前言

电磁环境与地形、水文、气象环境一样，是物质的和客观存在的。它是指某一时间、空间、频率范围内自然电磁现象和人为电磁现象的总和。

随着无线电技术的不断发展，各种无线电业务层出不穷，台站数量急剧增加，无线电频谱资源日趋紧张，电磁环境日益复杂，研究和评价电磁环境的变化趋势也日益重要。电磁环境的状况牵涉众多因素，如各类通信设备的设计研制、通信组网、频率分配、台站设置审批等。为掌握和了解现有频谱资源的使用情况，规范无线电台（站）的管理，保护电磁环境，及时把握电磁辐射污染情况，当前急需开展电磁环境自动监测和评估分析工作。

1 自动监测网的系统组成

自动监测网主要完成不同地域、不同频域、不同时域监测数据的采集工作，以及完成一些自动监测、测向任务。

1.1 监测网络的硬件组成

监测网络的硬件组成如图1所示。

图1 监测网络的硬件组成

1.2 监测站站址和测试时间的选择

监测站站址和测试时间的选择应遵循以下原则：测量点不能靠近高压电线、大功率发射源、高大障碍物等可能影响测量结果的物体；对于指定业务频段的电磁环境评价，应主要根据该业务台站发射时段选定测量时间；进行评价的数据源测量时长应大于24小时；对大区域的电磁环境评估时，应将大区域分成若干个5×5km2或2×2 km2小区（根据监测站的类型或接收范围而定），取小区中心为测量位置，也可考虑取接近中心的几个点测量，最后求均值。

1.3 自动监测软件的功能

常规监测、测向设备的功能一般有：固定频率测量、中频分析、离散监测、频段监测、驻留监测、单频/中频测向、联合测向、宽带测向、信号测量（ITU测量）、规划频率监测、背景噪声测量、创建监测样本库等。

相比常规设备，自动监测、测向系统增加了几项功能：监测异常实时报警、自动任务设定监测（监测脚本功能）、互调干扰分析和测量等。自动监测软件还具备指标分析功能，包括：信道占用度分析、频段占用度分析、信道场强分析、信号调制度/频偏分析、互调干扰分析/统计。

自动监测、测向设备的设定监测功能如图2所示。

图2 自动监测、测向设备的设定监测功能

2 电磁环境评估系统

2.1 系统总体结构

图3 自动监测系统的总体结构

自动监测系统的总体结构如图3所示。无线电监测测向系统对单个频率或者业务频段进行实时监测测向时，监测数据可以传递给电磁环境评估系统进行在线的实时电磁环境评估、动态电磁环境分布显示以及各种报表数据生成；另外，监测数据也可以在经过处理后保存到标准监测数据库中。电磁环境评估系统可以访问各种保存下来的历史监测数据，对任意时段的数据进行分析，完成各种形式的电磁环境显示和不同时间段、不同地点、不同频段的电磁环境比较等功能。

2.2 系统数据库的结构

系统数据库包括：实时监测数据库（执行各种实时任务）、静态历史监测数据库（含监测样本库和统计分析结果库）、近场电磁辐射数据库、台站管理数据库（电磁环境态势分析和台站电磁辐射仿真分析用）以及频率规划数据库。

2.3 评估分析软件的功能

监测数据是后期分析工作的基础，数据分析功能是系统的核心。评估分析模块共包含四个模块。

⑴ 近场电磁辐射分析模块：分析处理电磁辐射数据，完成电磁辐射数据的录入、仿真计算和输出显示。对于电磁辐射数据的采集，可采用人工输入或表格导入的方式完成，也可采用车载路测方式自动采集、汇总，并单独出具报告或加入监测月报中。还可对一个地点附近所有已登记的台站作小范围（200米范围内）的电磁辐射进行仿真计算和叠加，根据电磁波的空间传输理论进行计算，并以类似于场强等高线的方式，分颜色、级别在电子地图上直观地标示出来。

