CN116996927A - 一种机载通信侦察演示方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机载通信侦察演示方法及系统，方法包括以下步骤：S1、通过通信侦察模拟端搭建无线通信模型；S2、基于无线通信模型，通过服务端将用户所需数据发送至客户端；S3、通过客户端与服务端进行数据交互，展示对目标进行测向定位的侦察演示。通过通信侦察模拟端构建OPNET场景，模拟通信网络结构和节点运行轨迹，服务端根据网络结构，产生相应通信方式的数字信号数据，进行信号通信侦察，并根据运动轨迹的变化，信号强弱也会产生一定的变化，并根据帧收的信号情况实现目标测向和定位，实现了从场景网络结构分布到信号产生，实现信号帧收、测向定位、网台分选，将通信侦察和测向定位结果进行显示，形成一条完整多场景演示。
Description
技术领域
本发明属于通信仿真技术领域，具体涉及一种机载通信侦察演示方法及系统。
背景技术
OPNET（Optimized Network Engineering Tools）是一种广泛应用于网络仿真和性能评估的软件工具。提供了一套完整的工具集，用于建立现实网络环境的模型，并模拟各种网络场景和应用。它可以模拟各种网络技术，包括局域网（LAN）、广域网（WAN）、无线网络、传感器网络等。使用OPNET，用户可以创建网络拓扑、配置设备参数、定义通信协议、设置流量模型等。通过模拟和仿真，OPNET可以评估网络的性能，并提供关于带宽利用率、延迟、吞吐量、丢包率等性能指标的详细分析。
通信侦察是指对通信系统进行监控和收集情报的活动。它涉及对通信信号的截获、拦截、分析和解码，以获取目标通信内容和相关信息。可用于多种目的。通过对通信系统进行侦察，可以获得通信数据（语音、文本、图像、视频等）、通信模式和频率、通信地点和时间等。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种机载通信侦察演示方法及系统解决了现有的机载通信侦察演示装置模拟通信场景单一的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种机载通信侦察演示方法，包括以下步骤：
S1、通过通信侦察模拟端搭建无线通信模型；
S2、基于无线通信模型，通过服务端将用户所需数据发送至客户端；
S3、通过客户端与服务端进行数据交互，展示对目标进行测向定位的侦察演示。
进一步地：所述S1中，通信侦察模拟端包括进程层、节点层和网络层；
所述S1包括以下分步骤：
S11、通过网络层根据设定的网络模型搭建网络拓扑；
S12、基于搭建的网络拓扑，通过节点层的每个节点搭建协议栈；
S13、基于搭建的协议栈，通过进程层编辑进程状态转移图和修改进程，完成搭建无线通信模型。
进一步地：所述S2中，用户所需数据包括全景数据、识别数据、解调数据、测向数据、网台数据和拓扑分析数据。
进一步地：所述S2中，得到全景数据的方法具体为：
通过服务端进行全景信号分析，对信号的时域、频域和功率谱的特征进行识别解调，得到全景数据；
其中，进行全景信号分析的方法包括：
1）产生高斯白噪声作为全景的信号背景，用于产生全景频谱数据的底噪；
2）计算OPNET可移动节点与OPNET侦测节点的距离，用于控制信号强度的变化。
进一步地：所述S2中，得到测向数据的方法具体为：
计算所有节点的经纬度信息、测向中心频率、测向经纬度、测向点高度、方位角和俯仰角，并根据计算结果加入测向误差，建立OPNET网络仿真场景，根据OPNET网络仿真场景下节点的中心频率、接收灵敏度和发射功率计算测向节点与地方节点的传输距离，得到测向节点的侦测范围，将测向节点的侦测范围作为测向数据。
进一步地：计算所述测向节点与地方节点的传输距离D的表达式具体为：
式中，w为发射功率，v为接收灵敏度，l为介质损耗，f o为中心频率。
进一步地：所述S2中，得到网台数据的方法具体为：
在电台对应的参数范围生成随机数，根据随机数模拟网台分选结果，得到网台数据；
