Calculation and Evaluation Method of Complex Electromagnetic Environment Based on Analytic Hierarchy Process

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.06.003

Abstract

Abstract:

An evaluation method based on analytic hierarchy process （AHP） is proposed to evaluate the electromagnetic environment complexity of electronic equipment. The influencing factors and principles related to the complexity of the electromagnetic environment are introduced. The evaluation index system and the calculation method of each index are analyzed. Quantitative expression form of complex electromagnetic environment is provided. An evaluation model of electromagnetic environment complexity based on decision theory is proposed by AHP. An application example is used to visually display the complexity of the electromagnetic environment in a specific area. The simulation results show that the evaluation and presentation method can comprehensively and accurately describe the complexity of the electromagnetic environment.

Key words: electromagnetic environment, analytic hierarchy process（AHP）, complexity, evaluation model, index, measurement

摘要：

针对电子设备工作时面临的电磁环境复杂度量化评估问题，提出了基于层次分析法的评估模型。分析了与电磁环境复杂度相关的影响因素和复杂度评估指标选取原则，构建了评估电磁环境复杂度的指标体系，分析了每项指标的计算方法，并给出了电磁环境复杂度定量表现形式。引入层次分析法，建立了基于决策理论的电磁环境复杂度评估模型。通过仿真实例直观展现特定区域内的电磁环境复杂度。结果表明，该模型为复杂电磁环境提供了一种清晰明了的评估与计算方法。

关键词: 电磁环境, 层次分析法, 复杂度, 评估模型, 指标, 度量

CLC Number:

TN97

Yanyan MA, Qiang LIN, Xuhui LI. Calculation and Evaluation Method of Complex Electromagnetic Environment Based on Analytic Hierarchy Process[J]. Modern Defense Technology, 2024, 52(6): 17-23.

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Figures/Tables 10

Table 1 Comparison scale table

重要程度	定义	重要程度
1	同等重要	两个指标相同重要
3	略微重要	由经验或判断，认为一个指标比另一个略微重要
5	相当重要	由经验或判断，认为一个指标比另一个重要
7	明显重要	认为一个指标比另一个重要，且这种重要性已有实践证明
9	绝对重要	认为一个指标比另一个重要得多
2，4，6，8	两个相邻判断的中间值	介于上述两判断的中间值

Table 2 The critical eigenvalues corresponding to nth order matrices

$n$	3	4	5	6	7	8	9	10
$λ m a x'$	3.116	4.27	5.45	6.62	7.79	8.99	10.16	11.34

Table 2 The critical eigenvalues corresponding to nth order matrices

$n$	3	4	5	6	7	8	9	10
$λ m a x'$	3.116	4.27	5.45	6.62	7.79	8.99	10.16	11.34

Table 3 Classification standard for the complexity of the electromagnetic environment

电磁环境复杂度分级	复杂度综合评价值
Ⅰ级（简单电磁环境）	$0 ≤ B < 10 %$
Ⅱ级（轻度复杂电磁环境）	$10 % ≤ B < 40 %$
Ⅲ级（中度复杂电磁环境）	$40 % ≤ B < 70 %$
Ⅳ级（重度复杂电磁环境）	$70 % ≤ B ≤ 100 %$

Table 3 Classification standard for the complexity of the electromagnetic environment

电磁环境复杂度分级	复杂度综合评价值
Ⅰ级（简单电磁环境）	$0 ≤ B < 10 %$
Ⅱ级（轻度复杂电磁环境）	$10 % ≤ B < 40 %$
Ⅲ级（中度复杂电磁环境）	$40 % ≤ B < 70 %$
Ⅳ级（重度复杂电磁环境）	$70 % ≤ B ≤ 100 %$

Table 4 Initial radiation source parameters

辐射源编号	工作时间/h	工作频率/MHz	功率/dBW	位置坐标/km	带宽/MHz
1	［6，9］	222	8	（56.18，-31.38）	20
2	［20，24］	90	4	（-54.43，-40.88）	30
3	［5，24］	62	4	（-25.53，-82.37）	20
4	［8，13］	110	10	（-3.69，-92.84）	20
5	［4，6］	116	13	（-50.58，44.54）	30
6	［8，10］	145	13	（-0.91，98.08）	20
7	［13，16］	167	3	（95.08，22.36）	30
8	［15，17］	53	6	（-59.36，10.51）	30
9	［19，23］	101	13	（-54.14，-69.88）	20
10	［14，18］	246	4	（-14.62，79.44）	20

Fig. 1 Complexity of electromagnetic environment under initial parameters

Table 5 Changes in radiation source parameters

辐射源编号	工作时间/h	工作频率/ MHz	功率/ dBW	位置坐标/km
1	［23，24］	103	12	（-47.86，-56.77）
2	［15，24］	264	11	（-76.27，-51.26）
3	［4，8］	230	6	（-57.04，0.496）
4	［20，23］	151	7	（-78.86，-35.80）
5	［16，23］	222	3	（-75.68，37.67）
6	［13，18］	285	14	（45.90，23.84）
7	［6，9］	77	9	（-18.78，72.04）
8	［1，20］	96	6	（-91.34，-37.05）
9	［6，15］	203	14	（-37.20，-41.32）
10	［9，11］	248	4	（79.03，-36.71）

Fig. 2 Electromagnetic environment complexity when radiator parameters change

Table 6 Proportion of complexity at different levels

变化参数	Ⅰ级	Ⅱ级	Ⅲ级
工作时间	17.64	73.96	8.40
工作频率	21	79	0
功率	7.12	74.64	18.24
位置坐标	7.4	69.68	22.92

Fig. 3 Impact of the maximum number of bearable signals on the complexity of the electromagnetic environment

Table 7 Complexity of electromagnetic environment under different signal densities

最大信号密度	Ⅰ级	Ⅱ级	Ⅲ级
4	17.64	65.64	16.72
5	17.64	73.84	8.52
6	17.64	79.48	2.88

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