的关系。如果在电测井资料较多的地区工作,掌握测井曲线与对应的岩性或重要的标志层的对应关系,对于电磁频谱测量曲线的解释是十分重要的。
2 应用实例
2.1 测区概况
109国道鹊儿山镇附近由于煤矿采空区冒落塌陷,引起109国道及云冈铁路专线燕子山段、鹊山精煤公司家属住宅楼地面塌陷。
鹊山精煤公司及邻近的煤矿均在侏罗纪中统大同组地层进行采煤活动。大同组地层以上有第四系地层,厚约10 m;侏罗纪中统大同组为一套冲—湖积含煤及中—细粒碎屑岩地层,呈灰黄色及灰色的砂岩、泥岩与煤层及炭质泥岩互层。主要可采煤层为2号煤层和11号煤层,厚度分别约2 m,4 m。
2.2 建立模型
首先在T32号钻孔旁进行了试验探测,使用电磁频谱MES-1探测仪。通过试验探测可认识到鹊山矿区煤层在大地电磁频谱探测的电阻率曲线上呈现相对高电阻率,其围岩(砂泥岩等)表现为相对低电阻率,二者具有明显的物性差异。由于低含水砂岩、灰岩也有较高的电阻率,应结合地质、钻井和其他物探资料予以区分。确立了煤层的MES曲线特征后,即可得到本区的岩性、物性与MES曲线的对应关系,选择适合本地区的测量技术参数,建立本区的相关校正系数,通过MES的测量和对其成果曲线的解释,达到探测目的。
2.3 采空区探测
为了研究和掌握MES曲线在采空区上的特征,首先在已知采空区上作MES探测,其探测结果与附近的已知点(570-1 590)比较如图1所示。从图1中可看到,在采空区上方探测不到2号煤层,离开采空区可以重新探测到2号煤层。而且,采空区的陷落区域MES视电阻率,较之正常区的值低很多。
有了已知采空区上的MES视电阻率曲线特征后,根据地质资料,在可能存在采空区的区域作了MES探测。部分结果表明,MES视电阻率曲线存在着与已知采空区上探测到的特征类似图2给出了330-650点测得的MES视电阻率曲线与其他邻近点的比较结果。由图2可知,在330-650点探测不到煤层,其视电阻率与正常情况下的比较,幅值明显较低,综合对比地质和其他物探资料,由此判断330-650点存在采空区。
2.4 采空区的识别
本次探测中,对37个点的2号,8号煤层进行了追踪和对比从总的结果看,在采空区的上面有些点追踪不到煤层,正常的煤系地层层位发生了较大的变化。在已知钻孔孔旁的测点,追踪的煤层深度、厚度与已知数据相比,最大深度误差5 m左右、厚度误差小于0.5 m,精度较高。其他点的煤层深度和厚度追踪结果与其他物探资料相比,大部分较为一致,但大地电磁频谱测量确定的准确度较高;有的地方有一定的差别,有时甚至差别较大,究竟是其他物探资料准确还是MES资料准确,有待布设钻孔验证。
3结语
大地电磁频谱测量(MES)是大地电磁测量方法的改进,其基本原理和理论与大地电磁测量基本一致,但大地电磁频谱测量突破了大地电磁测量方法的部分概念,建立了频率与深度的直接关系,将深度与频率通过近似的大地电阻率模型直接联系起来,将频率直接换算到深度进行标定,使测量结果更直观,划分更加精细,精度更高。该方法的工作过程是通过部分已知点的MES测量结果与测井和钻孔资料对比后,建立工作区的电阻率模型和频率深度间的相关校正系数。大量的测量和解释结果表明,大地电磁频谱探测技术可以广泛地用于煤系地层的对比、探测煤矿区的采空区、确定灰岩层中的含水性。为公路建设与养护提供较准确的地基地质资料,解决工程勘察所遇到的地质构造问题。虽然大地电磁频谱测量方法作为一种电法勘探,在实际应用中还处于研究阶段,受到各方面条件的限制。但随着仪器精度的不断提高,方法、理论的不断完善,大地频谱测量技术的应用范围必将更加广泛。
参考文献
[1]骆凤涛.煤矿采空区对公路工程的危害程度评价研究[J].山西建筑,2007,33(31):259-260.
