CN110390178B - 一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统，属于航空通信技术领域，系统包括人机界面模块、数据采集模块、GIS模块、信道模型管理模块、信道数据库管理模块、模型参数计算模块、系统性能仿真模块和网络接口模块；所述信道模型管理模块根据用户输入参数自动选择信道数据库管理模块中建立好的信道模型，并在模型参数计算模块和系统性能仿真模块的配合下完成仿真与计算，并将结果通过数据采集模块输出至人机界面模块；从传输信道入手，采用经验统计和数学建模的方法，综合分析、量化参数，并以此为依据，研发了一套航空通信信道模型仿真系统；解决了现有仿真系统中信道不适用、仿真不准确的问题，具有全面、准确、高效、智能的特点。

Description

一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统

技术领域

本发明涉及航空通信技术领域，特别是涉及一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统。

背景技术

航空通信在国防领域意义重大，地-空、空-空之间航空通信质量的高低直接影响飞机的飞行安全，在未来航空通信中不仅会要求信息传输的准确性，还会对信息的抗干扰性、及时性、保密性、传输效率等一系列问题，提出更加严苛的要求；就目前而言，我国对航空通信质量的研究仍然有很大的进步空间。

目前我国航空通信技术中，机载通信设备多种多样，内部的天线、馈线和设备性能的指标各不相同；通信信号类型，既有保密性弱的窄带信号，也有抗干扰的宽带信号；信号传输位置，包括定点的地-空传输和高速时变的空-空传输；想要大幅提升航空通信质量，就需要建立对应的航空通信模型仿真系统。

目前国内现有的航空通信模型系统大多采用国外公开的简单模型，与国内常用机载通信设备内部的天线、馈线、设备性能指标不同不能直接套用；且不适用于跳扩频方式抗干扰信号和数据链高速率数字信号的宽带信号；也不涉及高速时变的通信位置对影响信号传输的通信信道的综合研究。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统，具有考虑全面，操作设计人性化的特性，能够针对我国的航空通信环境根据不同的通信信道、高速时变的通信位置建立对应的仿真系统。

其解决的技术方案是：

一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统，包括人机界面模块、数据采集模块、GIS模块、信道模型管理模块、信道数据库管理模块、模型参数计算模块、系统性能仿真模块和网络接口模块，其特征在于：

所述数据采集模块，用于采集并存储，人机界面模块用户输入目标的位置及飞行状态参数、系统性能仿真模块的仿真结果、信道数据库管理模块的模型信息、模型参数计算模块的计算结果；

所述人机界面模块，用于以图形和数值的形式显示数据采集模块中的仿真运算结果和参数计算结果；

所述GIS模块，用于发送经纬度信息给模型参数计算模块和人机界面模块；

所述信道模型管理模块，根据用户的输入参数自动选择信道数据库管理模块中对应的信道模型信息；

所述信道数据库管理模块，存储了通过经验统计和数学建模的方法量化所得到的收发机模型信息和信道模型信息；

所述模型参数计算模块，通过模型管理模块的控制信号，将用户输入参数代入信道数据库管理模块中对应的建模公式，计算并保存参数计算结果；

所述系统性能仿真模块，根据信道模型管理模块选择的信道模型，执行仿真运算；

所述网络接口模块，为外置通讯接口。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明不仅包含发射机、接收机的发射接收功率研究，还通过信号收发位置的场强比建立了空中信道模型，并且量化国内常用的机载设备内部的馈线、天线、信道传输特性以及设备性能对信号传输的影响，适合我国航空通信领域人员全面研究航空通信技术。

2.本发明从大尺度衰落和小尺度衰落两个方面分析量化信道传输影响因子，适用于传统的窄带信号传输，也适用于跳扩频方式抗干扰信号和数据链高速率数字信号的宽带信号传输。

3.本发明根据数学建模和经验统计的方法量化输出的多普勒频移图像，结合通信信道的数学模型，反映高速时变的通信位置对信号传输的影响，为整体通信性能的测试和评估建立了仿真系统。

