Research on the Similarity Evaluation of Complex Electromagnetic Environment

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2026.03.020

Abstract

Abstract:

Setting up the complex electromagnetic environment is a basic part of training conditions construction. It is important to evaluate the similarity between training electromagnetic environment and required environment. In view of the unclear index system for electromagnetic environment construction and the incomplete similarity evaluation， the similarity evaluation index system is constructed by Euclidean distance. By the way， the similarity characterizations of basic arguments and mode arguments are analyzed based on the basic principles of similarity theory and electromagnetic environment constructing practice. According to the electromagnetic environment properties， the similarity degrees are calculated in multiple dimensions such as threatening electromagnetic environment， objective electromagnetic environment and background electromagnetic environment， the environment mentioned above are aggregated to obtain the expression for evaluating the similarity of electromagnetic environment. The methods can be used to evaluating electromagnetic environment constructing effect， and provide reference to optimize the electromagnetic environment construction.

Key words: complex electromagnetic environment, similarity, evaluation, Euclidean distance, aggregation

摘要：

复杂电磁环境构设是训练条件构建的基础工作，开展构设电磁环境与需求电磁环境相似度评估是电磁环境构设的重要问题。针对复杂电磁环境构设相似性指标体系不明确、相似性评估方法不完善等问题，基于相似理论基本原理，结合复杂电磁环境构设实践，构建了复杂电磁环境相似度指标体系，得到了基于欧氏距离相似度的信号基础参数和方式参数的相似度表达。从电磁信号的构设参数和战术运用2个维度表征了信号相似度。基于电磁环境属性，分析了威胁电磁环境、目标电磁环境以及背景电磁环境相似度计算方法，并聚合得到了电磁环境相似度评估表达式。此方法对于电磁环境构设效果评估具有一定的借鉴意义，可为电磁环境构设优化提供依据。

关键词: 复杂电磁环境, 相似度, 评估, 欧氏距离, 聚合

CLC Number:

TN60

Miaomiao TIAN, Jinxian PENG, Dan GENG, Chao ZHAO, Xiao WANG, Jianqi QIN. Research on the Similarity Evaluation of Complex Electromagnetic Environment[J]. Modern Defense Technology, 2026, 54(3): 213-222.

田苗苗, 彭进先, 耿丹, 赵超, 王晓, 秦剑琪. 复杂电磁环境相似性评估研究[J]. 现代防御技术, 2026, 54(3): 213-222.

Figures/Tables 22

Fig. 1 Requirements generation process of the complex electromagnetic environment

Fig. 2 Similarity evaluation index system of complex electromagnetic environment

Table 1 similarity factor of time domain variation sτ

构设信号	需求信号
构设信号	固定重频	重频抖动	重频参差	重频滑变
固定重频	$s τ 1$	$s τ 1 · φ$	$s τ 1 · (1 / a)$	$s τ 1 · ϕ$
重频抖动	$s τ 1 · φ'$	$s τ 1 · s τ 2$	$s τ 1 · (1 / a) · φ' 3$	$s τ 1 · ϕ · φ' 3$
重频参差	$s τ 1 · (1 / a')$	$s τ 1 · φ · (1 / a') 3$	$s τ 1 · s τ 3$	$s τ 1 · (1 / a') · ϕ 3$
重频滑变	$s τ 1 · ϕ'$	$s τ 1 · φ · ϕ' 3$	$s τ 1 · (1 / a) · ϕ 3'$	$s τ 1 · s τ 4$

Table 1 similarity factor of time domain variation sτ

构设信号	需求信号
构设信号	固定重频	重频抖动	重频参差	重频滑变
固定重频	$s τ 1$	$s τ 1 · φ$	$s τ 1 · (1 / a)$	$s τ 1 · ϕ$
重频抖动	$s τ 1 · φ'$	$s τ 1 · s τ 2$	$s τ 1 · (1 / a) · φ' 3$	$s τ 1 · ϕ · φ' 3$
重频参差	$s τ 1 · (1 / a')$	$s τ 1 · φ · (1 / a') 3$	$s τ 1 · s τ 3$	$s τ 1 · (1 / a') · ϕ 3$
重频滑变	$s τ 1 · ϕ'$	$s τ 1 · φ · ϕ' 3$	$s τ 1 · (1 / a) · ϕ 3'$	$s τ 1 · s τ 4$