其中，所述网台分选结果包括网台号、网台起始频率、网台终止频率、网台跳频周期、网台驻留时间、网台频率点数量和网台频率集。
进一步地：所述S2中，得到拓扑分析数据的方法具体为：
控制OPNET网络仿真场景输出仿真结果，并将其作为拓扑分析数据；
其中，仿真结果包括上传响应时间、发送路由流量、负载、吞吐量和重传尝试信息。
一种机载通信侦察演示方法的系统，系统包括：
通信侦察模拟端，用于搭建无线通信模型；
服务端，包括本地监测模块、数据存储模块、网络传输模块和线程功能模块，网络传输模块用于将服务端各个模块处理和封装好的数据发送至客户端，数据存储模块用于存储服务端的数据，线程功能模块用于处理用户所需的数据，本地监测模块用于检测服务端各个模块的工作状态信息；
客户端，用于与服务端进行数据交互，展示对目标进行测向定位的侦察演示。
进一步地：所述通信侦察模拟端包括进程层、节点层和网络层，所述网络层用于规划部署网络结构，节点层用于搭建协议栈，进程层用于编写算法和协议。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种机载通信侦察演示方法及系统，通过通信侦察模拟端构建OPNET场景，模拟通信网络结构和节点运行轨迹，服务端根据网络结构，产生相应通信方式的数字信号数据，进行信号通信侦察，并根据运动轨迹的变化，信号强弱也会产生一定的变化，并根据帧收的信号情况实现目标测向和定位，实现了从场景网络结构分布到信号产生，实现信号帧收、测向定位、网台分选，将通信侦察和测向定位结果进行显示，形成一条完整多场景演示。
附图说明
图1为本发明一种机载通信侦察演示方法的流程图。
图2为本发明一种机载通信侦察演示系统的示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，一种机载通信侦察演示方法，包括以下步骤：
S1、通过通信侦察模拟端搭建无线通信模型；
S2、基于无线通信模型，通过服务端将用户所需数据发送至客户端；
S3、通过客户端与服务端进行数据交互，展示对目标进行测向定位的侦察演示。
所述S1中，通信侦察模拟端包括进程层、节点层和网络层；
所述S1包括以下分步骤：
S11、通过网络层根据设定的网络模型搭建网络拓扑；
S12、基于搭建的网络拓扑，通过节点层的每个节点搭建协议栈；
S13、基于搭建的协议栈，通过进程层编辑进程状态转移图和修改进程，完成搭建无线通信模型。
在本实施例中，网络层通过放置不同的网络模型来搭建不同的网络拓扑，节点层的每个节点用于搭建协议栈，协议栈采用OSI七层标准协议结构，从物理层一直搭建到协议层，进程层通过编辑进程状态转移图和修改进程代码实现算法和协议的编写，本发明实用网络编辑器搭建无线通信模型，整个网络采用AODV协议进行仿真模拟，从而实现OPNET场景构建。
在搭建无线通信模型之前，首先需要新建项目，在项目中创建多个仿真场景，每一个仿真场景对应一个仿真环境。创建项目时需要对网络范围、网络大小和网络模型种类进行选取。设定好项目的基本属性后就可以建立网络模型，网络模型分为节点模型和链路模型，可以通过对象模板选取模型放置到网络中。搭建网络拓扑后需为网络各节点配置业务，配置业务主要分为构建标准应用和用户概要两个部分，其主要是为了在有数据传输的情况下能够观察和研究网络的性能。
所述S2中，用户所需数据包括全景数据、识别数据、解调数据、测向数据、网台数据和拓扑分析数据。
在本实施例中，服务端支持多个客户端长连接并且高并发的性能需求，服务端的所有模块处理和封装好的数据均通过网络传输模块发送到客户端。网络传输模块分为以下五个部分：监听和接收连接、数据接收和发送、连接管理、错误处理和异常情况处理和协议支持。
所述S2中，得到全景数据的方法具体为：
通过服务端进行全景信号分析，对信号的时域、频域和功率谱的特征进行识别解调，得到全景数据；
其中，进行全景信号分析的方法包括：
1）产生高斯白噪声作为全景的信号背景，用于产生全景频谱数据的底噪；
