CN110471124A - 虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法及系统，研究光电信号主动识别方法，结合H‑JTP平台数据订购方法实现对虚拟试验场内实体发出光电信号的检测；研究信号可探测实体的检测方法，根据光电信号探测原理，确定虚拟试验空间中可接收相应光电信号的实体集；研究传输效应计算方法，建立复杂环境下光电信号发射源实体和信号可接收实体之间的传输路径，并进行传输效应计算；研究效应计算信息推送方法，实现将计算结果推送给信号可接收探测实体。本发明明显提高了虚拟试验环境的构建效率，大幅度提高了环境效应计算模型的可重用性和易用性，适用于对复杂大气环境中的光电传输效应模拟的计算。

Description

虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法及系统

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，特别涉及虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法及系统。

背景技术

光电探测是现代战场中尤为重要的信息感知方式，针对其光电探测信号的仿真已然成为研究的热门方向。真实物理空间中，探测信号大气空间传输过程，受到环境空间中大气气体分子、水汽、尘埃等散射吸收作用影响以及装备表面漫反射的影响，信号传输强度会大大降低，影响探测设备、制导武器等作战性能。探测信号在大气空间此类场景中的强度衰减现象称为信号的传输效应。

传统的光电信号大气传输效应计算是采用将仿真的光电信号、环境数据和环境效应计算模型集成在一个软件中的方法实现。这种方式存在软件开发周期长、实现难度大、环境数据和环境效应计算模型难以重用等问题，已逐步被开放式计算架构(如HLA，TENA等)所替代。开放式计算架构中，光电信号、环境数据和环境效应计算模型相互独立，根据试验需要组合化使用。

目前的光电信号大气传输效应开放式计算架构普遍采用发布订阅的方式。在试验前定义发出光电信号的实体——光电信号传输空间实体——接收光电信号的实体之间的交互关系，在试验中依靠光电信号所处传输空间计算传输效应。而在较大规模的联合试验中，往往无法预知移动的试验实体所处的位置及其环境，无法在试验前预先定义交互关系；另外，实体间多次反射的光电信号交互，组合模式很多，因在试验前预先定义交互关系过于复杂而难以实现。

因此，如何提供一种光电效应主动服务的方法，主动识别虚拟试验场内产生的光电信号，为信号-目标实体间提供动态的效应关联服务是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供了虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法及系统，提出了效应主动服务的信号探测、确定探测实体、效应计算以及效应结果推送的四个环节过程，四个环节的协调运作从而实现虚拟试验场中的信号主动效应计算服务的功能。具体方案如下：

虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法，包括如下步骤：

步骤一，虚拟试验场光电信号识别，获取符合服务参数要求的光电信号传输模型中的发射源光电信号信息；

步骤二，探测实体的确定，根据已探测到的光电信号，确定位于光电信号探测范围包络的探测实体集；

步骤三，光电信号传输效应的计算，确定发射源光电信号与探测实体间的传输路径，根据传输路径进行区块效应计算模型选取，计算信号传输路径的效应衰减结果；

步骤四，传输效应计算结果的推送，将效应衰减结果推送给指定的信号接收探测实体。

优选的，所述步骤一具体包括：

建立光电信号传输模型，模型的服务参数包括发射源位置、信号波束特性和信号本征物理特性；

选择光电信号传输模型订购方法，并根据订购声明中的目标务参数，获取符合目标服务参数要求的光电信号传输模型；

对获取的光电信号传输模型进行解析，得到发射源光电信号信息，并根据发射源光电信号信息匹配所述发射实体。

优选的，所述步骤二具体包括：

确定一探测实体位置；

将所述发射源位置与所述探测实体位置由大地坐标系转换为地心坐标系，进而得到发射源到探测实体之间的方向向量；

将所述方向向量转换到站心坐标系，得到基于站心坐标系的发射源与探测实体的相对方位信息；

将所述相对方位信息与所述目标服务参数中信号的探测范围信息进行比较，从而确定探测实体位置是否位于探测范围内，若是，将所述探测实体列入探测实体集。

优选的，所述信号的探测范围信息包括发射源位置、信号波束特性信息。

优选的，所述步骤三具体包括：

对虚拟试验空间环境进行区域划分；

根据发射源到探测实体间的直线路径，进行环境区域相交判断，根据相交点计算生成信号在虚拟试验空间的路径点信息，生成光电信号传输路径；

根据所述光电信号传输路径所经环境区域进行区块效应计算模型选取，计算光电信号传输路径的效应衰减结果。

优选的，所述步骤四中采用用消息发布的形式，将效应衰减结果写入消息通讯内容中，设置消息通讯端口及网络传输方式，将消息发送至指定的信号接收实体。

本发明还提供了一种虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务系统，包括：

H-JTP中间件，与光电信号识别模块、光电信号范围内探测实体确定模块、传输效应计算结果推送模块通讯连接；

光电信号识别模块，用于从H-JTP中间件获取符合服务参数要求的光电信号传输模型，并解析出发射源光电信号信息；

光电信号范围内探测实体确定模块，用于从H-JTP中间件获取探测实体位置信息，并根据已探测到的光电信号，确定位于光电信号探测范围包络的探测实体集；

传输效应计算模块，用于确定发射源光电信号与探测实体间的传输路径，根据传输路径进行区块效应计算模型选取，计算信号传输路径的效应衰减结果；

传输效应计算结果推送模块，将效应衰减结果推送至H-JTP中间件中指定的接收实体。

优选的，所述光电信号识别模块采用类订购的方式从H-JTP中间件获取与订购声明中规定的同类型的光电信号传输模型。

优选的，所述H-JTP中间件包括若干台已连接的实物、半实物仿真设备、虚拟仿真设备及网络；其中，

实物、半实物仿真设备通过数据总线与计算机节点相连接，以软件组件的形式映射入网络；

虚拟仿真设备在计算机节点并映射入网络；

不同的计算机节点具有不同的节点标志。

优选的，还包括服务配置界面和服务运行界面；

所述服务配置界面用于为配置初始服务参数，包括配置服务方式、加载环境试验方案信息、添加效应计算模型信息以及设置服务参数信息；其中，加载环境试验方案信息，用于解析获取试验空间范围描述以及环境区块天气描述信息；添加效应计算模型信息，为传输效应计算模块设置计算模型；根据效应服务方式的选择，进行服务参数的设置，若为按节点服务进行节点列表获取以及节点选择，若为区域服务进行区块设置，选择服务区块；上述服务信息保存至XML方案组件存储位置；

所述服务运行界面用于服务配置信息加载并显示；运行过程中在信号监视窗口显示当前的光电信号效应服务状况，包括发射源运行窗口、效应服务运行窗口、探测实体运行窗口。

本发明相较现有技术具有以下有益效果：

本发明公开提供了虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法及系统，研究光电信号主动识别方法，分析光电信号的特征并建立规范化的描述，结合H-JTP平台数据订购方法实现对虚拟试验场内实体发出光电信号的检测；研究信号可探测实体的检测方法，根据光电信号探测原理，确定虚拟试验空间中可接收相应光电信号的实体集；研究传输效应计算方法，建立复杂环境下光电信号发射源实体和信号可接收实体之间的传输路径，并进行传输效应计算；研究效应计算信息推送方法，实现将计算结果推送给信号可接收实体。本发明明显提高了虚拟试验系统的构建效率，大幅度提高了环境数据和环境效应计算模型的可重用性，简化了光电信号大气传输效应计算服务过程，适用于对复杂天气环境的传输效应模拟及信号传输效应衰减的计算。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法流程图；

图2为本发明本发明虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务系统示意图；

图3为本发明光电信号传输模型结构图；

图4为本发明向H-JTP中间件进行类订购的原理图；

图5为本发明类订购数据获取原理图；

图6为本发明中间件信号产生节点示意图；

图7为本发明虚拟试验环境区域示意图；

图8为本发明光电信号范围内探测实体确定模型示意图；

图9为本发明光电信号与环境区域相交示意图；

图10为本发明发射源光电信号与探测实体间传输路径获取流程图；

图11为本发明传输效应计算结果推送流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

虚拟试验场中信号传输场景存在形式广泛，信号的传输、反射等现象交叉关联，本实施例提供的信号效应主动计算服务方法服务于此类场景。

效应主动计算服务采用如下思路：将虚拟试验场中的激光指示器(LTD)、雷达等初始发射信号、中间设备表面一次、多次反射信号归一为待探测信号，即将反射信号看成是新的发射信号，依据探测信号的基础特征确定其空间可探测实体集，依据已确定的可探测实体集，确定探测射线束路径，逐次计算该射线束经环境衰减后的信号，并将信号衰减结果推送给可探测实体设备。采用该思路，则此类场景中的一次发射、一次反射信号及多次反射场景即可用相同方法处理。

