CN116385685A - 一种卫星对地侦察孪生系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卫星对地侦察孪生系统，涉及反卫星侦察领域，基于数字孪生技术在虚拟空间创建高精度地球表面模型，通过卫星星历数据模拟卫星轨道运动并计算推测任意时间卫星轨道位置，推测卫星侦查概率，设定模拟部队在地球模型上，设置目的地后由路网系统生成路径向目的地移动，在移动过程中预测卫星侦查威胁并提出反侦察方案、参数参考，协助有关人员模拟制定反卫星侦察方案。本发明实现了对地形、天气、假想敌卫星的模拟，预测未来军事行动中被卫星侦查到的威胁并提出可行的规避方案。相关人员通过本发明可直观、准确得到未来假想敌卫星状况，针对性规划、调整军事行动计划，提高了针对反卫星侦察计划制定效率。

Description

一种卫星对地侦察孪生系统
技术领域
本发明涉及反卫星侦察领域，尤其涉及一种卫星对地侦察孪生系统。
背景技术
现代战争中信息战占有很重要的地位。卫星作为高效的信息收集、传递工具被很多国家都当作国防竞备的重要内容，通过卫星探测可以实时观测到敌方部队部署位置及动向，而反卫星侦察可以让敌方无法获取到我方的正确信息，从而影响敌方的决策和判断。反卫星侦察手段除了对卫星采取直接摧毁，还可以通过利用卫星的侦查间隙和空白调动部队来躲避侦查和采用伪装隐蔽的手段欺骗示假让卫星获取错误信息。
现有技术可以做到确认已公开卫星的轨道并推算出卫星任意时刻的位置，但是没有准确直观的参考模型，简单的构造模型不能模拟各复杂因素影响下卫星观测情况。数字孪生可以实现高精度、高保真度仿真，通过数字孪生构建地球模型和卫星轨道模拟，可以直观的表现任意时刻卫星的位置及观测情况，结合模拟模型辅助和现实情况，可以更有效的解决反卫星侦察问题。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种用于构建模拟部队行进中遭遇卫星侦查情况并给予反侦察策略参考的数字孪生系统，用来辅助制定针对反卫星侦察计划。
卫星对地侦察孪生系统，包括操作面板、地球地形环境模拟模块、卫星轨道模拟模块、反侦察对策评估模块、对抗模块；
操作面板用来添加、存放设置的行动部队人员、装备数据，通过操作面板调整模拟时间、模拟天气、模拟时间倍速设置；
地球地形环境模拟模块包括地球地形模拟子系统、天气模拟子系统、路网系统；
地球地形模拟子系统用来在数字空间构建地球表面三维模型，地球表面三维模型是由多个图形面片组合，拼接成球形表面，根据地球经纬度高程数据改变图形面片纹理以绘制地球表面地形，设定多个细分等级控制地球表面精度；
天气模拟子系统用于模拟不同天气影响下对观测、行动效率、反侦察行为实施的影响，生成环境数据，提供环境变量参数；
路网系统用来绘制在地球模型上从一点到另一点的导航路径、获取道路信息，路网系统通过路网数据为模拟行进部队绘制导航路径，提供道路信息及参考方案、参数；
卫星轨道模拟模块用来模拟卫星轨道运动及卫星探测，卫星轨道由卫星对应的卫星星历数据计算得出并绘制，模拟卫星实时绕地球模型运动，并由卫星星历数据推测过去及未来时间卫星所在轨道位置，根据目标与卫星参数计算模拟卫星探测概率；
反侦察对策评估模块包括卫星侦查预测子系统和反侦察对策分析子系统；
卫星侦查预测子系统用于构建卫星侦查模型，卫星有效侦查范围以锥形范围显示，预估未来行进部队是否会进入到卫星侦查范围，高亮预警卫星轨道路径、显示预计卫星过顶时间并给予警报，利用地形数据、天气数据及卫星轨道位置信息修正卫星探测概率；