Table 2 similarity factor of frequency domain variation sf

构设信号	需求信号
构设信号	脉间频率捷变	脉组频率捷变	频率步进	频率分集
脉间频率捷变	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1 · (1 / n f)$
脉组频率捷变	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1 · (1 / n f)$
频率步进	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1 · (1 / n f)$
频率分集	$s f 1 · (1 / n f')$	$s f 1 · (1 / n f')$	$s f 1 · (1 / n f')$	$s f 1 · s n f$

Table 2 similarity factor of frequency domain variation sf

构设信号	需求信号
构设信号	脉间频率捷变	脉组频率捷变	频率步进	频率分集
脉间频率捷变	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1 · (1 / n f)$
脉组频率捷变	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1 · (1 / n f)$
频率步进	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1$	$s f 1 · (1 / n f)$
频率分集	$s f 1 · (1 / n f')$	$s f 1 · (1 / n f')$	$s f 1 · (1 / n f')$	$s f 1 · s n f$

Table 3 similarity factor of modulation domain variationsm

构设信号	需求信号
构设信号	线性调频	非线性调频	相位编码
线性调频	$s m 1$	$ς s m 1$	$s m 1 · (1 / n m)$
非线性调频	$ς s m 1$	$s m 1$	$s m 1 · (1 / n m)$
相位编码	$s m 1 · (1 / n m')$	$s m 1 · (1 / n m')$	$s m 1 · s m 2$

Table 3 similarity factor of modulation domain variationsm

构设信号	需求信号
构设信号	线性调频	非线性调频	相位编码
线性调频	$s m 1$	$ς s m 1$	$s m 1 · (1 / n m)$
非线性调频	$ς s m 1$	$s m 1$	$s m 1 · (1 / n m)$
相位编码	$s m 1 · (1 / n m')$	$s m 1 · (1 / n m')$	$s m 1 · s m 2$

Table 4 Similarity factor of polarization domain variation sp

构设信号	需求信号
构设信号	垂直极化	水平极化	斜极化	极化捷变
垂直极化	1	0.001	0.5	0.5
水平极化	0.001	1	0.5	0.5
斜极化	0.5	0.5	1	0.5
极化捷变	0.5	0.5	0.5	1

Table 5 Similarity factor of operation mode sg

构设信号	需求信号
构设信号	被动雷达模式	主动雷达搜索	主动雷达搜索+跟踪	主动雷达跟踪
被动雷达模式	1	0.001	0.001	0.001
主动雷达搜索	0.001	1	0.5	0.1
主动雷达搜索+跟踪	0.001	0.5	1	0.1
主动雷达跟踪	0.001	0.1	0.5	1

Table 6 Similarity factor of networking status sh

构设信号	需求信号
构设信号	未组网	组网
未组网	1	0.001
组网	0.001	$s h 2$

Table 6 Similarity factor of networking status sh

构设信号	需求信号
构设信号	未组网	组网
未组网	1	0.001
组网	0.001	$s h 2$

Fig. 3 Diagrammatic sketch of electromagnetic environment construction

Table 7 Parameter table of satellite-borne radar signal

参数	脉宽/ $n s$	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	时域		调制域		极化方式	模式
参数	脉宽/ $n s$	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	重频变化	重复周期/ $H z$	调制方式	带宽/ $M H z$	极化方式	模式
需求信号	10	350	-65	固定重频	100	线性调频	20	垂直	扫描
构设信号	10	700	-60	固定重频	105	线性调频	50	垂直	扫描

Table 7 Parameter table of satellite-borne radar signal

参数	脉宽/ $n s$	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	时域		调制域		极化方式	模式
参数	脉宽/ $n s$	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	重频变化	重复周期/ $H z$	调制方式	带宽/ $M H z$	极化方式	模式
需求信号	10	350	-65	固定重频	100	线性调频	20	垂直	扫描
构设信号	10	700	-60	固定重频	105	线性调频	50	垂直	扫描