如图1所示，本实施例提供了虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法，通过以下步骤实现：

S1，虚拟试验场光电信号识别，获取符合服务参数要求的光电信号传输模型中的发射源光电信号信息。

S11，建立光电信号传输模型，模型的服务参数包括发射源位置、信号波束特性和信号本征物理特性。在现代军事应用中激光、雷达波是最常用的探测信号，本实施例中的光电探测信号包括激光以及雷达波信号。真实物理空间中，信号照射于装备接受面，其作用信息是其在三维空间发射因素综合的结果，参见说明书附图3，建立的光电信号模型包含激光、雷达信号两个子模型，其分别由发射实体名称、信号参数以及模型实例ID构成。

发射实体名称为H-JTP中间件中发射该信号的参与者名称，其命名方式为“实体名称+节点名称”。

模型实例ID为该模型在H-JTP系统发布的唯一性标志，其命名方式为随机生成的字符串组，如“{qwrr+wssd+vdaa+iccj}”。

信号参数由发射源位置、信号波束特性和信号本征物理特性组成，其中，

发射源位置基于大地坐标系坐标表示，子参数包含经度(°)、纬度(°)以及高度(m)。

信号波束特性描述了信号的波束探测轮廓，子参数包含发散角(°)、俯仰角(°)、偏转角(°)和最大探测距离(m)。信号的发射点以及信号波束特性决定信号的探测包络。

信号本征物理特性描述信号的物理特征，子参数包含波长(um)，脉冲宽度(ns)、脉冲能量(m)、脉冲稳定性(％)、波束截面积(m2)、重复率(/s)等。激光信号由于其能量集中性、方向性高、波束截面积小的特点，其波束截面积在实际应用中可忽略。本征物理特性影响则影响着信号探测效果。

S12，选择光电信号传输模型订购方法，并根据订购声明中的目标务参数，获取符合目标服务参数要求的光电信号传输模型。

本实施例采用类订阅方式，类订购只需参与者声明订购类信息，即可实时获取来自中间件的同类型的数据模型信息。类订购原理如图4所示。

试验前参与者声明类订购信息，H-JTP平台识别该类订购标志，通过解析试验方案获取同类发布模型，生成订购发布关系表，参与者根据此信息从中间件实时订阅同类型的模型映射数据。其中获取类订购数据获取原理如图5所示。在上述过程中，若对光电信号模型类进行类订购声明，当试验参与者从中间件订阅数据的过程中，非指定订购类模型数据会被过滤。

效应主动计算服务需要能够识别主动虚拟试验空间中的一类光电探测信号，为其主动提供效应关联，类订购方法在对兴趣类模型进行声明之后，即可以在运行过程中实时获取同类模型数据，无需事先关联连线，适用于效应主动服务的信号识别探测。

S13，对获取的光电信号传输模型进行解析，得到发射源光电信号信息，并根据发射源光电信号信息匹配发射实体。

H-JTP联合试验平台在物理层面是由若干台已联接的实物、半实物仿真设备、虚拟仿真设备的计算机节点以及网络共同构成的综合试验平台；在逻辑虚拟层面，是由已想定空间范围的试验背景空间，复杂天气以及实物、半实物设备映射的仿真组件构成的虚拟试验空间。

参见附图6所示，sim101计算机节点与实物仿真设备通过数据总线相连接，将该设备以软件组件的形式映射入H-JTP试验系统；sim102计算机节点与半实物仿真设备通过数据总线相连接，将半实物设备以软件组件的形式映射入H-JTP试验系统；sim103计算机节点运行虚拟装备软件组件映射入H-JTP试验系统。H-JTP平台中各个节点设备产生信号都带有其节点的标志，通过识别信号的节点标志即可识别产生于特定节点的信号。

对于逻辑虚拟层面，H-JTP试验系统通过想定方案构造一个有限空间大小、范围确定的试验空间，背景天气、环境、虚拟软件组件装备按初始方位设定分布于该试验空间内，从而形成一个虚拟逻辑试验空间。试验空间可按区块划分，实体资源组件以其所处空间位置分布于相应区块，虚拟装备所产生的信号可以理解为产生于该装备所处区块空间所激发产生的信号。