2）计算OPNET可移动节点与OPNET侦测节点的距离，用于控制信号强度的变化。
在本实施例中，通过OPNET可移动节点与OPNET侦测节点的距离计算，来控制信号强度的变化，当可移动节点距离侦测节点越近时，信号的幅度越高，瀑布图的颜色越鲜艳，当可移动节点距离侦测节点距离越远时，信号的幅度下降，瀑布图的颜色越暗淡。具体计算是通过0.25+0.75×(实际距离/侦测距离)得到系数。
所述S2中，识别数据用于进行信号的识别，本发明根据协议中的信号类型提供跳频、等幅报、调幅话、单边带话、调频话、AM、FM、ASK、FSK、2ASK、2FSK、4FSK、PSK、BPSK、QPSK、OQPSK、DQPSK、Π/4DQPSK、8PSK、MSK和16QAM的频谱数据，能够信号的波形特征识别信号的类型。
所述S2中，得到测向数据的方法具体为：
计算所有节点的经纬度信息、测向中心频率、测向经纬度、测向点高度、方位角和俯仰角，并根据计算结果加入测向误差，建立OPNET网络仿真场景，根据OPNET网络仿真场景下节点的中心频率、接收灵敏度和发射功率计算测向节点与地方节点的传输距离，得到测向节点的侦测范围，将测向节点的侦测范围作为测向数据。
在本实施例中，在测向过程中测量结果与实际值之间存在误差，因此加入测向误差更能反映真实情况，测向误差被建模为一个以零为均值的正态分布，而实际误差可能会受到多种因素的影响，如测量设备的精度、环境条件等。通过对误差进行正态分布建模，可以对测向结果的精度和可靠性进行评估，并进行相应的误差分析和校正。
在本实施例中，本发明在测向数据中使用射频传输距离公式，通过OPNET场景下节点的中心频率，接收灵敏度，发射功率等参数计算出测向节点与地方节点的信号传输距离。本发明中默认发射功率为200W或当OPNET设置超过200W时生效，通过公式计算出对应节点的侦测范围。
计算所述测向节点与地方节点的传输距离D的表达式具体为：
式中，w为发射功率，v为接收灵敏度，l为介质损耗，f o为中心频率。
所述S2中，得到网台数据的方法具体为：
在电台对应的参数范围生成随机数，根据随机数模拟网台分选结果，得到网台数据；
其中，所述网台分选结果包括网台号、网台起始频率、网台终止频率、网台跳频周期、网台驻留时间、网台频率点数量和网台频率集。
所述S2中，得到拓扑分析数据的方法具体为：
控制OPNET网络仿真场景输出仿真结果，并将其作为拓扑分析数据；
其中，仿真结果包括上传响应时间、发送路由流量、负载、吞吐量和重传尝试信息。
所述S3中，客户端通过TCP传输协议与服务端进行数据传输，网络连接成功后开启子线程进行数据接收，服务端数据到达socket后进行读取并存储至环形存储区。
如图2所示，在本实施例中，一种机载通信侦察演示方法的系统，系统包括：
通信侦察模拟端，用于搭建无线通信模型；
服务端，包括本地监测模块、数据存储模块、网络传输模块和线程功能模块，网络传输模块用于将服务端各个模块处理和封装好的数据发送至客户端，数据存储模块用于存储服务端的数据，线程功能模块用于处理用户所需的数据，本地监测模块用于检测服务端各个模块的工作状态信息；
客户端，用于与服务端进行数据交互，展示对目标进行测向定位的侦察演示。
所述通信侦察模拟端包括进程层、节点层和网络层，所述网络层用于规划部署网络结构，节点层用于搭建协议栈，进程层用于编写算法和协议。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种机载通信侦察演示方法及系统，通过通信侦察模拟端构建OPNET场景，模拟通信网络结构和节点运行轨迹，服务端根据网络结构，产生相应通信方式的数字信号数据，进行信号通信侦察，并根据运动轨迹的变化，信号强弱也会产生一定的变化，并根据帧收的信号情况实现目标测向和定位，实现了从场景网络结构分布到信号产生，实现信号帧收、测向定位、网台分选，将通信侦察和测向定位结果进行显示，形成一条完整多场景演示。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明的技术特征的数量。因此，限定由“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
