內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法及模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法及模擬系統(tǒng)，屬于射頻半實(shí)物仿真技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂復(fù)雜電磁環(huán)境，是指在一定的戰(zhàn)場空間內(nèi)，由空域、時(shí)域、頻域、能量上分布的數(shù)量繁多、密集重疊、樣式復(fù)雜、動(dòng)態(tài)交迭的電磁信號(hào)構(gòu)成的電磁環(huán)境。
[0003]構(gòu)成復(fù)雜電磁環(huán)境的主要因素有敵我雙方的電子對(duì)抗、各種武器裝備所釋放的電磁波、民用電磁設(shè)備的輻射、自然界產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象以及中立方電磁輻射源發(fā)出的電磁波，再加上高能微波武器等定向能武器和電磁脈沖彈以及超帶寬、強(qiáng)電磁輻射干擾機(jī)的出現(xiàn)，使戰(zhàn)場的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜。
[0004]在復(fù)雜電磁環(huán)境中使用和工作的電子裝備及武器系統(tǒng)，其工作性能和戰(zhàn)場生存能力必然受到復(fù)雜電磁環(huán)境的影響和制約。為了積極應(yīng)對(duì)這一影響，需要構(gòu)建接近戰(zhàn)場實(shí)際、滿足裝備性能測試和訓(xùn)練需求的復(fù)雜電磁環(huán)境。縱觀國內(nèi)外復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建方法主要有如下幾種:I)利用真實(shí)的武器裝備全實(shí)物構(gòu)建;2)大量依靠各類信號(hào)模擬器、分布式交互仿真技術(shù)的半實(shí)物構(gòu)建;3)利用計(jì)算機(jī)模擬和仿真技術(shù)的全數(shù)學(xué)模型構(gòu)建。這三種復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，且適用于電子裝備及武器系統(tǒng)研制的不同階段。
[0005]內(nèi)場福射式復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建技術(shù)屬于半實(shí)物仿真技術(shù)范疇，可用于設(shè)備研制過程中、研制完成后的性能測試，甚至可替代部分全實(shí)物環(huán)境下的試驗(yàn)和測試。國外在上世紀(jì)六十年代開始研究該技術(shù)，并在武器裝備的研制過程中得到大量應(yīng)用，甚至將該技術(shù)列為關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)我國實(shí)施技術(shù)封鎖。從當(dāng)前可查的公開資料來看，僅有應(yīng)用性的介紹文字，沒有涉及具體技術(shù)細(xì)節(jié)。而國內(nèi)在該技術(shù)研究起步較晚，主要集中于概念研究和理論描述，對(duì)于如何構(gòu)建、實(shí)施以及工程應(yīng)用沒有深入的闡述。綜上分析，現(xiàn)有材料均沒有很好解決該技術(shù)的構(gòu)建和工程實(shí)施問題，本發(fā)明提出了一種構(gòu)建方法，并給出了工程實(shí)施流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法及模擬系統(tǒng)，為電子設(shè)備及武器裝備的性能測試及復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)提供一種高效、可靠、可重復(fù)、高性價(jià)比的技術(shù)手段。該技術(shù)在縮短電子設(shè)備及武器裝備的研制周期、減少試驗(yàn)耗資、提高裝備的戰(zhàn)場生存能力等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。
[0007]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:以大空間合理配置的電波暗室作為試驗(yàn)平臺(tái)，利用各類信號(hào)模擬器構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境信號(hào)，通過改變各模擬器參數(shù)靈活設(shè)置試驗(yàn)所需要的電磁信號(hào)環(huán)境;通過電波暗室內(nèi)部布設(shè)的輻射單元向被試設(shè)備福射目標(biāo)、干擾、雜波、背景環(huán)境電磁信號(hào)。
[0008]本發(fā)明還提供了一種內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建方法，其特征在于，包括: 電波暗室，為復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建提供無回波的電磁波傳播空間；
控制室:實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的控制，以及試驗(yàn)過程的顯示與操控；
信號(hào)室:為各類信號(hào)模擬器設(shè)備提供放置空間；
轉(zhuǎn)臺(tái):被試設(shè)備安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，可實(shí)現(xiàn)被試設(shè)備的姿態(tài)模擬功能；
吊裝機(jī)構(gòu):實(shí)現(xiàn)被試設(shè)備的吊裝；
背景環(huán)境模擬器:模擬產(chǎn)生被試設(shè)備工作過程中的背景電磁環(huán)境信號(hào)；
信號(hào)模擬器:用于產(chǎn)生目標(biāo)回波、電子干擾、雜波等試驗(yàn)信號(hào)；
輻射陣列及饋電系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)輻射信號(hào)的角位置及快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)模擬，通過單元組合成的方式模擬設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡；