光电信号检测包含信号属性参数配置以及信号检测两个阶段。

服务属性配置包括服务方式设置、服务参数设置、订购模型声明以及属性配置保存四个环节：

服务方式包括节点服务以及区块服务两种方式。采用节点服务方式，只检测来自指定节点产生的信号模型信息，而采用区块服务方式，只检测产生自指定区域的信号模型信息。

根据所选择的服务方式进行相应服务参数设置。当选择按节点服务方式的时候，其加载本次试验方案所依赖的逻辑靶场，通过解析靶场内的站点IP信息，用户获取本次试验的所有计算机节点以及IP信息，选择该效应所服务的节点信息；当效应服务组件选择按区域服务方式的时候，服务组件读取方案中的环境区域空间的描述获取试验空间边界，对其进行分块设置，并选择合适分区作为该效应服务组件的服务区域，进行保存。

类订购模型声明。待检测光电信号包括LaserSignal以及RadarSignal，其类订购声明示例如下：

SubClass(“LaserSignal”)；

SubClass(“RadarSignal”)；

属性配置保存。将效应服务属性设置写入方案XML，则完成效应服务信号检测前准备。

光电信号检测包括服务参数加载、光电信号获取、信号所属实体匹配以及服务信号筛选四个环节：

加载试验方案。获取该次光电信号检测的服务配置参数，包括服务方式、服务参数以及订购模型信息，同时解析方案中获取每个参与者名称及其发布实体信息项中实体名称、实体类型、实体ID信息，构成参试实体实体ID表，参与者实体ID表见表1所示：

表1参与者实体ID表

光电信号获取。识别已声明类订购的LsaerSignal信号模型信息、RadarSignal信号模型信息，从中间件上订购类模型，通过解析光电信号模型获取光电信号信息。

信号所属实体匹配。通过解析模型获取的光电信号其所属产生者是未知的，订阅自H-JTP中间件的每一个信号模型信息，中间件即映射一个该信号模型的实例ID，查询参与者实体ID表，根据其实体ID检索确定实体信息所属实体，从而识别该信号模型的所属参与者名称，实现信号所属实体匹配。

服务信号筛选。根据功能要求可知，效应服务包括按节点和按区域两种方式。对于节点服务方式而言，参试实体名称以“设备名称+【节点】”方式命名。对已匹配所属实体的信号，通过解析其所属实体名称中的节点信息，将该信息与待服务节点信息匹配，若匹配，则将其确认为待服务信号；对于区域服务方式而言，通过解析信号模型中的位置信息，将其与服务区域进行相容性比较，若处于该区域内，则将其确认为待服务信号。

S2，探测实体的确定，根据已探测到的光电信号，确定位于光电信号探测范围包络的探测实体集。

S21，确定一探测实体位置；光电信号范围内探测实体确定模型参见说明书附图7，参数描述如下：

光电信号范围内探测实体确定模型扩展了探测实体名称、模型实例ID、实体敏感信号特性以及实体信号发射状态子模型属性。

H-JTP平台实体模型包含了H-JTP系统对实体的控制参数以及实体的空间位姿、毁伤状态等信息。其中，空间位姿中包含探测实体的大地坐标系下的坐标位置。

探测实体名称为H-JTP平台中推送该模型的参与者名称，其命名方式为“实体名称+节点名称”。

模型实例ID为该模型在H-JTP系统发布的唯一性标志，其命名方式为随机生成的字符串组，如“{qwrr+wssd+vdaa+iccj}”。

实体敏感信号特性为枚举类型，其规定了该效应服务实体对信号的感应能力，其枚举值包括激光信号敏感、雷达波信号敏感、光电信号敏感以及光电信号不敏感。

实体信号发射状态反应实体的信号的发射状态特征，枚举值包括未发射以及发射中。

在运行过程中光电信号识别模块实时从中间件订购ESCPlatform模型数据，ESCPlatform模型中包含实体信息，并获取此刻的模型实例ID，对模型进行解析获取模型的属性值，依模型实例ID从实体实例ID表查询其所属实体名称，模型实体名称-模型属性值构成已匹配实体-模型信息，并对虚拟试验场实体信息表更新，虚拟试验场实体信息表如下表2所示，

