[发明专利]飞机外部射频电磁环境预测方法及预测系统

权利要求书

1.一种飞机外部射频电磁环境预测系统，其特征在于：包括：采集电磁环境参数装置、数据中心、仿真计算中心和可视化输出终端装置，所述采集电磁环境参数装置将采集的辐射源、大气环境、地面环境、海面环境的电磁环境参数信息传输至通过网络相连的数据中心，并储存于数据中心相对应的数据库中；所述数据中心通过数据线与仿真计算中心相连，所述仿真计算中心将飞机外部射频电磁环境全面预测的数据模型信息传输至通过视频总线相连的可视化输出终端设备，进行电磁环境综合显示。

2.根据权利要求1所述的飞机外部射频电磁环境预测系统，其特征在于：所述数据中心由数据处理单元和磁盘阵列组成，用于接收、处理和存储参数测量系统测得的各类参数；所述数据处理单元与数据中心磁盘阵列的数据库相连；所述数据处理单元包括：数据接收、数据筛选、数据分类和数据处理功能模块，所述磁盘阵列上的数据库包括：辐射源数据库和环境数据库。

3.根据权利要求1所述的飞机外部射频电磁环境预测系统，其特征在于：所述仿真计算中心由飞机外部电磁环境仿真单元和飞机间电磁场仿真单元组成；所述飞机外部电磁环境仿真单元通过数据线与数据中心相连；所述飞机间电磁场仿真单元对飞机间的空间进行网格划分，计算各网格内电磁场数据，对计算结果进行处理；所述飞机外部和飞机间的电磁环境仿真信息，通过控制单元与可视化输出终端设备相连。

4.根据权利要求1所述的飞机外部射频电磁环境预测系统，其特征在于：所述可视化输出终端设备用于显示飞机外部射频电磁环境仿真信息，包括显示：飞机外部的二维电磁态势、电磁环境统计信息，以及飞机间电磁场的三维显示信息。

5.一种如权利要求1所述飞机外部射频电磁环境预测的方法，其步骤如下：

步骤一：建立电磁环境参数数据中心，通过建立的辐射源、大气环境、地面环境、海面环境采集的电磁环境参数，建立电磁环境参数数据库，并存储在磁盘阵列的大型存储设备上；通过局域网络或互联网将所采集的各个参数信息传输到数据中心，数据处理后录入中心数据库中存储；

步骤二：建立空间信号环境模型库

（一）建立信号描述模型，应用改进的信号描述字建模方法，建立雷达信号环境模型/雷达干扰信号环境模型、通信信号环境模型/通信干扰信号环境模型；

1）、雷达信号环境模型，由雷达信号使用脉冲描述字PDW来描述，这里PDW主要包括信号的以下参数：脉冲前沿到达时间TOA、脉冲载频RF、脉冲功率密度PD、相位PH、脉冲宽度PW、脉冲到达角AOA；

2）、雷达干扰信号环境模型，所述雷达干扰信号分为欺骗干扰信号和噪声干扰信号；

（1）欺骗干扰信号模型，所述欺骗干扰信号信号样式与雷达信号样式一致，欺骗干扰信号的环境模型与雷达信号环境模型一致，也采用脉冲描述字PDW来描述；

（2）噪声干扰信号模型，所述噪声干扰信号使用噪声信号描述字NDW来描述，噪声信号NDW主要包括噪声信号的以下参数：噪声调制类型NM、噪声平均功率密度PD、噪声干扰信号带宽NBW；首先随机生成噪声信号序列，对带宽内噪声频谱序列进行预存；飞行航线上各点的噪声威胁环境根据各个干扰系统对在该点形成的有效噪声功率谱进行合成；

3）、通信信号环境模型，所述通信信号使用通信信号描述字SDW来描述，通信信号SDW主要包括信号的以下参数：信号瞬时频率CF、平均带宽MBW、平均时宽MTW、带内频谱序列FSS、带内功率密度序列PDSS；

4）、通信干扰信号环境模型，所述通信干扰信号主要使用噪声干扰描述字来描述，具体描述同雷达噪声干扰信号环境模型描述；

（二）建立传播模型，所述传播模型包括：雷达信号传播模型和通信信号传播模型，雷达信号传播模型包含：发射损耗模型、自由空间传播损耗模型、对流层折射模型和对流程吸收模型；通信信号传播模型包含：发射损耗模型、自由空间传播损耗模型、绕射损耗模型和电离层反射模型；

步骤三：建立机间电磁场计算模型，用于对机间电磁环境的计算，首先建立基于MoM/FDTD的电磁场计算模型，对于飞机间的电磁场计算，采用惠更斯面为界分解为内问题和外问题的计算；

其中内问题用RWG基矩量法分析机体上天线，计算天线的电流分布，从而根据电流分布计算天线的场分布；

其中外问题由矩量法计算出的惠更斯面内的近场电磁场，结合等效原理求解出惠更斯面上的等效电流源和等效磁流源，然后将等效电流源和磁流源作为FDTD的激励源计算飞机环境中的场分布；

步骤四：建立电磁环境仿真计算中心，所述仿真计算中心由双核并行计算机组成，仿真计算中心利用步骤二机群外部电磁信号环境模型库和步骤三所建立的飞机间电磁场计算模型分别对飞行区域内部署电子信息系统形成的信号环境特征和飞机间的电磁场进行计算和统计；

仿真计算过程为：

（1）读入预先设计的工作场景，设置相关参数；

（2）根据工作场景设置和仿真进程，计算每台电子信息系统在飞机航路上观察点处描述字特征参数；

（3）根据工作场景设置和仿真进程，计算飞机间的电磁场分布；

（4）将计算好的机群外部和飞机间电磁环境特征参数进行统计、存储及处理；

步骤五：建立预测结果可视化输出终端，即将信号环境统计结果和飞机间电磁环境计算结果进行综合显示，采用二维电磁环境显示的方式来显示飞机外部电子信息系统产生的信号环境仿真统计结果，包括飞机的航迹显示、平台和外部系统的位置和状态显示、平台和外部系统的参数显示以及系统信号环境仿真结果；采用三维电磁环境显示的方式显示飞机间电磁环境计算结果，就是将飞机间每一个离散点的电磁环境仿真数据映射成不同的颜色并绘制出来，展示三维电磁环境数据可视化的过程。