Table 8 parameter table of ship-borne radar signal

参数

脉宽/

$n s$

频率/

MHz

能量/

dBm

时域

频域

极化

方式

模式

重频变化

重复周期/

H z

变化方式

频率上限/

M H z

频率下限/

M H z

Table 8 parameter table of ship-borne radar signal

参数

脉宽/

$n s$

频率/

MHz

能量/

dBm

时域

频域

极化

方式

模式

重频变化

重复周期/

H z

变化方式

频率上限/

M H z

频率下限/

M H z

需求信号

3 000

-75

固定重频

100

频率捷变

3 100

2 900

水平

扫描

构设信号

3 010

-70.2

固定重频

105

频率捷变

3 120

3 000

水平

扫描

Table 9 Parameter table of suppression jamming noise

参数	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	干扰参数				极化方式
参数	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	干扰样式	带宽/ $M H z$	点数	子带宽度/ $M H z$	极化方式
需求信号	6 200	-62	梳状谱干扰	100	20	0.1	垂直
构设信号	6 210	-58	梳状谱干扰	50	20	0.1	垂直

Table 9 Parameter table of suppression jamming noise

参数	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	干扰参数				极化方式
参数	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	干扰样式	带宽/ $M H z$	点数	子带宽度/ $M H z$	极化方式
需求信号	6 200	-62	梳状谱干扰	100	20	0.1	垂直
构设信号	6 210	-58	梳状谱干扰	50	20	0.1	垂直

Table 10 Parameter table of deceptive jamming signal

参数	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	干扰参数				极化方式
参数	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	干扰样式	起始位置/km	终止位置/km	目标个数	极化方式
需求信号	6 200	-62	多假目标	5	30	20	垂直
构设信号	6 210	-58	多假目标	10	20	5	垂直

Table 10 Parameter table of deceptive jamming signal

参数	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	干扰参数				极化方式
参数	频率/ $M H z$	能量/ $d B m$	干扰样式	起始位置/km	终止位置/km	目标个数	极化方式
需求信号	6 200	-62	多假目标	5	30	20	垂直
构设信号	6 210	-58	多假目标	10	20	5	垂直

Table 11 Similarity degree of satellite-borne radar signal

参数	基础参数				方式类参数					运动等效
	脉宽	频率	能量	方位/俯仰	时域		调制域		极化方式	方位/俯仰角变化
	脉宽	频率	能量	方位/俯仰	重频变化	重复周期	调制方式	带宽	极化方式	方位/俯仰角变化
相似因子	1	0.53	0.92	1	1	0.95	1	0.45	1	1
相似度	0.83				0.81					1

Table 12 Similarity degree of ship-borne radar signal

参数	基础参数				方式类参数					运动等效
	脉宽	频率	能量	方位/俯仰	时域		频域		极化方式	方位/俯仰角变化
	脉宽	频率	能量	方位/俯仰	重频变化	重复周期	变化方式	频率上下限	极化方式	方位/俯仰角变化
相似因子	0.67	0.99	0.93	1	1	0.95	1	0.96	1	1
相似度	0.88				0.98					1

Table 13 Similarity degree of suppression jamming noise

参数	基础参数			方式类参数					运动等效
参数	频率	能量	方位/俯仰	干扰样式	带宽	点数	子带宽度	极化方式	方位/俯仰角变化
相似因子	0.99	0.93	1	1	0.67	1	0.96	1	1
相似度	0.97			0.91					1

Table 14 Similarity degree of deceptive jamming signal

参数	基础参数			方式类参数				运动等效
参数	频率	能量	方位/俯仰	干扰样式	起始/终止位置	目标个数	极化方式	方位/俯仰角变化
相似因子	0.99	0.93	1	1	0.49	0.59	1	1
相似度	0.97			0.73				1

Table 15 Similarity degree of operation mode for satellite/ship-borne radar signal

参数	运用时机	工作模式	组网状态
相似因子	1	1	1
相似度	1

Table 16 Similarity degree of operation mode for suppression/deceptive jamming signal

参数	运用时机	工作模式	组网状态
相似因子	1	1	0.001
相似度	0.1

Table 17 Table of weight and signal similarity degree

参数	星载雷达信号	舰载雷达信号	压制干扰信号	欺骗干扰信号
构设参数相似度权重	0.6	0.7	0.5	0.5
战术运用相似度权重	0.4	0.3	0.5	0.5
相似度	0.92	0.97	0.53	0.51