Claims (10)
1.一种机载通信侦察演示方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过通信侦察模拟端搭建无线通信模型；
S2、基于无线通信模型，通过服务端将用户所需数据发送至客户端；
S3、通过客户端与服务端进行数据交互，展示对目标进行测向定位的侦察演示。
2.根据权利要求1所述的机载通信侦察演示方法，其特征在于，所述S1中，通信侦察模拟端包括进程层、节点层和网络层；
所述S1包括以下分步骤：
S11、通过网络层根据设定的网络模型搭建网络拓扑；
S12、基于搭建的网络拓扑，通过节点层的每个节点搭建协议栈；
S13、基于搭建的协议栈，通过进程层编辑进程状态转移图和修改进程，完成搭建无线通信模型。
3.根据权利要求1所述的机载通信侦察演示方法，其特征在于，所述S2中，用户所需数据包括全景数据、识别数据、解调数据、测向数据、网台数据和拓扑分析数据。
4.根据权利要求3所述的机载通信侦察演示方法，其特征在于，所述S2中，得到全景数据的方法具体为：
通过服务端进行全景信号分析，对信号的时域、频域和功率谱的特征进行识别解调，得到全景数据；
其中，进行全景信号分析的方法包括：
1）产生高斯白噪声作为全景的信号背景，用于产生全景频谱数据的底噪；
2）计算OPNET可移动节点与OPNET侦测节点的距离，用于控制信号强度的变化。
5.根据权利要求3所述的机载通信侦察演示方法，其特征在于，所述S2中，得到测向数据的方法具体为：
计算所有节点的经纬度信息、测向中心频率、测向经纬度、测向点高度、方位角和俯仰角，并根据计算结果加入测向误差，建立OPNET网络仿真场景，根据OPNET网络仿真场景下节点的中心频率、接收灵敏度和发射功率计算测向节点与地方节点的传输距离，得到测向节点的侦测范围，将测向节点的侦测范围作为测向数据。
6.根据权利要求5所述的机载通信侦察演示方法，其特征在于，计算所述测向节点与地方节点的传输距离D的表达式具体为：
式中，w为发射功率，v为接收灵敏度，l为介质损耗，f o为中心频率。
7.根据权利要求3所述的机载通信侦察演示方法，其特征在于，所述S2中，得到网台数据的方法具体为：
在电台对应的参数范围生成随机数，根据随机数模拟网台分选结果，得到网台数据；
其中，所述网台分选结果包括网台号、网台起始频率、网台终止频率、网台跳频周期、网台驻留时间、网台频率点数量和网台频率集。
8.根据权利要求3所述的机载通信侦察演示方法，其特征在于，所述S2中，得到拓扑分析数据的方法具体为：
控制OPNET网络仿真场景输出仿真结果，并将其作为拓扑分析数据；
其中，仿真结果包括上传响应时间、发送路由流量、负载、吞吐量和重传尝试信息。
9.一种基于权利要求1~8任一所述的机载通信侦察演示方法的机载通信侦察演示系统，其特征在于，系统包括：
通信侦察模拟端，用于搭建无线通信模型；
服务端，包括本地监测模块、数据存储模块、网络传输模块和线程功能模块，网络传输模块用于将服务端各个模块处理和封装好的数据发送至客户端，数据存储模块用于存储服务端的数据，线程功能模块用于处理用户所需的数据，本地监测模块用于检测服务端各个模块的工作状态信息；
客户端，用于与服务端进行数据交互，展示对目标进行测向定位的侦察演示。
10.根据权利要求9所述的机载通信侦察演示系统，其特征在于，所述通信侦察模拟端包括进程层、节点层和网络层，所述网络层用于规划部署网络结构，节点层用于搭建协议栈，进程层用于编写算法和协议。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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