反侦察对策分析子系统用于构建卫星侦查对策分析模型，利用路网数据、天气数据、人员装备数据、卫星类型及卫星轨道位置信息进行推理分析，提出可行反侦察方案及参数参考。
进一步的设计方案在于：路网系统可搭载机器学习训练以得出更优路径，可搭载WIFI通信模块和蓝牙通信模块，在军事行动过程中实时更新导航行进进度，预警即将过顶卫星，提出可行对策并计算显示临近躲避隧道路线；
进一步的设计方案在于：反侦察对策分析子系统可搭载机器学习训练以得出更优解决方案及参数参考；
进一步的设计方案在于：高程数据、路网数据、卫星星历数据支持在线更新获取，也支持本地文件导入导出备份以应对特殊情况无法实时获取更新数据。
对抗模块工作流程有如下步骤：
(1)设定模拟时间、模拟天气、行动部队人员、装备数据。(2)从操作界面拖动行动部队到地球模型上设定起始位置。(3)选中操作行动部队设定行动目标点。(4)路网系统根据路网数据计算、绘制参考路径并提供参数参考，由有关人员选择路径后行动部队开始向目标点移动。(5)行动部队沿路径向目标点移动。(6)判断行动部队是否到达目标点，如果到达目标点则行动结束，如果没有达到目标点则前往第(7)步。(7)卫星侦查预测子系统判断行动部队是否有较高被卫星侦查概率，如果没有较高被侦查概率则返回第(5)步，如果有较高被侦查概率则前往第(8)步。(8)卫星侦查预测子系统提出警告，并由反侦察对策分析子系统提出参考方案及参数。(9)判断是否选择向临近隧道移动躲避侦测，如果选择向临近隧道移动则前往第(10)步，如果选择不躲避则前往第(12)步采取躲避措施。(10)路网系统显示临近隧道，选择躲避隧道。(11)设定临时目标点，绘制路线，行动部队移动到临时目标点躲避侦查，前往第(13)步。(12)反侦察对策分析子系统提出反侦察方案及参数，有关人员选择后模拟采取措施遮蔽侦查，前往第(13)步。(13)等待到被侦查威胁解除后返回第(5)步。
附图说明
图1：对抗模块工作流程图；
图2：卫星对地侦察孪生系统操作界面示意图；
其中：1、操作面板2、卫星模型3、卫星轨道4、地球模型5、行动部队所在位置及路线。
具体实施方式
卫星对地侦察孪生系统，操作界面示意如图2，系统包括操作面板、地球地形环境模拟模块、卫星轨道模拟模块、反侦察对策评估模块、对抗模块；
操作面板用来添加、存放设置的行动部队人员、装备数据，通过操作面板调整模拟时间、模拟天气、模拟时间倍速设置；
地球地形环境模拟模块包括地球地形模拟子系统、天气模拟子系统、路网系统；
地球地形模拟子系统用来在数字空间构建地球表面三维模型，地球表面三维模型是由多个图形面片组合，拼接成球形表面，根据地球经纬度高程数据生成不同经纬度下图形面片数据，根据图形面片数据改变图形面片纹理以绘制地球表面地形，设定多个细分等级，细分等级随镜头视角改变，细分等级提高时构成地球表面的图形面片进一步细分，构建精度更高的地球表面模型以方便精确观测，细分等级降低时合并图形面片以降低图形绘制性能压力；
天气模拟子系统用于模拟不同天气影响下对观测、行动效率、反侦察行为实施的影响，生成环境数据，提供环境变量参数；
