CN103096366B - 基于分布式仿真无线设备在电磁环境中通信的信道控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种基于分布式仿真无线设备在电磁环境中通信的信道控制方法，包括有仿真控制和参数管理，无线仿真通信控制，仿真电磁环境信息处理，无线仿真设备通信效果处理，共4个部分。利用分级仿真控制技术，高等级计算机具有仿真系统中唯一控制权，在低等级计算机的配合下，对无线仿真设备参数进行采集、分析、运算、处理，实现无线通信过程细节的仿真；并结合自然和电磁环境信息，对无线通信中通信效果进行运算量化，从而实现对通信效果的仿真。使得在室内通信仿真系统中反应无线通信过程细节和电磁环境对通信效果的影响，达到使室内通信仿真系统中的无线通信更加贴近实际的效果，是以往仿真系统所不可比拟的。

Description

基于分布式仿真无线设备在电磁环境中通信的信道控制方法

技术领域

本发明涉及一种信道控制方法，特别是一种基于分布式仿真无线设备在电磁环境中通信的信道控制方法。

背景技术

无线电台是目前广泛运用的通信设备，用于实现数据和话音的传输。当进行通信系统试验或者对使用者进行日常培训时，在各种条件的自然环境下，使用无线通信设备搭建无线通信网络，不仅成本高，而且组织难度大。因此，建立基于有线的无线通信仿真系统成为目前的发展方向，即采用有线的方式实现无线设备(特别是无线电台等)的通信仿真，设备之间通过以太网等有线方式互联，并通过设备中软件的处理达到仿真无线通信过程的目的。

目前，对于室内通信仿真系统中，无线通信过程的仿真技术还比较薄弱，对于无线通信过程的信道特征及细节无法反映，对于无线通信设备在各种复杂电磁环境中的通信过程和通信效果更是没有涉及，如何使室内通信仿真系统中的无线通信更加贴近实际环境是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述已有技术的不足，提供一种基于分布式仿真无线设备在复杂电磁环境中通信的信道控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于分布式仿真无线设备在电磁环境中通信的信道控制方法包括有仿真控制和参数管理，无线仿真通信控制，仿真电磁环境信息处理，无线仿真设备通信效果处理，共4个部分。

第一部分，如图1所示，对无线仿真设备的分级分布式部署管理，分别在上、下级部署相应级别的能够实现本方法的计算机(称为信道控制计算机)。这些计算机既可以独立承担本级的无线仿真设备的管理，也可以相互协同完成各级联合仿真中无线仿真设备的管理任务，采用自上而下的分级仿真控制技术和自下而上的参数管理技术。

第二部分，如图2所示，采集仿真网内本级的无线仿真设备的主要工作参数，将这些参数存储在设备参数管理表中并作实时更新。采用有线网络模拟无线通信环境技术，按照无线通信的规则，将参数匹配的无线仿真设备划分为同一通信子网，从而实现无线仿真通信控制，通信子网内的无线仿真设备可进行话音和数据通信。

第三部分，如图3所示，在获取仿真电磁环境信息处理中，访问仿真支撑网中的环境仿真接口服务器获得自然环境信息及复杂电磁环境信息，并将这些环境信息映射至各无线仿真设备的环境信息进行解析、处理。

第四部分，如图4所示，在仿真通信效果处理中，采用自由空间衰落结合典型测试数据建模技术估算各无线仿真设备之间的通信质量等级。将估算后的通信质量等级下发至通信子网内的目的无线仿真设备，各无线仿真设备依据下发的通信质量等级值仿真出相应的通信效果，使全系统的仿真效果更加逼真。

值得特别说明的是：

1.本发明访问仿真电磁环境中的环境接口服务器获得自然环境及复杂电磁环境信息，包括各无线仿真设备所属模拟训练单元的GPS信息(经度、纬度、高度、速度等)以及电磁干扰设备的相关干扰信息(功率、频段、方位、辐射角度等)，将这些信息存储至本地信息列表，并计算当前设备是否受到电磁干扰的情况。如图3所示为本方法获得仿真支撑环境信息的处理流程图。

