[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

摘要

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。

主权项

1.一种无人机电磁干扰通信环境半物理仿真方法，其特征在于：步骤如下：第一步，总控单元(1‑1)的系统状态模块(1‑12)自动进行硬件设备的自检，依次检测数据采集记录单元(1‑2)、数据链射频信号模拟单元(1‑3)、信道和干扰模拟单元(1‑4)以及天线滑轨控制单元(1‑5)是否正常连接；第二步，用户通过总控单元(1‑1)的参数配置模块(1‑14)，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(1‑4)，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rA＝(xa,ya,za)、rB＝(xb,yb,zb)；(b)分析无线信号传播过程中地面的反射位置rC＝(xc,yc,zc)，计算方法如下其中Re＝6378137m，RP＝6356752m；(c)分析直射径和反射径的通信距离Dlos,Dref和略射角ξ，其中，Dlos,Dref利用欧氏距离公式计算，ξ的计算方法如下(d)分析地面反射系数RF和粗糙地面因子m，计算方法如下(e)分析直射径、反射径和散射径的信号传播损耗，计算方法如下αdir＝32.44+20lg fc+20lg Dlos   (5)其中，(f)模拟产生无人机通信链路的信道冲激响应方法如下其中β(t)表示由建筑物和山脉导致的阴影衰落，可建模成对数正态分布，γ(t)表示不可分辨散射支路叠加后形成的多径衰落可建模为瑞利、莱斯或Nakagami分布；(g)重复步骤(a)到(f)的方法，计算并仿真获得干扰信道的冲激响应(h)根据用户输入参数计算热噪声和背景噪声，进而获得等效噪声第三步，用户通过总控单元(1‑1)的方位调节模块(1‑15)进行抗干扰环境测试单元的设置，具体方法如下：(a)通过无人机飞行轨迹中方位角、俯仰角和滚转角的数据得到转台的运动参数；(b)通过发送端和无人机的位置关系计算出发射天线和无人机的方向关系得到发射天线扫描架的运动参数；(c)通过计算干扰机与无人机的位置关系得到干扰天线扫描架和滑轨的运动参数；第四步，总控单元(1‑1)通过CPCI总线向运动控制模块(1‑17)发出运动指令和控制信号，运动控制模块(1‑17)与电机驱动模块(1‑18)进行通讯，控制信号经电机驱动模块功率放大后驱动电机运动，最后控制抗干扰测试环境(1‑6)中各个设备运转并配置至相应的测试环境；第五步，总控单元(1‑1)的数据链信号设置模块(1‑15)通过CPCI总线控制数据链射频信号模拟单元(1‑3)发射无人机数据链射频信号，无人机数据链射频信号进入信道和干扰模拟单元(1‑4)，然后数据链输入信号模块(1‑7)通过AD芯片将模拟信号转化为数字信号，下变频后得到复基带数据链信号；干扰信号模块(1‑8)内置干扰源包括窄带噪声调制干扰、连续噪声干扰和宽带扫频干扰；数据链信号和干扰信号分别通过数据链信道和干扰信道模块(1‑9)叠加信道衰落后通过干信比控制模块(1‑10)进行信号功率和干扰功率的调整；无人机数据链信号和干扰信号分别叠加指定信噪比的噪声模块(1‑11)后进行上变频由DA芯片输出到抗干扰环境测试单元(1‑6)；第六步，待测设备解调仿真系统产生的信号，并将解调数据通过1553b总线传到数据采集记录单元(1‑2)，然后通过CPCI总线传给总控单元，总控单元(1‑1)的性能评估模块(1‑17)对解调数据进行误码率、误帧率和丢帧率的计算并给出待测设备的性能结果。