表2虚拟试验场实体信息表

S22，将所述发射源位置与所述探测实体位置由大地坐标系转换为地心坐标系，进而得到发射源到探测实体之间的方向向量。

信号传输能量会随着传输距离成负指数形式变化，当探测实体位于理想最大探测距离之外或未处于信号探测方位内时，信号的接收能量小于接受阈值，则实体无法被信号探测得到。信号的方位角和发散角决定信号的探测方位以及探测范围包络，只有实体位于信号探测范围包络内，该实体才具备被探测到的可能性。

在联合试验中，空间位置基于大地坐标系下的经度、纬度和高度描述，信号波束特性采用方位角、俯仰角、发散角和最大检测范围的信息描述。由于大地坐标系不具有正交性，在该坐标系下难以进行空间位置计算，本实施例用如下思路：将信号探测起点与探测目标点的位置由大地坐标系转换为地心坐标系，进而得到目标实体-信号起点的相对方位与距离，将该相对位置转换到站心坐标系得到基于站心坐标系的目标实体-信号起点的相对方位，将该方位信息与信号的探测范围信息进行比较，从而确定实体是否可被探测。

假设已知探测信号发射点S(Longitudes,Latitudes,heights)，其参数为大地坐标系下发射点的的经度、纬度和高度，信号波束特性Scale(α,β,γ,D_max)，其参数分别为方位角、俯仰角、俯仰角和最大探测距离，空间实体位置P(Longitudep,Latitudep,heightp)，其参数分别为实体位置的经度、纬度和高度。

首先需要将信号起始点S与实体空间位置点P大地坐标系转换为地心坐标系。地心坐标系下发射源信号起始点表示为S(Xs,Ys,Zs)，其参数分别为地心坐标系下的X轴、Y轴和Z轴投影坐标，实体空间位置点表示为P(Xp,Yp,Zp)，其参数分别为地心坐标系下的X轴、Y轴和Z轴投影坐标。以信号起始点S为例，大地转地心坐标系位置转换公式如1所示：

R表示该点到地球质心的距离，f为椭球度偏率，其计算方法如下式2，3所示：

上式中，R_e通常取值6378137m，R_p通常取值6356752m。

对已获得信号起始点S(Xs,Ys,Zs),实体空间位置点P(Xp,Yp,Zp)，可得方向向量信号中心方向向量

S23，将所述方向向量转换到站心坐标系，得到基于站心坐标系的发射源与探测实体的相对方位信息；由于为地心坐标系下的空间向量，为了得到起于信号中心向量与方向向量的夹角，需将其由地心坐标系转换为站心坐标系。

记目标实体-信号起始点向量为(X,Y,Z)，S点大地坐标记为(L₀,B₀,H₀),将其从地心坐标转换到站心角坐标过程如下式4所示：

在上式中，(X₀,Y₀,Z₀)为坐标原点(L₀,B₀,H₀)对应的球心直角坐标，即：

最后得到转换公式如下式2-6所示：

将球心直角坐标代入，即可算出对应的站心坐标系下的方向向量其与信号中心线的夹角可以表示下式2-7所示：

S24，将所述相对方位信息与所述目标服务参数中信号的探测范围信息进行比较，从而确定探测实体位置是否位于探测范围内，若是，将所述探测实体列入探测实体集。如果两向量夹角满足θ＜γ，说明目标实体位置信号发散角范围内，则判别目标实体-信号起始点的距离与最大探测距离的关系。目标实体-信号起始点的距离L可表示下式8所示：

当L小于D_max时，该实体能够被信号源探测得到。

S3，光电信号传输效应的计算，传输效应计算模块确定发射源光电信号与探测实体间的传输路径，根据传输路径进行区块效应计算模型选取，计算信号传输路径的效应衰减结果。

S31，对虚拟试验空间环境进行区域划分；光电信号在虚拟大气环境进行传输，由于大气环境是由各种特殊气象因素组成的并非均匀环境，因此需要采用分段计算的方式，将传输路径分割成若干段，每段为均匀环境，逐段完成计算。

S32，光电信号范围内探测实体确定模块根据发射源到探测实体间的直线路径，进行环境区域相交判断，根据相交点计算生成信号在虚拟试验空间的路径点信息，生成光电信号传输路径；信号传输时可能会经过不同的环境区域，计算其信号传输路径首先需判别信号起始-终止点路径是否与空间内的天气区域相交，计算与之相交的空间区域交点。将信号整个传输通路中所有相交天气区域的相交点按序排列，即可获得该光电信号传输经过的环境路径。