附图说明

图1是本发明的系统模块流程示意图；

图2是本发明的人机界面模块组成示意图；

图3是本发明的数据采集模块示意图；

图4是本发明的信道模型管理模块组成示意图；

图5是本发明的模型参数计算模块示意图；

图6是本发明的系统总体工作流程示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1-6对实施过程的详细说明中，将可清楚的呈现。

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明涉及一种航空通信信道模型仿真的训练系统，包括人机界面模块、数据采集模块、GIS模块、信道模型管理模块、信道数据库管理模块、模型参数计算模块、系统性能仿真模块和网络接口模块；

用户将参数信息输入至人机界面模块，参数信息被数据采集模块采集并存储，经信道模型管理模块分析数据完整性并选择合适信道模型，发送控制信号给模型参数计算模块，模型参数计算模块将对应信道模型、用户参数信息和GIS模块中不同的地理环境信息代入对应建模公式计算并存储计算结果，信道模型管理模块根据选择的对应信道，通过系统性能仿真模块进行仿真实验，系统性能仿真模块把仿真结果输出至数据采集模块，最后由人机界面模块将结果以数字、图形的形式输出。

人机界面模块用于人机交互，负责信道模型所需的部分参数输入以及模型构建和计算结果的输出，该模块提供各种参数输入的控件，结果以数值、列表和图画形式输出，其输入包括菜单命令输入、对话框输入、地图事件输入和动态事件输入，输出包括地图显示输出、动态图形显示输出和对话框输出；

整个模块可分为七个功能区，分别是菜单命令响应区、动态事件显示控制区、对话框类区、对话框资源区、动态事件图形系统区、地图事件响应管理区和地图显示控制区，采用这种分区的设计方法，便于调试和管理；

GIS模块可根据用户命令，执行地图的数据加载、放大、缩小、漫游、区放、偏心、归位、清图和比例尺选择功能，用户可以根据需要设置字体和底图风格以及选择显示图层，并完成坐标和距离计算，除此之外，该模块向模型参数计算模块提供地理信息数据，来参与信道模型参数的计算；

信道数据库管理模块用于存储和管理信道模型参数计算所需的各类数据以及系统的配置数据，包括机体模型数据、设备性能指标数据、天线辐射特性数据、直射信道模型数据、散射信道模型数据、绕射信道模型数据、电离层反射信道模型数据、大地或机体信道模型数据、发射机发射模型数据，接收机接收模型数据、模型数据主要依据数学建模的方法辅助采用统计数据和经验数据，这些数据可以根据具体的应用情况进行补充、完善和修改，有利于系统的功能扩展；

数据库使用Access2003数据库和Oracle11数据库，这两种数据库相互备份，可应用于不同的场合，Access2003的优点是开发和调试简单，可移植性好，缺点是仅适于本地使用，安全性和保密性不高；Oracle11的优点是具有很高安全性和保密性，可实现远程访问，缺点是安装和调试复杂；因此，在本地运行和调试使用的场合下可使用Access2003，在联机运行或安全性和保密性要求高的场合下可使用Oracle11，这两种数据库的互换可通过初始配置文件来设置；

数据采集模块用于对其它模块产生的各类数据进行收集和整理，并传给相应的模块进行计算、输出操作，数据采集模块收集人机界面模块和信道数据库管理模块传过来的各类输入参数，送给信道模型管理模块和模型参数计算模块，完成模型调用、参数计算功能，并统一采集模型信息、参数信息和仿真结果数据，供人机界面模块输出显示；

信道模型管理模块用于对不同应用条件下的各类信道模型进行选择、管理和维护，它可以依据输入的参数值，通过视距距离计算、散射区域计算、费涅尔区计算的计算结果，自动选择对应的信道模型，并检查参数的完整性与合理性，然后保存各类模型信息，供数据采集模块和系统性能仿真模块调用；

模型参数计算模块用于计算信道模型中的各个未知参数，它受信道模型管理模块的控制和调用，其所需数据可从数据采集模块中获取，该模块负责目标参数计算、通信距离计算、模型公式计算，并保存部分参数的计算结果，以供数据采集模块的调用输出；