[2]陈乐寿,王光锷.大地电磁测深法[M].北京:地质出版社,1990:10.
[3]石应骏,刘国栋.大地电磁测深法教程[M].北京:地震出版社,1985:9.
电磁频谱管理 篇7
投送是为争取战略主动或营造有利态势, 综合运用军队和地方的交通运输力量, 将部队和装备物资从战略纵深向指定地区实施远距离快速移动的行动。投送是以体系运行“高效集约”为原则, 在空间维度上体现为跨域、跨疆及陆、海、空三位一体, 在时间维度上追求瞬时精确。投送能力既是军队战斗力生成、再生、维持和巩固的物质基础, 也是满足部队“急时应急, 战时应战”多样化军事任务需求的力量支撑, 具有重要的战略威慑力, 是一个国家综合国力和军事实力的基本标志。然而, 面对高度信息化的侦察和打击手段, 投送的具体实施难度很大。
随着多样化军事任务行动空间的拓展, 投送越来越成为投棋布子、快速机动、抢险救灾、实现战略意图的关键环节。国家和军队必须高度重视投送能力建设, 确保投送装备保障的安全。
2 影响投送的主要因素
多样化军事任务范围的空前扩大和部队机动频率的急剧加快, 使得战略投送作为人员和物资流动的重要手段在各种任务保障中的地位不断提高, 同时, 所面临的威胁也是越来越多, 特别是电磁空间的安全问题。
2.1电磁信号种类繁多, 影响了投送信息的获取
投送依赖的主要手段是投送系统与投送系统内部等各要素之间及时、准确的信息互联互通, 而广阔的现场环境又使得电磁信号成为信息网络构建的主要载体。这是由于在现场中往往大量充斥着电磁信号, 无论是有用的还是无用的, 无论是己方的还是他方的, 处于同波段、同一频谱和能量差距较大的电磁信号之间都会发生电磁干扰, 而且为了避免他方的侦探又需要传递某一信息, 可见电磁信号是处在一种动态的变化之中[1]。这样, 获取的信息就容易出现延迟、失真等问题, 从而导致保障需求和投送要求得不到及时的破解而无从下手。
2.2电磁信号易受侦察, 影响了投送保障的流程
由于投送指挥控制系统和各种新型投送装备大量应用了微电子技术, 会不同程度地产生电磁辐射。而高技术的侦察手段, 不论能量大小、频段如何, 都能对各种电磁辐射实施侦测, 识别投送装备的类型和用途, 然后通过对其施以电磁攻击, 破坏和降低其使用性能, 使先进的战略投送系统, 如指挥控制系统、定位系统、分发系统、维修系统和远程医疗系统都有可能陷入瘫痪, 甚至不能正常开展工作, 以达到影响投送保障流程的目的, 通常的投送流程如图1所示。更为严重的是, 当投送指挥控制系统被他方识别确认, 各种攻击手段就会从天而降、接踵而至, 既有可能被他方控制操作投送流程, 又有可能遭到精确制导炸弹的“硬摧毁”, 还有可能遭到各种手段的“软打击”, 这将极大地影响到任务的进程和结局。
2.3 电磁信号传播差异, 影响了投送保障效能
由于现在投送装备等信息化程度的提高, 不但使投送的各个部门和各种运输装备联为一体, 而且使整个投送系统通过C4I系统与前方作战、指挥系统和军地运力联为一体。这就使投送各部门之间、投送与前方现场、指挥系统之间以及军队运力、地方交通战备部门之间, 需要实时地传递交换信息, 使投送指挥、运行、配送等各个环节的占用时间达到最低程度, 从而实现适时、适地、适量的投送保障, 这对信息的准确性、时效性、安全性要求极高。而电磁信号在不同时空传播, 易受敌方、地形、气候等因素的影响, 就使得广泛分布在现场空间的军地投送保障力量, 可能会接收到代表同一行动的不对称的指令信息, 导致军地投送保障力量的组合与保障任务要求不相适应, 甚至不能及时进行有效配合, 势必影响投送保障活动的顺利进行。
2.4电磁干扰通信指挥, 影响了投送指挥控制