首先定义环境区域的范围描述，环境区域范围描述如表3所示：

表3环境区域范围描述

对一个应用天气场景而言，其高度范围通常分布于0-5km，宽度、高度范围远大于高度范围，而且空间范围相对较小，其空间轮廓近似为一个空间立方体。

一个给定传输路径的信号与环境区域是否相交取决于多个因素：信号起始点与信号敏感区域的空间包含关系、环境区域中心到信号线的距离与环境区域外接球半径的大小关系。

假设信号起始点定义为S(x_s,y_s,z_s)，信号终止点定义为E(x_e,y_e,z_e)，环境区域中心为P(x_p,y_p,z_p)，环境区域的外接球半径为R_max，过P点向SE做垂线，垂足为D。信号射线到环境区域的中心点的距离可以看作P点和其在线段SE上的投影点D之间的欧式距离，即向量的模长因此可将点到线距离问题转换为求向量模长的过程。求解过程如下：

信号向量可以表示为：

向量可以表示为：

通过S点和E点的直线可以表示为：

D为P在向量上的投影。根据投影法则可得向量

可得：

因此可得垂线长度

由于信号的起始点与环境空间范围已知，可得如下信号-环境区域相交过程：

若环境区域中心P到信号射线SE的距离过远。则信号与环境区域空间不相交。

若环境区域中心到射线SE的距离满足相交条件，则进行信号起始点与环境区域空间相容判断。

若信号起始点S到环境区域空间中心P的距离小于空间的外接球半径，说明信号起点位于环境区域空间内，信号与环境区域相交；若信号起始点S到环境区域空间中心P的距离大于空间的外接球半径，说明信号起点位于环境区域空间内：若信号终止点E到环境区域空间中心的距离小于Rmax，信号终止点位于环境区域空间内部，则信号与环境区域相交。

若信号起始点到垂足距离与垂足到信号终止点的距离之和大于信号其实点至终止点的距离信号起始点和终止点位于环境区域空间一侧，则信号与环境区域不相交。

当确定与信号相交的信号敏感区域之后，则需计算信号与信号敏感区域的交点，参见附图8所示。

入射信号射线束SE与环境区域立方空间相交，从Pin点入射经该环境区域空间传输从Pout点出射。因此信号与环境区域的交点问题可以转换为，射线SE与环境空间立方体的交点问题。其从通过与其相交的信号敏感环境区域，可以将SE(x,y,z)与V(x,y,z)的交点问题，V(x,y,z)为一个经纬高限定的空间范围，其表示如下式14所示：

其中：longtitude_start为经度起点；longtitude_end为经度终点；latitude_start为纬度起点；latitude_end为纬度终点；height_start为经度起点；height_end为经度终点。

信号路径SE上的一点P的表示如下式15所示：

信号与环境区域相交点具备以下特性：相交点两侧所处空间不同，一侧位于环境区域外部，一侧位于环境区域内部。

定义信号路径SE上的点p是否位于环境区域V内部的函数为judge(p),其表示为：

其中：p.longtitude为p点经度；p.latitude为p点纬度；p.height为p点高度。

相交点的获取可以采用如下思路进行：D为已知的环境区域中心在信号路径SE上的垂足点，D',D”为信号路径SE与以环境区域的外接球相交点，理想情况下点D位于环境区域内部，D'和D”位于环境区域内部，则信号在环境区域空间的入射点P_in和出射点P_out分别位于[D',D],[D,D”]之间。对与其相交点的计算可以采用二分法根值求解的方式：

1、设置迭代精度、次数。

2、求解区间[D',D]，取其中点D_tmp＝(D+D′)/2；

3、对[D′,D_tmp]区间和[D_t,D_tmp]，若j u d(g'e)D(j_tu_m)d_pg为e正D，j u d(g_te_e)D_tmp(j)u为负，则D置D'＝D_tmp，D＝D,若judge(D_temp)judge(D”)为正，judge(D')judge(D_tmp)为负，则置D＝D_tmp，D'＝D'。

重复过程2、3，直至满足迭代精度或迭代次数，即可求出P_in。

P_out的求解同理，通过该方法即可求出信号与环境区域的交点。

由于大气试验场是由诸多背景天气环境按区域和类型分布而构成的复杂空间，信号发射-实体接收这个过程中，信号穿过诸多环境区域。对一条已知的信号路径，依据信号敏感环境区域集依次进行信号-环境空间相交判断、相交点计算，将各路径点以其环境空间的中心点与信号起始点距离值以小到大排列，生成复杂天气环境下信号传输路径信息。