系统性能仿真模块用于对建立好的信道模型进行仿真、测试和评估，检测信道模型对通信性能的影响，它可以模拟通信终端的收发过程，将发送的信号传给信道模型，并取出接收信号进行分析、比较和统计，最后把仿真结果输出至数据采集模块；

网络接口模块是预留的与其它计算机进行联网通信的接口，通过该接口，仿真系统可以同其它计算机交换空中和地面目标情报，以及信道模型数据，并能共享数据库。

用户参数输入包括目标状态输入和设备情况输入，所述目标状态输入包括经纬度、地面海拔、天线高度、航向、航速、俯仰角、横滚角，所述设备情况输入包括设备名称、设备型号、工作频率、工作方式、使用天线；

仿真系统输出包括，参数输出和图形输出，所述参数输出包括中心频率、有效发射功率、有效接收电平、接收输出信噪比、发射端衰减、接收端衰减、莱斯因子，所述图形输出包括多径时延分布图形、多普勒频移图形、频率特性图形。

其中信道数据库管理模块中对应信道的数学模型建立如下：

模型的建立是把信道对信号的影响归结为乘性和加性两类。乘性影响包括传输损耗、信道衰落因素；加性影响包括自然界噪声干扰、人为干扰因素，信道对信号的乘性影响可以近似认为是线性和时变的，我们用一个线性时变系统来等效，将其建模成一个具有时变冲激特性的线性滤波器，即用系统函数H(f,t)来替换线性时不变系统中的H(f)，用冲激响应h(t,τ)来代替时不变系统中的h(t)。系统函数H(f,τ)与冲激响应h(t,τ)的关系为：

式中，t为时间变量、τ为延时变量；

假定输入信号是x(t)，则输出信号y(t)可表示为：

y(t)＝x(t)*h(t,τ)+n(t) (3)

式中，n(t)为噪声信号；

式(3)可表示为各种信道统一的数学等效模型。

在式(3)所示的信道数学等效模型基础上，先依据信道的不同介质，分别研究通信系统的内部传输和空中信道传输对h(t,τ)的贡献，在建模过程中考虑不同工作频率和信号带宽带来的方法差异，然后给出加性部分的计算和等效方法。

首先依据信道介质将信道模型分解成机载通信系统结构模型、地面通信系统结构模型和空中信道模型三个模块；建立机载通信系统结构模型和地面通信系统结构模型时主要考虑发射功率、频率、射频衰减、耦合效率、驻波比、天线辐射和接收特性、接收机灵敏度性能指标；空中信道模型具有传播开放性、接收环境的复杂性、通信双方移动性；信号在传播过程中的损耗包括路径传播损耗、快衰落损耗和慢衰落损耗；在构建信道模型时还要考虑多径效应和多普勒效应；

其次依据电磁波传播机制和工作频段将空中信道模型分解成不同的传输路径模型，包括直射路径、反射路径、散射路径和绕射路径，这些路径依据不同的工作频段和外部环境呈现不同的特性，路径特征和衰落特性受到工作频率和信号带宽的影响，路径模型的类型包括确知模型和数学统计模型。从大尺度衰落和小尺度衰落两个方面分析传输路径对窄带信号和宽带信号的具体特性；

建立机载通信系统结构模型和地面通信系统结构模型时主要考虑发射功率、频率、射频衰减、耦合效率、驻波比、天线辐射和接收特性、接收机灵敏度，功率损耗是该模型预测最重要的参数。因此，可以用路径损耗模型来描述通信系统结构对信号传输的主要影响，其作用可等效成为h(t,τ)中的乘性因子，通信系统结构的路径损耗模型可以分成发射部分和接收部分来分别构建。

