(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210971493.8 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 林新　王添琦　李妮　 (74)专利代理 机构 北京天汇航智知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11987 专利代理师 陈陈数 (51)Int.Cl. G06F 30/25(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06T 3/40(2006.01) G06T 7/246(2017.01) G06T 7/70(2017.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种对抗仿真中通信系统多粒度建模实时 仿真方法 (57)摘要 本发明公开了一种对抗仿真中通信系统多 粒度建模实时仿真方法， 构建了军事通信系统工 程级、 功能级以及任务级模型。 对于精细度要求 较高的场景， 利用专业电磁仿真软件离线解算通 信设备的天线数据， 并在仿真运行时在线插值从 而实时得到准确的数据； 对于精细度要求不高的 场景， 采取典型参数来描述天线的方向性； 对于 大规模的军事通信网络， 实时性要求更高， 因此 不考虑天线方向性， 只考虑通信覆盖范围。 此外 在建模过程中要考虑战场通信干扰， 大气以及地 形通视性的问题。 本发明最终建立一套从天线解 算、 链路仿真到军事网络通信的多粒度模型， 并 引入战场环境对于通信的影响的面向对抗仿真 的通信系统建模 装置。 权利要求书2页 说明书16页 附图4页 CN 115270590 A 2022.11.01 CN 115270590 A 1.一种对抗仿真中通信系统多粒度建模实时仿真方法， 其特 征在于， 包括： S1， 根据天线设计的性能指标要求， 利用电磁仿真软件得到天线的离线的功率方向图 数据， 再将功率方向图数据处 理成三维方向图， 并进行在线插值得到在线的连续数据； S2， 构建链路解算仿真模型， 建立其中的工程级模型和功能级模型； 然后通过发射设备 的频率、 带宽、 发射功率和天线增益， 其中对于天线增益的计算， 基于在线的连续数据通过 工程级模型利用第一步中离线解算， 在线插值的方式得到； 功 能级模型中则采取经验公式 得到天线的最大增益后， 利用天线的固有参数， 根据天线方向图计算出天线的主瓣， 半功 率 波束宽度， 旁瓣增益以及后瓣增益， 从而 描绘出天线的方向性； S3， 建立链路解算仿真模型中的任务级模型， 进行军事通信网络仿真， 仅计算通信的覆 盖范围； S4， 建立典型战场环境对通信影响的模型， 所述模型包括： 战场大气环境模型、 地形通 视性模型和干扰机模型； 其中， 所述工程级模型、 所述功能级模型和所述任务级模型的粒度由细到粗。 2.根据权利要求1所述的一种对抗仿真中通信系统多粒度建模实时仿真方法， 其特征 在于， 所述 典型战场环境包括： 自然环境和人工环境， 所述自然环 境包括有大气环境和地形 环境， 所述大气环境包括有氧气和水蒸气； 所述战场大气环境模型用于计算所述战场大气环境模型中氧气和水蒸气的吸收损耗 对电磁波传播的影响； 所述地形通视性模型用于计算所述 地形环境中地形高程数据对于电磁波传播的影响； 所述干扰机模型用于计算所述人工环境中有源压制干扰对于通信影响。 3.根据权利要求1所述的一种对抗仿真中通信系统多粒度建模实时仿真方法， 其特征 在于， 所述功能级模 型设置有输出口， 用于实现下述的至少一个功能： 得到发射设备的信号 频率、 得到发射设备的带宽、 得到发射设备的发射增益、 得到发射设备的发射功率、 得到发 射设备的所在位置、 得到链路的连通结果和得到链路的误码率； 所述功能级模型设置有输入口， 用于实现下述的至少一个功能： 输入模型位置、 输入所 受干扰功率、 输入所要接收设备的发射 参数和输入设备 所搭载载体的姿态角。 4.根据权利要求1所述的一种对抗仿真中通信系统多粒度建模实时仿真方法， 其特征 在于， 所述S1的步骤， 具体包括： S101， 进行天线物理场解 算， 得到天线二维增益方向图的三维场强方向图数据； S102， 计算得出所参考的理想的各项同性天线 的场强数据， 然后计算每一点的绝对增 益值， 最终得到天线的三维增益方向图数据； S103， 根据步骤S102中得到的天线三维增益方向图数据， 采取双向性插值算法进行插 值， 得到仿真过程中所需要连续的数据。 5.根据权利要求1所述的一种对抗仿真中通信系统多粒度建模实时仿真方法， 其特征 在于， 所述S2的步骤， 具体包括： S201， 基于典型口径天线的最大增益的经验公式， 计算典型口径天线的最大增益， 并根 据天线的固有参数和在线的连续数据的天线方向图， 得到半功率波束宽度、 旁瓣增 益和后 瓣增益， 描绘出天线的方向性； S202， 计算传输过程中的自由空间损耗和包括有系统热噪声和典型战场环境的变量的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270590 A 2噪声损耗； S203， 对功能级模型进行建模， 通过数据输入输出参数一次性将功能级模型所需要的 输入参数传递给功能级模型， 或将当前帧中功能级模型需要输出给引擎的数据以信号的方 式传递出来； S204， 信号经过发射天线放大后传播， 被接收天线接收到， 通过信噪比计算出链路的误 码率， 基于天线的方向性采用坐标转换获得天线指向相对于地面坐标系的方向角和高度 角。 6.根据权利要求1所述的一种对抗仿真中通信系统多粒度建模实时仿真方法， 其特征 在于， 所述S3的步骤， 具体包括： S301， 建立通信系统的任务级模型； S302， 利用ns2进行军事通信网络 仿真； S303， 进行套接字通信， 使运行在linux环境下的ns2能够与运行在windows环境下的模 型联系在一 起。 7.根据权利要求6所述的一种对抗仿真中通信系统多粒度建模实时仿真方法， 其特征 在于， 所述S4的步骤， 具体包括： S401， 建立战场气环境模型， 建立包括氧气和水蒸气对电磁波吸收因子的变量的战场 大气环境模型； S402， 建立地形通视性模型， 获取视点和目标点之间视线在xoy平面上的投影的多个采 样点， 判断视点和采样点连线的斜率与视线的斜率的大小以及视点与目标点之间的通视 性； S403， 建立干扰机模型， 建立包括目标回波功率强度、 待干扰设备接收机热噪声平均功 率强度、 在自由空间中的信噪比、 在 有源压制干扰下待干扰设备接收机的干扰功 率强度、 干 扰设备天线在干扰机方向上的增益和在有源压制干扰情况下， 接收机输出端信干比的变量 的干扰机模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270590 A 3