Table 18 Table of weight and environment similarity degree

参数	环境分类
参数	目标信号环境	背景信号环境	威胁信号环境
信号组成	星载雷达信号	舰载雷达信号	压制干扰信号	欺骗干扰信号
权重	—	—	$ω T 1 = 0.5$	$ω T 2 = 0.5$
相似度	0.92	0.97	0.52
权重	$ω T a = 0.4$	$ω B = 0.1$	$ω T = 0.5$
相似度	0.73

Table 18 Table of weight and environment similarity degree

参数	环境分类
参数	目标信号环境	背景信号环境	威胁信号环境
信号组成	星载雷达信号	舰载雷达信号	压制干扰信号	欺骗干扰信号
权重	—	—	$ω T 1 = 0.5$	$ω T 2 = 0.5$
相似度	0.92	0.97	0.52
权重	$ω T a = 0.4$	$ω B = 0.1$	$ω T = 0.5$
相似度	0.73

Fig. 4 Results of similarity degree evaluation

References 11

[1]	邵晓方，李家森. 一种海战场威胁电磁环境构设方案的设计方法［J］. 现代防御技术， 2019， 47（5）： 137-142.
	SHAO Xiaofang， LI Jiasen. Design Method of Threatening Electromagnetic Environment Construction Plan in Sea Battlefield［J］. Modern Defence Technology， 2019， 47（5）： 137-142.
[2]	王成，冉金和，赵顺恺. 基于云服务的大尺度复杂电磁环境构设技术［C］∥第十一届中国指挥控制大会论文集. 北京：中国指挥与控制学会， 2023： 493-499.
	WANG Cheng， RAN Jinhe， ZHAO Shunkai. A Large Scale Complex Electronic Environment Constructing Technology Based on Cloud Service［C］∥The 11th Chinese Institute of Command and Control. Beijing： Chinese Institute of Command and Control， 2023： 493-499.
[3]	马艳艳，林强，牛闯，等. 复杂战场电磁环境研究综述［J］. 现代防御技术， 2024， 52（4）： 16-23.
	MA Yanyan， LIN Qiang， NIU Chuang， et al. Review on Complex Battlefield Electromagnetic Environment［J］. Modern Defence Technology， 2024， 52（4）： 16-23.
[4]	彭进先，高澜，桑苗苗，等. 基于战场电磁效应目标的复杂电磁环境构设研究［J］. 雷达与对抗， 2024， 44（2）： 1-6.
	PENG Jinxian， GAO Lan， SANG Miaomiao， et al. Research on Complex Electromagnetic Environment Construction Based on Battlefield Electromagnetic Effect Targets［J］. RADAR & ECM， 2024， 44（2）： 1-6.
[5]	李郝亮，陈思伟. 海面角反射体电磁散射特性与雷达鉴别研究进展与展望［J］. 雷达学报， 2023， 12（4）： 738-761.
	LI Haoliang， CHEN Siwei. Electromagnetic Scattering Characteristics and Radar Identification of Sea Corner Reflectors： Advances and Prospects［J］. Journal of Radars， 2023， 12（4）： 738-761.
[6]	李文鹏，徐忠富，高进涛，等. 训练电磁环境生成和逼真度评估方法［J］. 火力与指挥控制， 2015， 40（3）： 51-55.
	LI Wenpeng， XU Zhongfu， GAO Jintao， et al. Study on Method of Generation and Fidelity Evaluation of Training Electromagnetic Environment［J］. Fire Control & Command Control， 2015， 40（3）： 51-55.
[7]	高原，秦风，吴双，等. 强电磁环境信号构建等效性量化评估方法［J］. 中国舰船研究， 2023， 18（4）： 95-102.
	GAO Yuan， QIN Feng， WU Shuang， et al. Quantitative Evaluation for Equivalence of High-Intensity Electromagnetic Environment Signal［J］. Chinese Journal of Ship Research， 2023， 18（4）： 95-102.
[8]	白海涛，杨文，高慧敏. 面向作战需求的战场电磁环境复杂度评估［J］. 太赫兹科学与电子信息学报， 2018， 16（3）： 481-485.
	BAI Haitao， YANG Wen， GAO Huimin. Complexity Evaluation of Battlefield Electromagnetic Environment for Combat［J］. Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology， 2018， 16（3）： 481-485.
[9]	柯宏发，杨皛，李巧丽. 基于相近和相似机理的装备作战效能评估模型［J］. 国防科技， 2022， 43（2）： 82-91.
	KE Hongfa， YANG Xiao， LI Qiaoli. Evaluating the Operational Effectiveness of Equipment Based on Proximity and Similarity Mechanisms［J］. National Defense Technology， 2022， 43（2）： 82-91.
[10]	石志敏. 3种雷达脉冲压缩信号的性能比较［J］. 电子科技， 2013， 26（11）： 122-124.
	SHI Zhimin. Comparison of Three Types of Radar Pulse Compression Signals［J］. Electron. Sci. & Tech.， 2013， 26（11）： 122-124.
[11]	陈馨，杨东升，孟冲，等. 一种基于层次分析法的复杂电磁环境相似度评估方法［J］. 中国电子科学研究院学报， 2024， 19（2）： 127-137.
	CHEN Xin， YANG Dongsheng， MENG Chong， et al. A Similarity Evaluation Method for Complex Electromagnetic Environment Based on Analytic Hierarchy Process［J］. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology， 2024， 19（2）： 127-137.