对发射部分模型的建立：由发射机输出功率和天线有效发射功率之间的比值关系来描述；令发射机输出功率为P_t，天线有效发射功率为ERP，则：

式中，η为发射天线效率、D为发射天线方向性系数、VSWR为发射天线驻波比系数

式(4)表示了发射路径损耗的情况，参数η中包含了馈线和天线本身的射频损耗，参数VSWR表征了天线阻抗匹配损耗，参数D表示了天线；

式(4)为天线有效发射功率模型。

对接收部分模型的建立：由天线接收功率和接收机输入功率之间的比值关系来描述；但是接收机灵敏度的指标一般是以电平的形式给出的，因此，该模型可表示成天线接收功率和接收机输入电平之间的关系；

令天线接收功率为P_r，接收机输入电平E_r，则：

式中，η为接收天线效率、R_r为接收天线辐射电阻、D为接收天线方向性系数、VSWR为接收天线驻波比系数、h_e为接收天线的有效高度、θ为接收天线极化角度与入射波极化角度的夹角；

式(5)为天线有效接收功率模型。

上述发射部分和接收部分的数学模型是基于传输路径损耗模型建立的，可以量化射频损耗、阻抗匹配、极化匹配、天线效率、天线方向性图，这些因素对传输性能的影响，这种损耗模型仅仅改变了h(t,τ)的模值大小，没有考虑对信号频谱结构的影响，适应于窄带信号。

空中信道是依靠电磁波来传输信号的，影响传播最基本的四种机制为直射、反射、绕射和散射，多种传播机制对信号的影响不同，大尺度传播模型是基于这四种机制建立的，这四种机制也描述了小尺度衰落和多径传播；

当通信双方在无遮挡的视距范围内时，电磁波以直射为主。直射是地-空和空-空通信的理想模式，也是视距传输的主要形式，其传输模型可由自由空间传播模式来构建；

当电磁波遇到比波长大得多的物体时会发生反射，飞机机体反射和地-空信道中的地面反射是空中信道反射的主要途径，反射将吸收部分能量，造成传输损耗；

当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时，电磁波会发生绕射。由阻挡表面产生的二次波散布于空间，甚至于阻挡体的背面，当接收机和发射机之间不存在视距路线，围绕阻挡体会产生波的弯曲，空中信道中的绕射发生在两种情况下：一是飞机机体对传输路径造成了阻挡；二是当通信距离超出视距范围时，由地球的阻挡造成的绕射；

当电磁波穿行的介质存在小于波长的物体且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，会发生散射，散射产生与粗糙表面、小物体和不规则物体，空中信道中的散射主要包括地面物体的散射和电离层、对流层的散射，散射使得实际接收信号比单独绕射和反射模型预测的要强。

在对于空中信道模型建立时候，考虑电磁波的多种传播机制、飞机的高速移动因素造成了信道的小尺度衰落，主要包括多径传播、多普勒频移、信号的传输带宽对信号传输的影响。

对空中信道模型的建立：依据电磁波不同的传播机制将接收波分解成不同的路径成分，考虑飞机移动对不同路径的多普勒频移，可将信道时变冲激响应函数h(t,τ)写成：

式中，N传输路径的总数、a_i为第i个多径分量的幅度因子、θ_i为第i个多径分量的自由空间传播造成的随机相移、

为第i个多径分量的多普勒频移、δ(g)为单位冲激函数、τ_i为第i个多径分量的扩展时延；

式(6)给出了空中信道的一般数学模型，具体参数的计算要依据不同的传输模式、工作频率、信号带宽因素来进行。

多径分量的选取要依据具体的传输模式，当通信距离在视距范围

以内时，多径分量以直射分量为主，同时伴随着地面和机体的反射路径，如果信道受机体阻挡，直射分量将转换成绕射分量；地面物体和对流层大气将增加散射的路径分量；对于短波而言，电离层的反射天波路径分量不能忽略；当通信距离在视距范围以外，直射分量将不复存在，信道传输以地球的绕射和电离层反射分量为主。

幅度因子a_i表征了各个多径分量的路径损耗，随机相移θ_i表征了传输造成的相移情况，对于自由空间传播的直射路径，θ_i通常被假设为0；对这两个参数的计算，可以利用场强模型来实现；令发射天线处的场强为E_t，经第i条路径到达接收天线处的场强为E_ri，则：