⑵ 电磁环境分析和评估模块：对信道占用度、信道场强/电平、频段占用度分别按空间域、频域、时域进行单项或多项联合分析，并以适当的形式进行比较，以便及时发现异常。

影响电磁环境质量的因素较多，一般主要指信号能量在指定地点、指定时间、指定频段内的分布情况，包括背景噪声、可用信道比例、频段占用度、大信号比和信号占空比等。分析电磁环境，首先要对这些相关数据进行量化，并按一定的算法、公式进行归一化和无量纲化处理（多个指标才可能直接加权），得到多个电磁环境指标，如背景噪声强度Bn、频段占用度Oc、频段时间功率比Pt、大信号比Ss等，再通过对电磁环境指标加权得到综合电磁环境评价指标EQ（以各个指标对电磁环境的影响程度确定权重），最后将综合指标进行评估分级，并给出结果趋势的建议和管理意见。

⑶ 电磁态势分析模块：电磁环境态势分析功能针对某个业务频段的所有发射电台（包括已登记台站和未知台站）进行EMC分析，在电子地图上给出台站信息查询显示、台站开关机显示和台站信号的覆盖情况。对监测到的未知台站，也能进行EMC反演和预测。

⑷ 综合报表输出模块：能够根据选定的时段、区域（站点）、频段弹出所有的待选分析项目及报表或图表类型供使用者选择，然后自动生成报告。其可生成各种数据比较图表，也可自动汇总辖区内各监测站指定时段内的监测数据，生成符合国家要求的监测月报（按照国家要求自动生成EXCELL表格及WORD文本），并汇总电磁辐射测试数据。

3 电磁环境评估标准的设定

(1) 近场电磁辐射评价标准：一般依照卫生部起草的《环境电磁波卫生标准》GB9175-88评价。其他几个行业起草的电磁辐射标准均较宽松。

(2) 远场电磁环境评价标准：综合评价值为。

(1)，

其中，rbn是实测噪声场强值，rb0是测试系统接收灵敏度，FSn是根据扫描步进确定的频段内的总信道数。

(2)，

其中，OEn是占用信道数目，即超过噪声电平5dB的自适应门限的信号为占用信道。

(3)，

其中，t 是信道测量时间长度，Ef是实测信道场强值。

(4)，

其中，Emax 是最大信号场强值，SSn是超过频段平均场强50%（分贝数），并且绝对场强大于90dBμV/m的大信号数量。

根据大量数据统计可以得到综合评价指标权重值，如表1所示。

表1 综合评价指标权重值

EQ值在0～100之间分五档，分别代表优、良、一般、差、恶劣，每档又细分两级共10级。

对于单点多业务频段，电磁环境综合评估值为

其中，BN是各业务频段的频谱宽度，B总是多个频段的总频谱宽度。

对于大区域多点单频段，电磁环境综合评估值为

4 实验运行的验证结果

本系统经过了一段时间的试运行，主要选取4个有代表性地区的固定站和移动站，分别监测台站高密集区、中密区、稀少区和大功率台站密集区，同时扫描监测87MHz～108MHz、108MHz～137MHz、137MHz～167MHz、935 MHz～960MHz、806 MHz～960MHz等不同业务频段，分不同时段保存下测试数据并进行分析。实验结果显示，各分项评价指标具备较好的线性表现，能准确区分各种频率台站业务状况，有较强的适用性和准确性，各频段总体评价结果EQ符合各频段电磁环境的实际状况。

5 结束语

本方案利用自动监测系统对电磁环境进行数据的自动采集和存储，通过软件自动完成设定的任务和示警，还能对数据进行倒放分析。分析评估软件能够充分利用大量的监测数据由近场到远场从不同角度分析空中电磁环境的变化。此系统能最大限度地替代人工，完成监测和分析工作，实现日常监测工作的长效性和规范化。