2.本发明对自然环境信息进行解析、处理，将GPS信息映射至各无线仿真设备，进一步分析无线仿真设备在通信过程中是否受到电磁干扰，采用自由空间衰落结合典型测试数据建模方法，估算得出各通信子网内各无线仿真设备之间的通信质量等级。如图4所示是本方法实现无线仿真设备通信效果模拟的流程图。

3.本发明将计算得出的各无线仿真设备之间的通信质量等级以UDP方式发送至各目的无线仿真设备。各无线仿真设备根据收到的同一子网内与其通信的无线仿真设备的通信质量等级，最终仿真出相应等级的通信效果。

总的说来，本发明利用分级仿真控制技术，高等级计算机具有仿真系统中唯一控制权，在低等级计算机的配合下，对无线仿真设备参数进行采集、分析、运算、处理，实现无线通信过程细节的仿真；并结合自然和电磁环境信息，对无线通信中通信效果进行运算量化，从而实现对通信效果的仿真。使得在室内通信仿真系统中反应无线通信过程细节和电磁环境对通信效果的影响，达到使室内通信仿真系统中的无线通信更加贴近实际的效果，是以往仿真系统所不可比拟的。

附图说明

图1是本发明仿真控制与参数管理流程图。

图2是本发明实现无线仿真通信控制流程图。

图3是本发明获取仿真电磁环境信息处理流程图。

图4是本发明无线仿真设备通信效果处理流程图。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，为本发明具体实施例。

本发明包括有仿真控制和参数管理，无线仿真通信控制，仿真电磁环境信息处理，无线仿真设备通信效果处理，共4个步骤。

如图1所示：

本发明仿真控制和参数管理部分，共分4个步骤完成：

步骤101为初始化、接收仿真控制命令，该控制命令为联合仿真或非联合仿真；信道控制计算机分为三级：分别是上、中、下，各级既可以单独训练，也可以联合训练；单独训练时，信道控制计算机为最高级情况；联合训练时，信道控制计算机根据实际情况来判断当前的级别情况；

步骤102为对接收的命令进行判断，若接收到的不是联合仿真指令，则返回步骤101；若是联合仿真命令则执行下一步操作；

步骤103为判断是否存在上级信道控制仿真，若不存在则表示本级为最高级，返回步骤101，按本级为最高级情况继续执行；若存在，则执行下一步骤；

步骤104为将本级存放的设备参数转发给上一级，按本级为下级执行，返回步骤101，继续等待；

如图2所示：

为本发明无线仿真通信控制部分，共分4个步骤完成：

步骤201为本方法采集仿真网内各无线仿真设备的工作参数，包括各无线仿真设备IP地址和频率信道参数，将这些参数存储在设备参数管理的关系列表中；

步骤202中对收到的设备参数进行处理；

若为已存储设备，判断设备参数是否变更，没有变更，则不作处理，若发生变更，则对已有参数进行变更处理，执行下一步；

若为新设备时，存储参数，进行下一步处理；

步骤203按照无线通信的规则对列表中的参数进行匹配比较，将符合规则的无线仿真设备划分为一个通信子网，生成一个子网列表；无线通信规则参数为频率、表号、网号、密钥号、时间信息；设备工作在定频通信模式时，若两者频率一致即为同一通信子网；设备工作在跳频通信模式时，需要表号、网号、密钥号以及时间信息一致才能为同一通信子网，其子网列表中又包含了该子网内各无线仿真设备的IP地址和频率信道参数信息，以及地理环境信息和电磁环境信息；

若某一无线仿真设备上报本方法的信道参数发生变化，须对该无线仿真设备的信道参数同该子网的信道参数进行重新匹配，并生成新子网；

若新设备上报参数能够与已有子网列表匹配，则获取该子网地址；

步骤204是本方法为各通信子网分配一个组播地址，存入各子网列表中，采用UDP方式，将子网列表信息发送至子网内各无线仿真设备；无线仿真设备收到该子网列表信息后，采用IGMP协议注册组播组，在进行数据和话音通信时，使用该组播地址为目的地址，通过组播的方式发送数据和话音；这与电台在无线通信时通过子网广播的通信方式一致，从而实现了采用有线网络模拟无线通信环境；