投送系统的用频装备与军队的用频装备部署密集, 频率拥挤重叠, 直接影响指挥员对电磁态势的认知和实时掌握, 干扰了投送指挥控制的顺畅。又因投送指挥控制网络点多、线长、面广, 系统节点电磁防护能力弱, 易受电子攻击和破坏, 从而影响投送指挥信息系统效能的发挥。另外, 在复杂电磁环境下, 全资产可见性系统、在运物资可见性系统、野战输油管线远程遥控计量控制系统等, 在遭电磁脉冲炸弹硬杀伤和电子战软杀伤后, 不仅影响投送指挥控制的实时高效, 还会影响油料补给、物资分发、弹药供应和投送保障的精确[2]。
2.5电磁干扰定位系统, 降低了投送保障效能
投送远程动态监控系统、国防交通战备地理信息系统、野战目标跟踪信息系统和北斗卫星定位系统等, 在他方电磁干扰下信息数据容易丢失, 平台运行不稳定, 容易造成铁路、公路、水路和空中投送指挥控制不畅。舰船上的雷达和北斗卫星定位系统在电磁干扰下容易迷茫失控, 致使投送指挥员难以掌握投送部队的具体位置、精确时间和行进方向, 无法实施有效指挥控制, 船队、火车、飞机、车队也无法按指定目标、最佳路线运行。
3 围绕投送突出电磁频谱管理装备建设
电磁频谱是电磁信号在频域上分布状况的一种描述, 电磁频谱范围在理论上包括从零至无穷大的电磁辐射频率范围, 但实际可用的频谱范围有限。
各类电磁应用活动, 特别是与国计民生相关的国家重大电磁应用活动能够在国家主权以及国际共享区的电磁空间范围内, 不被侦察、不被利用、不受威胁、不受干扰地正常进行, 同时国家秘密频谱信息和重要目标信息能够得到可靠的电子防护。我们必须象保卫领空、领海、领土安全一样, 以超常规的手段来保护电磁空间的安全, 保证投送的安全。
投送的各种保障设施设备, 如雷达、通信、导航、定位跟踪等无不需要使用大量的电磁资源, 占用众多的电磁频谱[3]。而电磁资源的有限性和频谱使用的特殊性, 使得我方只能使用有限的频谱波段, 这就使密集的电磁波拥挤在狭窄的频谱之中。如果不加强电磁频谱管理, 势必会影响投送的指挥控制、投送的各种技术保障和投送的效能发挥。
3.1 继续研发编配电磁频谱管理装备
我国自主研制的投送频谱管理装备和系统还有限。少量从国外进口的民用设备兼容性差, 而且组网比较困难。集电磁频谱监测、定位、分析及科学分配和适时指配于一体的频谱管理系统建设比较落后, 投送频谱管理装备的现状与完成多样化军事任务投送保障的需求差距较大。针对多样化军事任务投送的需要, 国家和军队应大力加强投送电磁频谱管理装备科研工作及总体规划, 统筹考虑战略投送频谱监测、测向、频率探测和系统控制设备的技术指标及接口标准, 搞好投送电磁频谱管理装备的顶层设计, 加紧为投送电磁频谱管理部 (分) 队编配更加符合投送要求的监测测向车、频率管理控制作业车、监测中心车、短波频率探测车等投送频谱管理装备和技术保障[4]。
3.2 加快电磁频谱管理系统装备建设
电磁频谱管理系统装备, 在电磁频谱管理技术构架体系中处于关键地位, 是技术构架体系的核心。电磁频谱管理系统是以运行各种频谱管理软件为主体, 并以硬件平台为支撑的软科学管理系统。因此, 要建立投送频谱管理综合数据库。组织开展用频装备频谱参数普查工作, 全面摸清底数, 做到用频装备清、阵地及台站部署情况清、带外辐射参数清和现场电磁环境清, 为执行任务时实施有效管理奠定基础。投送频谱管理综合数据库应包括:电磁环境数据库;我方用频装备技术参数数据库;他方频谱设备技术参数数据库;现场地形、地质、气象资料数据库和民用资源数据库等。要研制高效的频率指配系统, 集中科研力量, 研究开发现场频率自动指配系统, 使其具有自动分 (指) 配频率、生成联络文件等功能。
3.3 加快现场电磁频谱管理网系建设