運(yùn)動(dòng)小車及軌道:模擬按一定規(guī)律慢速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)信號(hào)；
離散收發(fā)單元:實(shí)現(xiàn)離散信號(hào)的輻射和接收，離散收發(fā)單元根據(jù)試驗(yàn)安排布置在電波暗室內(nèi)部墻面；
寬帶接收機(jī):實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)環(huán)境信號(hào)的測量、存儲(chǔ)和分析；
計(jì)算機(jī)及控制系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)系統(tǒng)電子設(shè)備的操控，以及設(shè)備工作狀態(tài)及試驗(yàn)態(tài)勢的顯示，實(shí)現(xiàn)電波暗室內(nèi)有關(guān)設(shè)備的視頻監(jiān)控顯示和操控；
進(jìn)一步的，所述的內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，其特征在于:還包括校準(zhǔn)裝置，該裝置用于實(shí)現(xiàn)對(duì)自身信號(hào)幅相特性、到達(dá)角度信號(hào)的測試、校準(zhǔn)。
[0009]進(jìn)一步的，所述的內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，其特征在于:電波暗室包括暗室屏蔽工程及和吸波材料工程。
[0010]進(jìn)一步的，所述的內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)臺(tái)為單個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)臺(tái)或者多個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)的組合。
[0011]具體的，上述的內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建方法，包括以下實(shí)施步驟:
(1)根據(jù)被試設(shè)備特性論證和設(shè)計(jì)電波暗室的規(guī)模和布局；
(2)根據(jù)模擬被試設(shè)備的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)特性研制轉(zhuǎn)臺(tái)，試驗(yàn)時(shí)，被試設(shè)備安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上；
(3)研制輻射陣列及饋電系統(tǒng)，用單元組合成的方式模擬一定的信號(hào)運(yùn)動(dòng)軌跡；
(4)研制運(yùn)動(dòng)小車及軌道系統(tǒng)，用于模擬運(yùn)動(dòng)信號(hào)；
(5)電波暗室內(nèi)部根據(jù)模擬環(huán)境的要求，設(shè)計(jì)和布局離散收發(fā)天線；
(6)研制各類信號(hào)模擬器，信號(hào)模擬器可以自己產(chǎn)生信號(hào)，或者通過外場錄取數(shù)據(jù)再回放；
(7)研制被試設(shè)備試驗(yàn)及測試所需的戰(zhàn)情場景；
(8)研制計(jì)算機(jī)及控制系統(tǒng)，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)按戰(zhàn)情設(shè)定推進(jìn)試驗(yàn)。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法，相比于外場技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)以電波暗室作為試驗(yàn)平臺(tái)，增強(qiáng)了試驗(yàn)過程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的保密性。
[0013](2)試驗(yàn)不受天氣條件的影響，可以全天候工作，有利于縮短試驗(yàn)周期。
[0014](3)試驗(yàn)場地與外界電磁隔離，從而不受外界電磁信號(hào)的干擾，可以極大去除試驗(yàn)過程中的偶然因素，便于有針對(duì)性的分析和解決問題。
[0015](4)易于模擬復(fù)雜電磁環(huán)境，并且電磁環(huán)境參數(shù)可控，能夠構(gòu)建外場無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜場景。
[0016](5)內(nèi)場試驗(yàn)可以多次測試、反復(fù)測試，節(jié)省巨大的外場試驗(yàn)耗資。
[0017](6)內(nèi)場試驗(yàn)可以替代部分外場試驗(yàn)，有利于降低外場飛行試驗(yàn)的飛行風(fēng)險(xiǎn)、避免不必要的損失。
【附圖說明】
[00? s]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)不意圖；
圖2為本發(fā)明的實(shí)施例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0020]如圖1所示，一種內(nèi)場輻射式復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建方法為:以大空間合理配置的電波暗室作為試驗(yàn)平臺(tái)，利用各類信號(hào)模擬器構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境信號(hào)，通過改變各模擬器參數(shù)靈活設(shè)置試驗(yàn)所需要的電磁信號(hào)環(huán)境。通過暗室內(nèi)部布設(shè)的輻射單元向被試設(shè)備輻射目標(biāo)、干擾、雜波、背景環(huán)境等電磁信號(hào)。采用下述復(fù)雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn):