式(7)为空中信道的接收发射场强比模型。

对不同传播路径的信道模型建立：包括直射模型，对大地或机体的反射模型，电离层的反射模型，绕射模型，散射模型五种路径分别建立模型；其中对直射路径模型的建立：对自由空间的直射路径而言，可以认为场强模型仅仅受到自由空间的传输损耗的影响。空中信道自由空间的传输损耗可表示为：

式中，P_t为天线发射功率、P_r为天线接收功率、λ为信号波长、r₀为传输距离，因此：

式(9)为直射路径的接收发射场强比模型。

对大地或机体的反射路径模型的建立：对大地或机体的反射路径而言，场强模型不仅受自由空间的传输损耗，而且受到反射损耗的影响，其影响程度可以用费涅尔反射系数Γ来表征。场强模型可表示为：

式中，r_i为该路径的传输距离、r₀为直射路径的传输距离、参数Γ与电磁波的入射角、极化方向、反射体的电磁特性因素有关，对于飞机通信系统所用的垂直极化波来说：

式中，ε_r为反射体的相对介电常数、σ为反射体的电导率、Δ为电磁波的入射角；

式(10)为大地或机体反射路径的接收发射场强比模型。

对电离层的反射路径模型的建立：对电离层的反射路径而言，通常用电离层对电磁波的吸收程度来表征反射损耗，场强模型可表示为：

式中，r_i为该路径的传输距离、r₀为直射路径的传输距离、L_a为电离层非偏移吸收损耗、L_p为电离层额外系统损耗；

非偏移吸收损耗L_a的计算公式如下：

式中，α为反射衰减系数、l为代表电磁波在电离层中的传输路径、r_a为电磁波在电离层中的传输距离、ε_r为电离层的等效相对介电常数、σ为电离层的等效电导率；

额外系统损耗L_p包括自由空间传输损耗和非偏移吸收损耗以外的其它路径损耗，例如偏移吸收、极化损耗、电离层非镜面反射损耗，是一项综合估算值，与反射点的本地时间有关；

式(12)为电离层反射路径的接收发射场强比模型。

对绕射路径模型的建立：对绕射路径而言，应考虑绕射损耗，其场强模型可表示为：

式中，r_i为该路径的传输距离、r₀为直射路径的传输距离、F(υ)为费涅尔数，其计算公式为：

式中，υ为Fresnel-Kirchoff绕射参数，可根据具体的遮挡物，使用图表进行计算；

式(14)为绕射路径的接收发射场强比模型。

对散射路径模型的建立：对散射路径而言，其场强模型可以在反射路径的基础上，用Ament提出的散射因子修正费涅尔反射系数。其模型可表示为：

式中，r_i为该路径的传输距离、r₀为直射路径的传输距离、ρ_s为散射因子，其计算公式为：

式中，σ_h为表面高度的标准偏差、Δ为电磁波入射角；

式(16)为散射路径的接收发射场强比模型。

在式(6)所示的模型中，多普勒频移

和多径扩展时延τ_i属于小尺度衰落参数。τ_i与路径长度有关；

与波长、通信双方相对运动速度和方向有关，其计算公式为：

式中，v为通信双方的相对运动速度、θ为相对运动方向与电磁波入射方向的夹角；

对于直射、绕射和反射路径而言，参数τ_i和

可以依据通信双方的相对位置和飞机状态来计算，但散射信道具有高度的随机性和多样性，没有明确的计算公式，需要根据数学统计和实测进行估算；

当飞机处于高速飞行状态时,散射路径可视为非均匀分布瑞利衰落路径，射波的波束宽度小于360°，Elnoubi SM.A提出在计算时可以假设成一个3.5°宽度的散射成分；

散射路径的扩展时延分布可以借鉴比较成熟的理论结果。当飞机在飞行状态时,可以借鉴COST-207中的农村环境参数,最大多径时延为τ_max＝0.7μs,并且按照时间斜率τ_slope＝1/1.927μs减少。对于窄带信号，可以近似认为散射路径的τ_i为0，对宽带信号则需要代入计算。