电磁频谱资源的有限性, 使得投送频谱管理控制要尽快从健全现场监测网系入手, 科学规划, 合理使用。要紧盯投送用频装备发展, 分析研究当时频谱管理需要, 超前构建频谱监管网系。要在充分挖掘军队现有电磁频谱管理装备优势的基础上, 合理设置网络系统布局, 建立完善短波、超短波、微波等波段的监控、探测网系, 对短波探测站等建设周期长、投资大的大型设施要坚持先期建, 对超短波监测站等作用大、使用频繁的设施要重点建设, 充分利用电磁频谱管理的新技术和新设备, 提高网系的管理能力。要不断规范完善电磁频谱监测数据资料, 为实施频谱管理提供正确的指挥决策依据, 形成以既设频谱管理设备为依托, 以机动监测为拓展的全程全网监测网络, 为实施有效的投送电磁频谱管理做好准备。
4 提高投送装备保障安全的举措
执行多样化军事任务的各项活动都处在其严密的监视之下, 太空有各类侦察卫星、空中有各种侦察飞机、水上有各种侦察船、地面有传感器和特工, 加上投送又是其侦察监视的重点, 投送不可能靠简单的伪装和欺骗手段就可以躲过他方的侦察监视。另外, 投送作为后勤保障的中心环节, 是联系前后方的重要纽带, 尤其是机场、车站、码头、桥梁等目标更是其精确打击的重点。完全可以说, 投送将面临陆地、海上、空中以及太空的多层监视和多维攻击, 影响了投送的指挥控制、投送的各种保障和投送的效能发挥。因此, 强化反制训练, 防止其监视、攻击已成为未来提高投送装备保障安全要着重解决的重大而有现实的问题[5]。
4.1统一组织隐蔽伪装迷惑侦察
只有根据主要对象和可能方向, 避开其空中攻击的锋芒, 做到纵深梯次配置, 才能有效防止投送装备和重要交通设施过于集中、易遭其打击的问题。只有注意港口、码头、桥梁、隧道、机场等重点目标的防护, 注重隐蔽性、多点性, 使其不易于发现目标, 分散其攻击火力, 才能减少交通咽喉的梗塞现象, 达到此断彼通、顺畅无阻之目的。实践证明, 巧妙伪装、设法隐藏, 就能有效地保存投送装备实力。今后, 投送装备的隐形研发还有一段漫长的路要走, 投送保障过程中容易暴露目标, 将成为其重点实施远程精确攻击的对象。尤其是信息手段的不断改进和完善, 使得投送在决策指挥和具体实施方面面临着巨大挑战。眼下, 继续采取隐真示假的欺骗手段、技术进行防护 (在远离重要机场、港口、码头、桥梁、隧道的海岸、江河旁边, 设置一些假机场、假港口、假码头、假桥梁、假隧道, 迷惑敌方空中侦察) , 统一组织隐蔽伪装也是特别有效的。
4.2 由单一保障功能向多功能保障转变
投送系统可适当增编战斗单元, 使其在完成投送保障任务的同时独立地或在其支援下, 实施积极的防侦察、防敌特破袭等防护行动, 增大安全系数。同时, 要改进和采用运输技术和运输方法, 采取多路多方向投送、大宗物资分批接力运送、军民总体联动投送等方法, 以削弱其对我投送目标的侦察和攻击效果。条件允许时, 主要应依托陆、海、空军的反侦察与防空力量, 建立安全系数相对较高的投送通道, 以保证重点部队、关键物资的投送顺畅、高效。
4.3 建立严密的投送信息防护网络
信息技术好比一柄双刃剑, 它在极大地提高快速投送能力的同时, 也使投送本身的生存环境更加复杂多变。在投送网络自身建设上要做好计算机病毒防治工作, 加装防火墙, 广泛采用国产最新加密设备和技术, 用信息技术打造“中军帐”, 确保投送网络自身的安全运行。开放式的互联网络使投送信息系统容易遭受“黑客”攻击和“逻辑炸弹”的威胁。因此, 只有达到“软件不是软肋”, 才能有效地防止网络受到侵害, 以减少泄密事件的发生;只有做到“硬件过得硬”, 才能使投送组织指挥更加顺畅。
4.4统一使用军地防空力量实行一体化区域防空