一、復(fù)雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)包括如下部分:
(1)電波暗室:為復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建提供無回波的電磁波傳播空間，主要包含暗室屏蔽工程及和吸波材料工程，整個(gè)暗室還包括供電、空調(diào)、通風(fēng)照明、消防等配套的輔助設(shè)施；
(2)控制室:實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)等設(shè)備的控制，以及試驗(yàn)過程的顯示與操控；
(3)信號(hào)室:為各類信號(hào)模擬器等設(shè)備提供放置空間；
(4)轉(zhuǎn)臺(tái):被試設(shè)備安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)被試設(shè)備的姿態(tài)模擬功能；
(5 )吊裝機(jī)構(gòu):實(shí)現(xiàn)被試設(shè)備的吊裝；
(6)背景環(huán)境模擬器:模擬產(chǎn)生被試設(shè)備工作過程中的背景電磁環(huán)境信號(hào)，如模擬雷達(dá)站、通信站、導(dǎo)航站、廣播電臺(tái)等臺(tái)站的發(fā)射信號(hào)；
(7)信號(hào)模擬器:用于產(chǎn)生目標(biāo)回波、電子干擾、雜波等試驗(yàn)信號(hào)；
(8)輻射陣列及饋電系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)輻射信號(hào)的角位置及快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)模擬，通過單元組合成的方式模擬設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡；
(9)運(yùn)動(dòng)小車及軌道:模擬按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)的慢速運(yùn)動(dòng)及緩慢變化的目標(biāo)信號(hào)；
(10)離散收發(fā)單元:實(shí)現(xiàn)離散信號(hào)的輻射和接收，根據(jù)試驗(yàn)安排布置在暗室內(nèi)部墻面；
(11)寬帶接收機(jī):實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)環(huán)境信號(hào)的測量、存儲(chǔ)和分析；
(12)計(jì)算機(jī)及控制系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)系統(tǒng)電子設(shè)備的操控，以及設(shè)備工作狀態(tài)及試驗(yàn)態(tài)勢的顯示，實(shí)現(xiàn)暗室內(nèi)有關(guān)設(shè)備的視頻監(jiān)控顯示和操控等。在控制臺(tái)上安裝的主控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)規(guī)劃、實(shí)時(shí)控制、試驗(yàn)顯示、數(shù)據(jù)錄取、有關(guān)模型的解算、數(shù)據(jù)處理等功能，是整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的控制中心；
(13)校準(zhǔn)裝置:它是實(shí)驗(yàn)室為實(shí)現(xiàn)對(duì)其自身信號(hào)幅相特性、到達(dá)角度等信號(hào)的測試、校準(zhǔn)的工具；
(14)附屬設(shè)施:試驗(yàn)系統(tǒng)所必要的運(yùn)輸、視頻監(jiān)控、揚(yáng)聲調(diào)度等設(shè)備，雖然不直接參與試驗(yàn)，但是整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)所必要的系統(tǒng)維護(hù)、保障、調(diào)試工具。
[0021]二、本模擬系統(tǒng)建設(shè)完成后，具備以下復(fù)雜環(huán)境模擬功能:
(I)具備模擬目標(biāo)回波信號(hào)的能力； (2)具備模擬與被試系統(tǒng)相適應(yīng)的電子干擾信號(hào)的能力；
(3)具備模擬壓制干擾、欺騙干擾及組合干擾等干擾信號(hào)樣式的能力；
(4)具備模擬海雜波、地雜波、氣象雜波等雜波信號(hào)的能力；
(5)具備模擬點(diǎn)目標(biāo)及擴(kuò)展面目標(biāo)信號(hào)的能力；
(6)具備模擬快速、慢速運(yùn)動(dòng)或靜止目標(biāo)信號(hào)的能力；
(7)具備模擬連續(xù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)的能力；
(8)具備模擬離散目標(biāo)信號(hào)的能力；
(9)具備模擬批量目標(biāo)信號(hào)的能力；
(10)具備模擬多路徑信號(hào)的能力；
(11)具備模擬通信信號(hào)、導(dǎo)航信號(hào)、廣播電視信號(hào)等背景環(huán)境信號(hào)的能力；
(12)具備模擬高場強(qiáng)輻射場信號(hào)模擬的能力；
(13)具備不同信號(hào)密度的模擬能力；
(14)具備覆蓋寬頻段信號(hào)模擬的能力:HF頻段、U/V頻段、L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、Ka波段、W波段等；
(15)能夠模擬不同空間方向信號(hào)的能力:方位360°、俯仰±90°;
(16)能夠?qū)崿F(xiàn)被試設(shè)備的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)模擬；
(17)配置吊裝機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)被試設(shè)備在懸吊狀態(tài)下的測試；
(18)系統(tǒng)具有良好的指揮調(diào)度、監(jiān)視、控制、通信、數(shù)據(jù)錄取、處理和顯示等能力；
(19)必要的環(huán)境控制、供電、維護(hù)等功能。
[0022]三、本模擬系統(tǒng)的主要參數(shù)描述
(1)暗室屏蔽效能
0.1GHz?8GHz: >10dB8GHz?18GHz: &