[1]	Xiaofeng AI, Yihang HU, Li GONG. Study on the Discriminability Between Ships and Corner Reflector Arrays Based on Dual-Radar HRRP Similarity [J]. Modern Defense Technology, 2026, 54(3): 1-10.
[2]	Zhiqiang ZHANG, Jin HU, Jinxin XU, Yunsong WU. Specific Emitter Identification Algorithm Based on Sample Alignment and Semi-global Attention Mechanism [J]. Modern Defense Technology, 2026, 54(2): 128-136.
[3]	Yongwei LU, Huan LIN, Yinbing ZHANG, Shihao SHAN, Shiju YANG. Radar Working State Assessment Based on Adaptive Augmented Bayesian [J]. Modern Defense Technology, 2026, 54(2): 155-162.
[4]	Menggao TAO, Bingqie WANG, Qingxin ZHANG, Wenjie WEI, Jide TANG, Wensi HE. Threat Assessment of Penetrating Counter Air Platforms Based on Combination Weighting TOPSIS [J]. Modern Defense Technology, 2026, 54(2): 48-60.
[5]	Yao LEI, Jianyin ZHAO, Weimin LÜ. Health Assessment of Equipment Based on IVIF [J]. Modern Defense Technology, 2026, 54(1): 138-148.
[6]	Miaomiao TIAN, Jinxian PENG, Chao ZHAO, Dan GENG, Tuoyuan YI, Chunyong HAN. Electromagnetic Environment Adaptation Test for Radar Countermeasure Equipment [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(6): 179-186.
[7]	Yu YAO, Qiang LIN, Haida YANG, Wensi HE, Yang ZHANG. Combat Effectiveness Evaluation of Air Defense Early Warning Equipment System Based on Improved AHP [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(6): 21-29.
[8]	Daoren YUAN, Quanwei XIE, Duan WANG. Study on Application of Laser Weapons in Terminal Air Defense [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(5): 21-28.
[9]	Longfei JIANG, Jianbing ZHAO. Combat Effectiveness Evaluation of Air & Space Defense Kill Chain Based on Order [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(5): 70-79.
[10]	Nan LIU. UAV Swarm Threat Assessment Method Based on Improved PROMETHEE [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(5): 92-98.
[11]	Kainuo CHEN, Fuguang ZHANG, Han ZHANG, Yantao YIN, Guangchuan DU. Equipment Remaining Life Prediction for High Order Graph Convolution Neural Networks Joint Training [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(4): 148-159.
[12]	Jiaheng TANG, Boyi XIAO, Chenbo DING, Hengzhi FAN, Maolong LÜ. Research on Target Allocation and Path Planning Methods for Manned/Unmanned Aerial Vehicle Cooperative Ground Attack [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(4): 27-35.
[13]	Miaomiao TIAN, Jinxian PENG, Lun ZHOU, Lihua LÜ. Research on the Capability Evaluation of Radar Countermeasure Equipment Based on Fuzzy Comprehensive Model [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(3): 182-190.
[14]	Haiyan ZHAO, Feng ZHOU, Wenjing YANG, Di LIU, Tianyuan YANG. Research on Effectiveness Evaluation Method of Anti-missile Equipment System Based on GWO-DBN [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(2): 45-54.
[15]	Wendong ZHAO, Mingzhi ZHANG, Shengming GUO. A Method of Target Group Type Identification Oriented System Combat [J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(2): 74-81.