以上工作通过建立机载通信系统结构模型、地面通信系统结构模型和空中信道模型三个模块，其中空中信道模型根据不同路径的信道传输影响不同，分别完成了直射信道模型、大地或机体反射信道模型、绕射信道模型、散射信道模型、电离层反射信道模型五种不同路径信道数学模型的建立。

本发明具体使用过程：

首先用户通过点击菜单命令响应区的“目标设置”菜单选项，弹出对话框资源区的“目标设置”对话框，在该对话框上设置目标的基本属性，其中目标的经纬度由用户点击地图屏幕，调用GIS模块中的地理位置信息得到，目标的各个属性均可由该对话框来输入，对于已经设置的目标，将会存储在数据采集模块中，并在左侧的地图事件响应管理区中出现，左键双击目标编识，地图将自动定位到该目标上。

用户完成属性设置后，地图屏幕上将出现目标的图标，并带有注记说明，若点击地图显示控制区的“移动目标”选项，状态栏将出现“移动目标”字样，此时便可用鼠标左键拖拽目标位置，点击鼠标右键可以取消移动目标功能。

而后用户点击菜单命令响应区中的“信道仿真”将调用信道数据库管理模块中的“机载通信设备”对话框，在该对话框中，列出了飞机上所能使用的所有机载通信设备，左键双击设备图片，将弹出“机载设备设置”，在该对话框中，可以设置所用机载设备的基本工作状态和性能，关于设备性能可以采用默认值，也可以手动修改。

其次用户完成修改或选择设置后，点击菜单命令响应区的“信道计算”将调用模型参数计算模块中的“通信范围计算”对话框，在该对话框中，可设置通信对象的基本状态和属性，可以手动输入，也可录入已有目标的数据，点击“录入已有目标数据”按钮，将弹出“目标数据录入”对话框，选择列表中的一个已有目标，点击“确定”，可以自动将已有目标的数据设置到“通信范围计算”对话框中，以计算供通信范围，并在地图上显示。

用户点击菜单命令响应区中的“信道模型”，将调用信道模型管理模块中的“信道模型”对话框，该对话框的左侧为信道参数显示区，用于显示信道模型的重要参数；中间部分为信道模型的图形仿真区，用于绘制信道模型仿真的性能图形；右侧为图形设置区，用于图形显示的设置。

最后用户在该对话框中，选择通信双方的目标后设置路径数目，点击地图显示控制区中的“仿真”按钮，调用系统性能仿真模块的仿真模型，自动计算出信道模型的有效发射功率、有效接收电平、接收输出信噪比、发射端衰减、接收端衰减和莱斯因子，并显示出信道模型的多径延时分布特性、多普勒频移分布特性和频率特性，并通过动态事件显示控制区，显示在动态事件图形系统区。

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统，包括人机界面模块、数据采集模块、GIS模块、信道模型管理模块、信道数据库管理模块、模型参数计算模块、系统性能仿真模块和网络接口模块，其特征在于：

所述数据采集模块，用于采集并存储，人机界面模块用户输入目标的位置及飞行状态参数、系统性能仿真模块的仿真结果、信道数据库管理模块的模型信息、模型参数计算模块的计算结果；

所述人机界面模块，用于以图形和数值的形式显示数据采集模块中的仿真运算结果和参数计算结果；

所述GIS模块，用于发送经纬度信息给模型参数计算模块和人机界面模块；

所述信道模型管理模块，根据人机界面模块用户的输入参数自动选择信道数据库管理模块中对应的信道模型信息；

所述信道数据库管理模块，存储了通过经验统计和数学建模的方法量化所得到的收发机模型信息和信道模型信息；

所述模型参数计算模块，通过模型管理模块的控制信号，将用户输入参数代入信道数据库管理模块中对应的建模公式，计算并保存参数计算结果；

所述系统性能仿真模块，根据信道模型管理模块选择的信道模型，执行仿真运算；

所述网络接口模块，为外置通讯接口；

所述信道模型管理模块，包括五种信道模型，分别是直射信道模型、大地或机体反射信道模型、绕射信道模型、散射信道模型、电离层反射信道模型，并且能够根据三种参数计算的计算结果自动选择信道模型，这三种计算分别是费涅尔区计算、视距距离计算、散射区域计算；