路网系统用来绘制在地球模型上从一点到另一点的导航路径、获取道路信息，通过操作面板可将行进部队拖放到地球模型上，框选要操作的行进部队，在地球模型上双击右键设定行进部队的行动终点，路网系统通过路网数据为行进部队生成导航路径数据，路径数据由多段道路数据组成，道路数据中包含道路名称、距离、预估时间、道路属性，道路属性中有这段道路是否是隧道属性及经纬点列表，通过经纬点列表绘制出每段道路线段，贴合到地球模型上组成导航路径，路网系统可得出各优先条件下的多个导航路径并提供参数参考，以协助有关人员制定最短路径、时间优先、躲避侦查优先计划方案，路网系统可以筛选不同道路属性的道路线段并以特殊颜色绘制，以及提供临近隧道道路位置用于躲避卫星侦查；
卫星轨道模拟模块用来模拟卫星轨道运动及卫星探测，卫星轨道模拟模块可以构建多个数字孪生卫星模型，卫星轨道由卫星对应的卫星星历数据计算得出并绘制，模拟卫星实时绕地球模型运动，并由卫星星历数据推测过去及未来时间卫星所在轨道位置，模拟卫星探测概率根据目标特征尺寸、SAR成像幅宽、卫星轨道高度、SAR形状修正因子、SAR成像卫星地面分辨率、侦查方式效用修正值、RCS影响修正值、基准目标信噪比、基准目标等效后向散射系数参数计算；
反侦察对策评估模块包括卫星侦查预测子系统和反侦察对策分析子系统；
卫星侦查预测子系统用于构建卫星侦查模型，卫星有效侦查范围以锥形范围显示，预估未来行进部队是否会进入到卫星侦查范围，高亮预警卫星轨道路径、显示预计卫星过顶时间并给予警报，利用地形数据、天气数据及卫星轨道位置信息修正卫星探测概率；
反侦察对策分析子系统用于构建卫星侦查对策分析模型，利用路网数据、天气数据、人员装备数据、卫星类型及卫星轨道位置信息进行推理分析，提出可行的针对SAR成像干扰、可见光成像遮蔽反侦察方案，提供方案参数数据及规避概率分析以方便有关人员参考。
对抗模块工作流程如附图1所示，有如下步骤：
(1)设定模拟时间，由卫星轨道模拟模块计算出模拟时间对应各卫星轨道位置。设定模拟天气，由天气模拟子系统模拟天气对观测、行动效率、反侦察行为实施的影响。设定行动部队人员、装备数据，人员及装备会影响对部队行进速度的计算和采取不同反侦察方案的权重。
(2)从操作界面拖动行动部队到地球模型上设定起始位置。
(3)选中操作行动部队设定行动目标点。
(4)路网系统根据路网数据计算、绘制参考路径并提供参数参考，由有关人员选择路径后行动部队开始向目标点移动。
(5)行动部队沿路径向目标点移动。
(6)判断行动部队是否到达目标点，如果到达目标点则行动结束，如果没有达到目标点则前往第(7)步。
(7)卫星侦查预测子系统判断行动部队是否有较高被卫星侦查概率，如果没有较高被侦查概率则返回第(5)步，行动部队继续向目标点移动，如果有较高被侦查概率则前往第(8)步。
(8)卫星侦查预测子系统提出警告，并由反侦察对策分析子系统提出参考方案及参数。
(9)判断是否选择向临近隧道移动躲避侦测，如果选择向临近隧道移动则前往第(10)步，如果选择不躲避则前往第(12)步，采取躲避措施。
(10)路网系统显示临近隧道，选择躲避隧道。
(11)设定临时目标点，绘制路线，行动部队移动到临时目标点躲避侦查，前往第(13)步。
(12)反侦察对策分析子系统提出反侦察方案及参数，有关人员选择后模拟采取措施遮蔽侦查，前往第(13)步。
(13)等待到被侦查威胁解除后返回第(5)步，行动部队继续向目标点移动。
所述孪生系统将地球表面及卫星轨道进行高度仿真，通过模拟流程极大程度还原部队行进遭遇卫星侦查及躲避的真实情况，并将参考方案、参数呈现出来，相关人员通过本发明可直观、准确得到未来假想敌卫星状况，针对性规划、调整军事行动计划，提高了针对反卫星侦察计划制定效率。

Claims (1)