S33，根据所述光电信号传输路径所经环境区域进行区块效应计算模型选取，计算光电信号传输路径的效应衰减结果。从效应计算模型模块中选取对应环境区域天气的效应计算模型。

S4，传输效应计算结果的推送，传输效应计算结果推送模块将效应衰减结果推送给指定的信号接收实体。传输效应计算信息推送采用基于H-JTP中间件消息的数据通讯方式，将信号效应计算结果信息写入消息通讯内容中，消息发布与手机短信播报的方式类似，使用过程中可以动态设置消息接收方名称，将需要发送的数据写入消息模型中，设置消息通讯的端口以及网络传输方式(TCP)，设置该消息的发送者与接收者名称即可进行消息发送，效应计算信息推送过程如图10所示。

本实施例还具有软件运行界面，其中服务配置界面用于H-JTP平台为主动服务组件配置初始服务参数，包括配置服务方式、加载环境试验方案信息、设置效应计算模型路径信息以及设置服务参数信息等，并可以进行服务参数保存。配置服务方式包括按节点和按按区域的方式；加载环境试验方案信息，可解析获取试验空间范围描述以及环境区块天气描述信息；添加效应计算模型信息，为效应主动服务组件设置计算模型路径，供小于计算使用；根据效应服务方式的选择，进行服务参数的设置，若为按节点服务可以进行节点列表获取以及节点选择，若为区域服务可以进行区块设置，选择服务区块；操作人员可以将上述服务信息保存至XML方案组件存储位置。

配置效应服务参数的动态过程：操作人员在配置面板上选择效应服务方式(按节点服务和按区域服务)；点击添加环境描述方案按钮进行试验依托环境描述方案添加，添加完成之后其环境范围信息会显示在下框中；点击添加效应计算模型路径，添加完成之后其路径显示在路径文本框内；在服务配置窗口，若已选择按节点服务方式，则窗口提示添加逻辑靶场文件，其站点IP信息会显示在节点信息列表中，操作人员双击选择服务节点，若已选择按区域服务方式，操作人员进行区域分块设置，在下区域列表中选择服务区域；操作人员点击确定按钮，则上述服务配置可通过配置文件操作类保存至试验方案文件XML组件对应存储位置。

服务运行界面用于服务配置信息加载，并将其显示；运行过程中操作人员可以在其信号监视窗口查看当前的光电信号效应服务状况。

加载效应服务配置的动态过程：操作人员在服务运行界面上点击添加服务配置按钮，则可通过配置文件操作类从方案内读取效应服务配置信息，配置信息在运行界面的配置窗口显示。

启动效应服务的动态过程：操作人员通过H-JTP平台启动效应服务，光电信号服务控制类读取服务运行界面类中的效应服务配置信息，作为效应服务的运行初始配置。在运行阶段，光电信号服务配置控制类从中间件订阅光电信号类，依次进行光电信号探测、探测实体确定、信号传输效应计算以及效应计算结果推送，计算结果通过中间件送至指定接收实体，效应服务信息并实时显示在服务运行界面的信号监视窗口中。

查看效应服务的动态过程：操作人员在服务运行界面查看信号监视窗口，从中了解当前效应服务的数据情况。

本实施例为了实现信号探测，首先分析H-JTP平台的信号产生原理以及光电信号特征，结合数据订购方法，研究适用于效应主动服务的信号探测方法；然后分析信号探测实体的原理，在虚拟试验场实体检测的方法基础上，研究基于信号特征的作用范围内实体确定方式，确定发射实体-接收实体间的一条信号路径；对于复杂环境中的信号传输效应计算问题，首先分析了信号与环境空间的相交方式以及相交点计算的问题，并对不同的环境下光电信号的传输效应进行建模，在此基础上，进行信号传输路径中的信号传输效应计算，得出效应计算结果；对于效应结果的推送问题，针对H-JTP系统中的数据发布方法进行分析，研究了基于中间件消息的效应结果推送方法。如上四个环节的协调运作从而实现虚拟试验场中的信号主动效应计算服务的功能

以上对本发明所提供的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，虚拟试验场光电信号识别，获取符合服务参数要求的光电信号传输模型中的发射源光电信号信息；