如图3所示：

为本发明仿真电磁环境信息处理部分，共分6个步骤完成：

步骤301表示本方法开始进行仿真电磁环境信息处理，建立与仿真电磁环境服务器数据库的连接以及与本地数据库的连接，执行下一步；

步骤302判断是否完成对仿真电磁环境服务器数据库的记录遍历；

若未遍历完，执行步骤303；

若已完成遍历，则执行步骤304；

步骤303为本方法将自然环境信息存储至本地数据库，同时更新实体的注销及损伤情况；

步骤304为本方法在完成仿真电磁环境服务器数据库的记录遍历后，对本地数据库设备表的遍历，以便计算当前各设备是否受到电磁干扰的情况；

若未遍历完，执行步骤305；

若已完成遍历，则执行步骤306；

步骤305为本方法逐一计算当前设备受到各种电磁干扰影响的情况，判断设备是否处于某电磁干扰源的辐射范围，若处于干扰范围内则计算设备受到电磁干扰的强度，若不处于干扰范围内则继续遍历下一电磁干扰记录；

步骤306为本方法在完成所有当前设备受到电磁干扰情况的计算后，关闭与仿真电磁环境服务器数据库以及与本地数据库的连接。

如图4所示：

为本发明无线仿真设备通信效果处理部分，共分5个步骤完成：

步骤401为本方法逐一遍历本地数据库中设备表子网通信质量等级是否全部计算完毕；

若未遍历完则执行步骤402；

若完成遍历则执行步骤405；

步骤402在遍历到某个子网时，取得子网内成员数，开始遍历子网内发射机成员，若未遍历完则执行下一步骤，若遍历完则返回步骤401；

步骤403为判断子网中通信设备双方是否被损毁的情况，若发射机或接收机被损毁则返回步骤402，若发射机及接收机均未损毁则执行下一步骤；

步骤404为本方法采用自由空间衰落结合典型测试数据建模方法，估算得出各通信子网内各无线仿真设备之间的通信质量等级，并将质量等级发送至各设备；自由空间衰落结合典型测试数据建模方法首先根据自由空间传输时的经验公式d^-4定律建立一个基本的传输衰减模型，描述距离、天线高度对信号传输的影响，然后根据设备厂家多年来在各种地理条件、电磁环境下进行通信距离试验所积累的大量原始数据对基本传输衰减模型进行校正，以期望该模型能最大程度的还原实际无线通信设备的传输效果；

步骤405表示通信子网通信质量等级计算完毕后存入本地数据库。

以上实施例，仅为本发明的较佳实例而已，用以说明本发明的技术特征和可实施性，并非用以限定本发明的申请专利权利；同时以上的描述，对于孰知本技术领域的专业人士应可明了并加以实施，因此，其他在未脱离本发明所揭示的前提下所完成的等效的改变或修饰，均应包含在所述的申请专利范围之内。

Claims (1)

1.一种基于分布式仿真无线设备在复杂电磁环境中通信的信道控制方法，包括有仿真控制和参数管理，无线仿真通信控制，仿真电磁环境信息处理，无线仿真设备通信效果处理，共4个部分，其特征是：

a.所述仿真控制和参数管理部分，分四个步骤完成：

步骤101为初始化、接收仿真控制命令，该控制命令为联合仿真或非联合仿真；信道控制计算机分为三级：分别是上、中、下，各级既可以单独训练，也可以联合训练；单独训练时，信道控制计算机为最高级情况；联合训练时，信道控制计算机根据实际情况来判断当前的级别情况；

