电磁态势多点协作控制方法及应用介绍

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电磁态势多点协作控制方法及应用介绍

一、项目简介：

电磁场与电磁波通常来自于自然产生和人为制造，人为制造包括通信发射、雷达发射、核电磁爆炸和高能微波等，自然电磁场包括宇宙爆炸、雷电等，这些电磁场与环境相互作用，形成不同特征的电磁态势，并对电子信息设备和网络的高性能工作和安全产生重大影响。因此围绕环境电磁态势的研究、分析和利用，对复杂物理环境下的通信系统工程、信息网络工程、作战平台系统、舰船重大平台工程、电力输送工程、数据中心系统工程等具有十分重大价值。

物理环境对于外来和内生电磁场都会产生很大影响，物理结构对于电磁场的直接响应和内在传播特征是特定物理环境下电磁态势形成的内因和机理。在国家计划、国防科技和自主科研等项目支持下，本成果开展了多形态物理环境下电磁态势形成、演变和控制的基础理论、关键技术和系统组成研究，提出了本地本征模表达的电磁态势多点协作控制方法，建立了分层异质球和分层异质柱结构的同属结构类电磁场模型，突破了多点电磁能量协作处理等若干关键技术，解决了跨域电磁信息感知与接入难题，研制了协作控制设备系列，研制了网络化电磁传感器并建立了在线监测与离线处理系统，获得规模化应用。本项目成果主要贡献如下：

(1)提出了一种本地本征表达的高效电磁计算方法，在物理结构复杂且多奇异性条件下，实现了快速准确的电磁认知和评估，从时间上解决了多点协作控制的有效性难题，并在多种环境下实现了电磁干扰处理模式从“抑制”到“管控”的转变，开创了电磁态势协作控制新途径，应用表明系统性能稳定、安全保障能力极大提高。

(2)建立了分层异质球和分层异质柱结构的同属结构类电磁场模型，提出了多域场景变阻抗调控方法，国际上率先完成了多路分配多频匹配网络理论，解决了宽带或多频宽带一致性处理难题，突破了Bode-Fano准则的宽带插损极限，研制了多参数协作的干扰能量管控系统，试验证明性能提高10倍左右。

(3)建立了复杂环境三维电波传播预测模型，提出了大区域电磁信息感知与低成本嵌套移动自组织网认知接入方法，研制了与多点协作设备融合的网络化传感器系列，建立了在线监测与离线处理系统，实现了节点稀密不均、感知时间不均的信息在线获取与利用，解决了遮挡环境下数据可靠接入、汇聚与监测等难题，实现了跨域规模化应用。

成果获授权发明专利46项，完成10项行业标准的制定和立项，发表论文56篇，研究报告5篇，在国家重大活动、中国通信电信运营商和野战装备等得到广泛应用，多次应邀做大会主题报告和论坛专题报告，依托本成果协作控制系列产品和网络通信系统已实现大规模部署和应用。

二、推荐意见

复杂物理环境对于电磁信号的界面直接响应及内在传播特征，是复杂物理环境下电磁态势形成的基本机理。对复杂环境下电磁态势的模拟、预测、评估与控制，对于通信系统工程、信息网络工程、战略战术作战平台、舰船重大平台工程、电力输送工程、数据中心系统工程等的高性能稳定工作与物理安全保护具有十分重大意义。北京邮电大学联合中国铁塔股份有限公司等五家单位，开展了复杂物理环境下电磁态势形成、演变和控制的基础理论、关键技术和系统研究，提出了本地本征模表达的电磁态势多点协作控制方法，建立了分层异质柱、分层异质球映射的同属结构类电磁场模型，突破了多点电磁能量协作处理等若干关键技术，解决了跨域电磁信息感知与接入难题，研制了协作控制设备系列，研制了网络化电磁传感器并建立了在线监测与离线处理系统，产生了显著经济效益和社会效益。成果获授权发明专利46项，完成10项行业标准的制定和立项，发表论文56篇，研究报告5篇，在重大活动保障、通信电信运营商、电网、国防装备、风力发电等新能源系统等得到广泛应用。推荐该项目为国家科学技术进步奖二等奖。

三、客观评价：

项目成果得到加拿大Calgary大学的科学院院士和工程院院士Fadhel M. Ghannouchi教授、美国加州大学洛杉矶分校的工程院院士T.Itoh教授、加拿大Waterloo大学的工程院院士Sherman Shen教授等为代表的国际著名学者的高度正面评价。相关产品通过了国家权威机构的入网测试、认证测试和用户正面评价，在国家和国际重大活动保障中发挥了重要作用，成果列入国家发改委《国家重点节能低碳技术推广目录》，工信部科技委组织项目技术评审认为：“技术方案实施简便，效果显著”。

四、推广应用情况：

项目成果被美国加州大学洛杉矶分校的工程院院士T.Itoh教授直接应用于卫星天线研制、美国Texas A&M大学IEEE Fellow Cam Nguyen教授应用于多种射频芯片研制，完成国家规范1项，行业标准1项，中国通信企业协会（T/CAICI）团体标准制定等3项，完成中央JW装备发展部等标准立项5项，在国家和国际重大活动、中国通信电信运营商、中国南方电网、国防野战移动装备和风力发电新能源系统等得到广泛应用，累计安装8万多台或套，保障了若干国家重大活动开展，取得显著经济效益和社会效益显著。

五、主要知识产权目录：

六、完成人关系说明：

北京邮电大学、军事科学院系统工程研究院网络信息研究所、深圳远征技术有限公司、中国铁塔股份有限公司、海能达通信股份有限公司在电磁态势多点协作控制方法与应用方面，长期合作，从基础研究、关键技术到产品研制和推广应用，形成合理的攻关队伍。

北京邮电大学发挥在电磁环境与建模仿真、通信系统与网络领域的技术优势，完成原创模型、方法以及关键技术，支撑成果的先进性、可行性和自主可控。

军事科学院系统工程研究院网络信息研究所发挥在专门通信领域及特殊应用环境的技术优势，完成应用需求提出，总体方案设计和标准化方法，为我国相关领域战略性能力提升奠定基础。

深圳远征技术有限公司围绕电磁态势多点协作应用，完成复杂物理环境外来强电磁控制技术和设备研制，提升我国极端环境下的系统防护和保护能力。

中国铁塔股份有限公司发挥其在电信通信服务综合支撑的技术优势，完成了复杂物理场景应用方案、异构系统关联及其应用标准技术，提升了我国基础通信信息网络的安全性保障。

海能达通信股份有限公司围绕电磁态势多点协作应用，完成复杂物理环境高效通信技术、设备研制及工程实施，提升了我国在专门通信领域的国际水平和国际竞争能力。

中国电信股份有限公司广东研究院发挥在网络建设、运行与应用前瞻性研究方面的优势，完成了移动通信网络复杂电磁环境下运行安全模型和保护方案设计，支撑了我国跨域多样化环境通信网络建设的安全体系。