信道模型建立采用数学建模的方法，包括发射部分模型、接收部分模型、空中信道模型、直射信道模型、大地或机体反射信道模型、绕射信道模型、散射信道模型和电离层反射信道模型；

所述发射部分，采用的数学模型公式为：

式中P_t为发射机输出功率、ERP为天线有效发射功率、η为发射天线效率D为发射天线方向性系数VSWR为发射天线驻波比系数；

所述接收部分，采用的数学模型公式为：

式中η为接收天线效率、R_r为接收天线辐射电阻、D为接收天线方向性系数、VSWR为接收天线驻波比系数、h_e为接收天线的有效高度、θ为接收天线极化角度与入射波极化角度的夹角、P_r为天线接收功率E_r为接收机输入电平；

所述空中信道模型，采用的数学模型公式为：

式中，N为传输路径的总数、a_i为第i个多径分量的幅度因子、θ_i为第i个多径分量的自由空间传播造成的随机相移、

为第i个多径分量的多普勒频移、δ(·)为单位冲激函数、τ_i为第i个多径分量的扩展时延；

包括五种模型，所述直射信道模型，采用的数学模型公式为：

式中P_t为天线发射功率、P_r为天线接收功率、λ为信号波长、r₀为传输距离；

所述大地或机体反射信道模型，采用的数学模型公式为：

式中r_i为该路径的传输距离、r₀为直射路径的传输距离、λ为信号波长、Γ为飞机通信系统的垂直极化波、ε_r为反射体的相对介电常数、σ为反射体的电导率、Δ为电磁波的入射角；所述电离层反射信道模型，采用的数学模型公式为：

式中L_a为电离层非偏移吸收损耗、L_p为电离层额外系统损耗、r_i为该路径的传输距离、r₀为直射路径的传输距离、λ为信号波长；

所述绕射信道模型，采用的数学模型公式为：

式中F(υ)为费涅尔数，损耗、r_i为该路径的传输距离、r₀为直射路径的传输距离、λ为信号波长；

所述散射信道模型，采用的数学模型公式为：

式中ρ_s为散射因子、σ_h为表面高度的标准偏差、Δ为电磁波入射角、r_i为该路径的传输距离、r₀为直射路径的传输距离、λ为信号波长。

2.根据权利要求1所述的一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统，其特征在于，所述人机界面模块，包括七个功能区，分别是菜单命令响应区、动态事件显示控制区、对话框类区、对话框资源区、动态事件图形系统区、地图事件响应管理区和地图显示控制区。

3.根据权利要求1所述的一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统，其特征在于，所述信道数据库管理模块，采用Access2003和Oracle11两种数据库将数据相互备份，所述相互备份的数据包括反射体模型数据、设备性能指标及天线辐射特性数据、直射信道模型参数、电离层反射信道模型参数、散射信道模型参数、大地或机体反射信道模型参数、绕射信道的模型参数；

所述设备性能指标及天线辐射特性数据包括，接收天线驻波比系数、接收天线效率、接收天线的有效高度、天线方向性系数、接收天线辐射电阻、发射天线效率、发射天线方向性系数、发射天线驻波比系数；

所述反射体模型数据包括，反射体的相对介电常数、反射体的电导率、电离层的等效相对介电常数、电离层的等效电导率、反射衰减系数。

4.根据权利要求1所述的一种用于航空通信信道模型仿真的训练系统，其特征在于，所述数据采集模块，将采集到的数据分类录入八大数据表，这八大数据表分别是集体模型数据表、通信设备性能数据表、天线辐射特性数据表、介质电磁特性数据表、电离层损耗数据表、通信目标数据表、通信距离计算数据表和系统配置数据表。

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