步骤二，探测实体的确定，根据已探测到的光电信号，确定位于光电信号探测范围包络的探测实体集；

步骤三，光电信号传输效应的计算，确定发射源光电信号与探测实体间的传输路径，根据传输路径进行区块效应计算模型选取，计算信号传输路径的效应衰减结果；

步骤四，传输效应计算结果的推送，将效应衰减结果推送给指定的信号接收探测实体。

2.根据权利要求1所述的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法及系统，其特征在于，所述步骤一具体包括：

建立光电信号传输模型，模型的服务参数包括发射源位置、信号波束特性和信号本征物理特性；

选择光电信号传输模型订购方法，并根据订购声明中的目标务参数，获取符合目标服务参数要求的光电信号传输模型；

对获取的光电信号传输模型进行解析，得到发射源光电信号信息，并根据发射源光电信号信息匹配所述发射实体。

3.根据权利要求2所述的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

确定一探测实体位置；

将所述发射源位置与所述探测实体位置由大地坐标系转换为地心坐标系，进而得到发射源到探测实体之间的方向向量；

将所述方向向量转换到站心坐标系，得到基于站心坐标系的发射源与探测实体的相对方位信息；

将所述相对方位信息与所述目标服务参数中信号的探测范围信息进行比较，从而确定探测实体位置是否位于探测范围内，若是，将所述探测实体列入探测实体集。

4.根据权利要求3所述的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法，其特征在于，所述信号的探测范围信息包括发射源位置、信号波束特性信息。

5.根据权利要求1所述的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

对虚拟试验空间环境进行区域划分；

根据发射源到探测实体间的直线路径，进行环境区域相交判断，根据相交点计算生成信号在虚拟试验空间的路径点信息，生成光电信号传输路径；

根据所述光电信号传输路径所经环境区域进行区块效应计算模型选取，计算光电信号传输路径的效应衰减结果。

6.根据权利要求1所述的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务方法，其特征在于，所述步骤四中采用用消息发布的形式，将效应衰减结果写入消息通讯内容中，设置消息通讯端口及网络传输方式，将消息发送至指定的信号接收实体。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务系统，其特征在于，包括：

H-JTP中间件，与光电信号识别模块、光电信号范围内探测实体确定模块、传输效应计算结果推送模块通讯连接；

光电信号识别模块，用于从H-JTP中间件获取符合服务参数要求的光电信号传输模型，并解析出发射源光电信号信息；

光电信号范围内探测实体确定模块，用于从H-JTP中间件获取探测实体位置信息，并根据已探测到的光电信号，确定位于光电信号探测范围包络的探测实体集；

传输效应计算模块，用于确定发射源光电信号与探测实体间的传输路径，根据传输路径进行区块效应计算模型选取，计算信号传输路径的效应衰减结果；

传输效应计算结果推送模块，将效应衰减结果推送至H-JTP中间件中指定的接收实体。

8.根据权利要求7所述的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务系统，其特征在于，所述光电信号识别模块采用类订购的方式从H-JTP中间件获取与订购声明中规定的同类型的光电信号传输模型。

9.根据权利要求7所述的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务系统，其特征在于，所述H-JTP中间件包括若干台已连接的实物、半实物仿真设备、虚拟仿真设备及网络；其中，

实物、半实物仿真设备通过数据总线与计算机节点相连接，以软件组件的形式映射入网络；

虚拟仿真设备在计算机节点并映射入网络；

不同的计算机节点具有不同的节点标志。

10.根据权利要求7所述的虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务系统，其特征在于，还包括服务配置界面和服务运行界面；

所述服务配置界面用于为配置初始服务参数，包括配置服务方式、加载环境试验方案信息、添加效应计算模型信息以及设置服务参数信息；其中，加载环境试验方案信息，用于解析获取试验空间范围描述以及环境区块天气描述信息；添加效应计算模型信息，为传输效应计算模块设置计算模型；根据效应服务方式的选择，进行服务参数的设置，若为按节点服务进行节点列表获取以及节点选择，若为区域服务进行区块设置，选择服务区块；上述服务信息保存至XML方案组件存储位置；

所述服务运行界面用于服务配置信息加载并显示；运行过程中在信号监视窗口显示当前的光电信号效应服务状况，包括发射源运行窗口、效应服务运行窗口、探测实体运行窗口。