1.一种卫星对地侦察孪生系统，其特征在于：所述一种卫星对地侦察孪生系统包括操作面板、地球地形环境模拟模块、卫星轨道模拟模块、反侦察对策评估模块、对抗模块；
所述操作面板，用于添加、设置模拟行动部队人员、装备数据，修改模拟时间、模拟天气、模拟时间倍速；
所述地球地形环境模拟模块，用于模拟地球地形、天气环境、路网系统；
所述卫星轨道模拟模块，用于根据卫星星历模拟卫星轨道运动及卫星探测，由操作面板中设置的模拟时间推测卫星轨道位置，模拟卫星探测概率根据目标特征尺寸、SAR成像幅宽、卫星轨道高度、SAR形状修正因子、SAR成像卫星地面分辨率、侦查方式效用修正值、RCS影响修正值、基准目标信噪比、基准目标等效后向散射系数参数计算；
所述反侦察对策评估模块，用于预测卫星侦查，提出反卫星侦察方案、参数参考；
所述地球地形环境模拟模块包括地球地形模拟子系统、天气模拟子系统、路网系统；
所述地球地形模拟子系统，用于在数字空间构建地球表面三维模型，地球表面三维模型是由多个图形面片组合，拼接成球形表面，根据地球经纬度高程数据改变图形面片纹理以绘制地球表面地形，设定多个细分等级控制地球表面精度；
所述天气模拟子系统，用于模拟不同天气影响下对观测、行动效率、反侦察行为实施的影响，生成环境数据，提供环境变量参数；
所述路网系统，用于绘制在地球模型上从一点到另一点的导航路径、获取道路信息，路网系统通过路网数据为模拟行进部队生成导航路径数据，路径数据由多段道路数据组成，道路数据中包含道路名称、距离、预估时间、道路属性，道路属性中有这段道路是否是隧道属性及经纬点列表；
所述反侦察对策评估模块包括卫星侦查预测子系统和反侦察对策分析子系统；
所述卫星侦查预测子系统，用于构建卫星侦查模型，卫星有效侦查范围以锥形范围显示，预估未来行进部队是否会进入到卫星侦查范围，高亮预警卫星轨道路径、显示预计卫星过顶时间并给予警报，利用地形数据、天气数据及卫星轨道位置信息修正卫星探测概率；
所述反侦察对策分析子系统，用于构建卫星侦查对策分析模型，利用路网数据、天气数据、人员装备数据、卫星类型及卫星轨道位置信息进行推理分析，提出可行反侦察方案及参数参考；
所述对抗模块包括如下工作步骤：
(1)设定模拟时间、模拟天气、行动部队人员、装备数据；(2)从操作界面拖动行动部队到地球模型上设定起始位置；(3)选中操作行动部队设定行动目标点；(4)路网系统根据路网数据计算、绘制参考路径并提供参数参考，由有关人员选择路径后行动部队开始向目标点移动；(5)行动部队沿路径向目标点移动；(6)判断行动部队是否到达目标点，如果到达目标点则行动结束，如果没有达到目标点则前往第(7)步；(7)卫星侦查预测子系统判断行动部队是否有较高被卫星侦查概率，如果没有较高被侦查概率则返回第(5)步，如果有较高被侦查概率则前往第(8)步；(8)卫星侦查预测子系统提出警告，并由反侦察对策分析子系统提出参考方案及参数；(9)判断是否选择向临近隧道移动躲避侦测，如果选择向临近隧道移动则前往第(10)步，如果选择不躲避则前往第(12)步采取躲避措施；(10)路网系统显示临近隧道，选择躲避隧道；(11)设定临时目标点，绘制路线，行动部队移动到临时目标点躲避侦查，前往第(13)步；(12)反侦察对策分析子系统提出反侦察方案及参数，有关人员选择后模拟采取措施遮蔽侦查，前往第(13)步；(13)等待到被侦查威胁解除后返回第(5)步。
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