步骤102为对接收的命令进行判断，若接收到的不是联合仿真指令，则返回步骤101；若是联合仿真命令则执行下一步操作；

步骤103为判断是否存在上级信道控制仿真，若不存在则表示本级为最高级，返回步骤101，按本级为最高级情况继续执行；若存在，则执行下一步骤；

步骤104为将本级存放的设备参数转发给上一级，按本级为下级执行，返回步骤101，继续等待；

b.所述无线仿真通信控制部分，分四个步骤完成：

步骤201为本方法采集仿真网内各无线仿真设备的工作参数，包括各无线仿真设备IP地址和频率信道参数，将这些参数存储在设备 参数管理的关系列表中；

步骤202中对收到的设备参数进行处理，若为新设备时，存储参数，进行下一步处理；

若为已存储设备，判断设备参数是否变更，没有变更，则不作处理，若发生变更，则对已有参数进行变更处理，执行下一步；

步骤203按照无线通信的规则对列表中的参数进行匹配比较，将符合规则的无线仿真设备划分为一个通信子网，生成一个子网列表；无线通信规则参数为频率、表号、网号、密钥号、时间信息；设备工作在定频通信模式时，若两者频率一致即为同一通信子网；设备工作在跳频通信模式时，需要表号、网号、密钥号以及时间信息一致才能为同一通信子网，其子网列表中又包含了该子网内各无线仿真设备的IP地址和频率信道参数信息，以及地理环境信息和电磁环境信息；

若某一无线仿真设备上报本方法的信道参数发生变化，须对该无线仿真设备的信道参数同该子网的信道参数进行重新匹配，并生成新子网；

步骤204是本方法为各通信子网分配一个组播地址，存入各子网列表中，采用UDP方式，将子网列表信息发送至子网内各无线仿真设备；无线仿真设备收到该子网列表信息后，采用IGMP协议注册组播组，在进行数据和话音通信时，使用该组播地址为目的地址，通过组播的方式发送数据和话音；这与电台在无线通信时通过子网广播的通信方式一致，从而实现了采用有线网络模拟无线通信环境；

c.所述仿真电磁环境信息处理部分，共分六个步骤完成：

步骤301表示本方法开始进行仿真电磁环境信息处理，建立与仿真电磁环境服务器数据库的连接以及与本地数据库的连接，执行下一步；

步骤302判断是否完成对仿真电磁环境服务器数据库的记录遍历；

若未遍历完，执行步骤303；

若已完成遍历，则执行步骤304；

步骤303为本方法将自然环境信息存储至本地数据库，同时更新实体的注销及损伤情况；

步骤304为本方法在完成仿真电磁环境服务器数据库的记录遍历后，对本地数据库设备表的遍历，以便计算当前各设备是否受到电磁干扰的情况；

若未遍历完，执行步骤305；

若已完成遍历，则执行步骤306；

步骤305为本方法逐一计算当前设备受到各种电磁干扰影响的情况，判断设备是否处于某电磁干扰源的辐射范围，若处于干扰范围内则计算设备受到电磁干扰的强度，若不处于干扰范围内则继续遍历下一电磁干扰记录；

步骤306为本方法在完成所有当前设备受到电磁干扰情况的计算后，关闭与仿真电磁环境服务器数据库以及与本地数据库的连接；

d.所述无线仿真设备通信效果处理部分，共分五个步骤完成：

步骤401为本方法逐一遍历本地数据库中设备表子网通信质量 等级是否全部计算完毕；

若未遍历完则执行步骤402；

若完成遍历则执行步骤405；

步骤402在遍历到某个子网时，取得子网内成员数，开始遍历子网内发射机成员，若未遍历完则执行下一步骤，若遍历完则返回步骤401；

步骤403为判断子网中通信设备双方是否被损毁的情况，若发射机或接收机被损毁则返回步骤402，若发射机及接收机均未损毁则执行下一步骤；

步骤404为本方法采用自由空间衰落结合典型测试数据建模方法，估算得出各通信子网内各无线仿真设备之间的通信质量等级，并将质量等级发送至各设备；自由空间衰落结合典型测试数据建模方法首先根据自由空间传输时的经验公式d^-4定律建立一个基本的传输衰减模型，描述距离、天线高度对信号传输的影响，然后根据设备厂家多年来在各种地理条件、电磁环境下进行通信距离试验所积累的大量原始数据对基本传输衰减模型进行校正，以期望该模型能最大程度的还原实际无线通信设备的传输效果；

步骤405表示通信子网通信质量等级计算完毕后存入本地数据库。