[发明专利]一种无人机地面接收电磁信号的三维显示与盲区确定方法

说明书

本发明公开了一种无人机地面接收电磁信号的三维显示与盲区确定方法，首先通过网络数据读取方式读取通信数据链的下行数据，从中提取地面接收站附近区域的电磁信号强度，并进行数据筛选和预处理操作。然后根据数据的接收位置和数值大小，进行三维可视化显示模型的单元建模及其属性定义。最后利用计算机图形学技术，根据无人机飞行前进的路程将数据三维可视化操作载入不同显示列表，实现数据的三维可视化显示。进而用阈值判断的方法确定通信的盲区位置，调整航线方向，得出最佳的规划航线。本发明能够实时动态的显示无人机飞行过程中地面接收端的电磁信号强度，适用于多链路、多频道下的链路信息监控和航线规划。

技术领域

本发明属于无人机指挥控制技术领域，涉及计算机图形学、电磁环境等领域，具体是指一种用于实现无人机地面接收电磁信号的三维显示与通信盲区确定方法。

背景技术

无人驾驶飞机以其准确、高效和灵便的侦察、干扰、搜索及在非正规条件下作战等多种作战能力，在现代战争中发挥着显著的作用。地面站为无人机系统的指挥控制中心，无人机遥测遥控地面站被称之为整个无人机系统的“神经中枢”，对系统的正常运行起到非常重要的作用。因此无人机存在单点失效性的缺点，即一旦地面站失去与无人机间的正常链路通信，则无人机便会丧失效用。所以，合理的规划无人机航线，避免因路径遮挡等原因导致地面接收盲区的出现，对保持无人机系统通信链路的通畅性具有重要的意义。

电磁环境可视化是科学计算可视化技术中的一个研究热点之一，目前用频设备的广泛使用，并且类型多、数量多、占用频谱范围宽，从而导致空间电磁环境极为复杂。但是电磁环境具有看不见、摸不着的特点，这使得电磁环境的三维可视化对电磁场数据的处理和解释的效率低，周期长，其次，信息交流的手段也不够丰富，研究人员之间的信息交流仅仅局限于文字和语言的层面，这样导致分析问题的效率很低，不能及时发现调制非正常现象与错误，不能达到动态调整计算过程的目的。

发明内容

本发明针对无人机飞行过程中链路信息监控和航线规划的需要，以及电磁信号强度数据量大和电磁环境的抽象性等问题，提出了一种无人机地面接收电磁信号的三维显示与盲区确定方法。

本发明的一种无人机地面接收电磁信号的三维显示与盲区确定方法，包括以下步骤：

步骤一：电磁信号强度数据获取及与预处理，包括以下步骤：

步骤1.1、设定网格范围，即地面站接收电磁信号强度区域范围，并以此作为数据三维可视化显示的一个模型单元。设网格范围是以预计地面站位置(x₀,y₀,z₀)为长方体中心点，长方体地面为边长为a米的正方形，高为b米。

步骤1.2、预设有效电磁信号强度数据的下限、上限值，分别为E0_min、E0_max。

步骤1.3、由网格范围获得大小为n_x*n_y*n_z的电磁信号强度数组E[n_x,n_y,n_z]，其中(n_x,n_y,n_z)分别为在经度、纬度、高度方向上的采集点个数。对下行链路数据进行离散取值存入数组E[n_x,n_y,n_z]中，设某点数据值为E_(i,j,k)。

其中，设(x,y,z)为采集离散点的位置坐标，(Δ_x,Δ_y,Δ_z)为在长方体长、宽、高方向上的离散点距离间隔。则(x,y,z)与(i,j,k)是一一对应的关系：

步骤1.4、判断数据E_(i,j,k)是否为有效值：