[发明专利]一种无人机电磁干扰通信环境半物理仿真方法及装置

说明书

本发明公开了一种无人机电磁干扰通信环境半物理仿真方法及装置，本发明提出的无人机电磁干扰通信环境半实物仿真方法及装置采用软件仿真和硬件模拟相结合的方式，不仅可以支持复杂信道衰落和多种干扰样式，同时还有效模拟了天线及待测设备自身几何结构对辐射信号的影响；本发明提出的无人机电磁干扰通信环境半实物仿真方法及装置支持发射机、多个干扰机和接收机均处于高速移动的通信场景模拟及待测设备性能评估，同时支持自动化测试和结果分析。

技术领域：

本发明涉及一种无人机电磁干扰通信环境半物理仿真方法及装置，属于半实物仿真领域，特别针对复杂电磁环境和干扰共同作用下的无人机通信环境半实物仿真方法及装置。

背景技术：

无人机具有体积小、成本低、携带方便等优点，广泛应用于侦察监视、航拍、勘测、安防、环境保护、灾害监测与评估等民用领域。无人机数据链是连接无人机之间以及地面控制站的纽带，是保证无人机系统各设备之间实时通信、信息共享和协同工作的关键。然而，无人机数据链的通信环境往往十分复杂，电波在传播过程中不仅会受到周边地形、天气、飞机姿态等因素的影响，而且还会面临各种形式甚至大功率的人为干扰。在复杂电磁环境和干扰共同作用下，无人机数据链的传输性能会急剧下降，严重时甚至造成整个系统的瘫痪。因此，在无人机数据链的开发与研究过程中，需要对无人机数据链系统抗干扰性能进行测试和评估，以确保无人机系统在复杂电磁环境下的正常通信。

半实物仿真系统结合了数字仿真技术和物理模拟设备，可在实验室内完成系统性能的验证和测试，克服了外场测试受天气等诸多因素的局限，具有周期短、花费少、配置灵活、可重复性强等优点，在各种通信设备的测试中得到了广泛的运用。为了更真实有效的对无人机数据链性能进行测试评估，有必要构建无人机电磁干扰通信环境半物理仿真系统，并据此完成复杂电磁环境和干扰共同影响下的无人机数据链性能的测试和评估。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种针对复杂电磁环境和干扰共同作用下的无人机电磁干扰通信环境半物理仿真方法及装置，可适用于复杂电磁环境下无人机数据链性能的测试和评估。

本发明采用如下技术方案：一种无人机电磁干扰通信环境半物理仿真方法，步骤如下：

第一步，总控单元的系统状态模块自动进行硬件设备的自检，依次检测数据采集记录单元、数据链射频信号模拟单元、信道和干扰模拟单元以及天线滑轨控制单元是否正常连接；

第二步，用户通过总控单元的参数配置模块，首先进行信号和干扰场景的设置，然后进行信号和干扰信道参数的计算，并对计算所得参数进行定点量化，最后参数将通过CPCI总线传输到信道和干扰模拟单元，具体方法如下：

(a)总控单元利用用户设置的收发端移动轨迹，获得任意t时刻无人机和地面通信设备的坐标，分别记为r_A＝(x_a,y_a,z_a)、r_B＝(x_b,y_b,z_b)；

(b)分析无线信号传播过程中地面的反射位置r_C＝(x_c,y_c,z_c)，计算方法如下

其中R_e＝6378137m，R_P＝6356752m；

(c)分析直射径和反射径的通信距离D_los,D_ref和略射角ξ，其中，D_los,D_ref利用欧氏距离公式计算，ξ的计算方法如下

其中|BC|表示待测产品和反射点的距离，|AC|表示发射天线和反射点的距离；