投送装备防护是提高投送装备安全保障的关键, 而适时展开整体防卫是投送装备防护最为积极的手段。加强投送防卫, 确保投送安全, 是实施投送必须遵循的重要原则。贯彻这一原则的关键在于要使主要任务与保障一体化、军队防卫和地方防卫一体化。具体地说, 就是在防护手段上统一使用军地防空力量实行一体化区域防空。未来的防空与上世纪90年代以前的防空是有实质性区别的, 仍像过去那样在交通线附近部署防空部队, 是根本无法对抗其精确打击的。而将投送防卫纳入整体防空防卫体系, 加强交通设施的防卫力量, 加强投送装备配备和主要投送装备的自卫火力和电子对抗系统 。就能有效地防护其软、硬杀伤信息武器的攻击, 就能提高投送整体防护能力, 进而达到提高投送装备保障安全的目的。
5 结论
(1) 提高投送能力, 必须要大力推进投送保障的信息化建设。而电磁频谱管理是军队信息化建设的重要组成部分, 是信息化条件下投送指挥控制、投送力量行动、投送装备效能发挥及维护投送电磁空间安全的重要保障。可以肯定, 防止其电磁频谱压制, 已成为提高投送装备保障能力应着重解决的重大而又现实的问题。
(2) 要以国家电磁空间的安全为最高目标, 把投送电磁频谱资源的利用和开发纳入社会发展全局, 形成共同维护国家电磁空间安全、有序开发利用电磁频谱资源、充分保障投送电磁频谱需求与管理要求的良好局面。
(3) 必须从战略高度重视投送设施的防护问题, 注重攻防兼备, 加强投送的全程化防护建设, 提高投送全维防护的能力。
(4) 要牢固树立全维防护意识, 提高做好投送工作的自觉性和责任感。同时, 建立结构清晰、职能明确、管理顺畅的投送指挥体制, 以确保投送指挥的顺利实施。
摘要：实践表明, 在投送的过程中谁能有效地对交通线进行控制与使用, 谁的胜数就大, 反之就会陷入被动的局面。袭击、封锁和破坏我方交通运输是客观存在的。而适时展开整体防卫, 统一使用军地防空力量实行一体化区域防空, 加强电磁频谱装备建设和技术安全保障, 加强主要投送装备的自卫火力和电子对抗系统, 就能使投送力量具有一定的防护能力, 从而提高投送装备安全保障的水平。
关键词：投送防护,电磁频谱管理,装备保障,安全技术水平,提高途径
参考文献
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电磁频谱管理 篇8
设立世界无线电日的倡议, 是由联合国教科文组织于2012年提出的, 旨在提高人们对无线电重要性的认识, 鼓励决策者通过无线电、广播提供信息, 并加强改善广播电台之间的联系网络及国际合作。随后, 联合国大会通过决议把每年的2月13日 (1946年2月13日, 联合国电台成立) 定为“世界无线电日” (World Radio Day) 。
今天, 人类的生活越来越离不开无线电, 对讲机、手机、Wi-Fi WLAN、蓝牙、4G、物联网、卫星导航、汽车雷达……越来越多的无线电应用正在悄悄地改变着我们的生活。在广电、通信、铁路、交通、航空、航天、气象、渔业、科学研究、抢险救灾、新闻媒体以及公安、武警、军队等各部门、各行业中, 无线电技术也在发挥着越来越重要的作用。
开展无线电业务, 离不开无线电频谱资源。无线电频谱资源和土地资源、水流资源、矿藏资源等一样, 是宝贵的国家自然资源。《中华人民共和国物权法》第五十条规定:“无线电频谱资源属于国家所有”。这一条款从法律的角度明确了无线电频谱作为国家资源的属性。虽然无线电频谱资源看不见、摸不着, 但就像建造高楼大厦需要土地资源, 发展工业需要矿物资源, 人类生存需要水资源一样, 各种无线电业务的开展必须有频谱资源的支撑, 对此人们应该加倍珍惜和科学利用有限的无线电频谱资源。而要保证各种无线电业务的顺畅运行, 也离不开良好的空中电磁环境。
如果不依法设置无线电台站和使用无线电频率, 就会扰乱空中电波秩序, 造成相互干扰、引发事故。只有保持电磁环境的和谐、有序, 各种无线电业务才能顺利开展, 合法电台和用户的权益才能得到保障。多年来, 我国各级无线电管理机构工作者积极进取, 开拓创新, 科学管理无线电频率, 有效维护了空中电波秩序, 保证了丰富多彩的无线电业务顺利开展和运行。