CN117744401A - 基于大功率短波电台通信仿真建模系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及短波集中通信模拟技术领域，尤其是一种基于大功率短波电台通信仿真建模系统，包括数据采集单元、数据处理单元、模型构建单元、通信能力仿真单元和电磁干扰仿真单元，数据采集单元用于对仪器设备实体及实际工程场景轮廓的外表点云数据采集，并构建实体装备模型，数据处理单元利用基于颜色直方图量化的方法进行背景代表色的提取，模型构建单元用于构建设备模型并进行匹配贴图，通信能力仿真单元用于实现大功率短波电台设备的模拟仿真，电磁干扰仿真单元通过三维引擎技术手段模拟电台的电磁干扰仿真能力，本发明能够仿真建模电台设备实现整体能力仿真，主要体现在电台通信能力仿真、电磁干扰能力仿真方面。

Description

基于大功率短波电台通信仿真建模系统

技术领域

本发明涉及短波集中通信模拟技术领域，具体领域为一种基于大功率短波电台通信仿真建模系统。

背景技术

训练是军队在和平时期的重要军事活动，也是作战部队保持高度战备能力和应付突发事件能力的主要手段。随着科学技术的发展，新型装备的性能日益提高。但是，随之而来的问题是武器装备的造价更加昂贵，结构更复杂，这就对使用人员的素质提出了更高的要求。高性能的装备自身并不能够确保高水平的战斗效能，这种效能的取得只有通过对战斗人员的良好训练才能实现。装备模拟训练仿真是一种必然趋势。

现实的情况是，新装备配发基层后，首当其冲的是要对学员进行培训。在实装上进行培训很受环境限制，无法模拟实际的使用环境。如何使学员学习系统的使用操作和校准调整，在部队接装时并没有配套的相关培训设备。另外，学员在实装上进行操作和协同训练时，必须具备相应的战备环境，这对装备消耗很大，再加上训练受很多外部因素影响等。传统的训练以实装为主，将不可避免地使装备的损坏率上升，缩短了装备的使用寿命，增加了训练费用；同时，装备训练往往还受到时间、空间、政治、安全、气候等诸多因素的影响和制约。此种情况下，通过信息化克服装备训练过程中的种种不利因素，同时可达到与实装装备一致的训练效果，因此需要采用虚拟仿真技术，基于大功率短波电台通信仿真建模技术实现整个装备的虚拟仿真培训能力。

针对通信设备中，现有通信设备主要采用实际装备仿真，采用半实物模拟复制的形式体现，尤其基于大功率短波电台通信方面，目前没有采用虚拟仿真建模技术来实现。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于大功率短波电台通信仿真建模系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于大功率短波电台通信仿真建模系统，包括数据采集单元、数据处理单元、模型构建单元、通信能力仿真单元和电磁干扰仿真单元，

所述数据采集单元用于对仪器设备实体及实际工程场景轮廓的外表点云数据采集，并构建实体装备模型，

所述数据处理单元利用基于颜色直方图量化的方法进行背景代表色的提取，即把颜色空间划分为一定数量的特定分类，利用图像的颜色分布特征，对图像的像素进行分类划分，确定每一种颜色分类所占的比例，确定背景中的主要颜色，结合装备外观色系，确定模型纹理方案，

所述模型构建单元用于构建设备模型，并将数据采集单元采集的点云数据构建的室体装备模型与模型构建单元构建的设备模型进行匹配贴图，

所述通信能力仿真单元用于实现大功率短波电台设备的模拟仿真，利用现有计算机软硬件系统，构建通信作业仿真场景，

所述电磁干扰仿真单元通过三维引擎技术手段模拟电台的电磁干扰仿真能力，通过仿真场景环境真实模拟电磁干扰源，通过配置不同参数设置，模拟不同电磁干扰能力，进行电磁仿真模拟。

在其中一些实施例中，所述数据采集单元采集实体设备数据时，按实际装备和工程配置重量、重心等参数，依据不同的轮廓特征进行设置碰撞层、视觉层等物理属性，构建的模型分级优化，并进行与程序保持高度分离，为后续进行迁移模型时提供支持，并且在保证不缺面、不变形、不穿透等情况下进行减面、优化和压缩，优化处理后三维模型能够导入仿真场景中进行加载显示和模型贴图功能。

在其中一些实施例中，所述模型构建单元，其具体构建方式为：在建立高模之前，先制作一个基础模型，在该基础模型上构建高模；然后对高模进行分组，再在高模的基础上制作低模，并保证低模能够完全覆盖高模；

在其中一些实施例中，所述通信能力仿真单元包括主控分系统、模拟训练分系统和模拟仿真软件；

主控分系统包含导调子系统、综合管控子系统、成绩评估子系统和数据管理子系统；

模拟训练分系统包含控制器模拟子系统、收信机模拟子系统、发信机模拟子系统和短波综合业务终端子系统；

模拟仿真软件包含演示教学模块、专业训练模块、环境仿真模块、装备仿真模块和通信仿真模块。

在其中一些实施例中，所述的导调子系统包含人员信息管理模块、训练席位管理模块、训练科目管理模块、想定任务管理模块、组训方案管理模块以及训练调度管理模块等模块；

所述的人员信息管理模块可实现对参训人员的信息配置功能，包含人员名称、类型、单位/班组、职位、权限等；

所述的训练席位管理模块实现对设备席位的信息配置功能，包含设备名称、类型、介绍、通信标识等；

所述的训练科目管理模块支持对训练科目流程中可配置规则进行自定义的修改，并在下发的训练任务中进行体现，支撑对训练科目及规则的下发，并启动训练，学员通过部署于通信技能模拟训练的各类电台及终端模拟器展开通信技能训练，

所述的想定任务管理模块通过战术背景和战术想定编辑功能，实现训练系统中具体场景、天气环境和具体任务科目选择，实现对想定任务的简单编辑功能，

所述的组训方案管理模块是指结合其他相关人员、设备、想定任务，所形成的带战术背景的指挥训练功能，各席位组网通联，进行班组作业和通信行动，

所述的训练调度管理模块通过导调进行人员和席位的分配管理，并下达调度任务。

在其中一些实施例中，所述的综合管控子系统包含了态势监控模块、控制干预模块和记录重演模块；

所述的态势监控模块教员可以对训练进程中的态势进行实时监视，系统能即时检测通信模拟器的接入情况，

所述的控制干预模块可对训练进程进行启动、暂停、继续、结束指令，同时提供各个席位的时间统一服务，

所述的记录重演模块能够对训练态势进行复现。可以根据需要控制态势回放的状态，可以选择任意起始点和复现速度，可以实现回放的按时间进度拖动、暂停和快进等操作。

在其中一些实施例中，所述的成绩评估子系统包含指标体系管理、评估数据管理、评估算法管理、评估结果分析、评估结果展示和评估报告管理，

所述的指标体系管理能快速创建评估指标项，能对指标项进行编辑、修改、移动、保存等操作，

所述的评估数据管理能够以态势图、图像、文本等多种数据格式对采集数据进行分类存储；能够以数据调取、回放等方式支持导调决策、阶段讲评和训练总评；能够与其他应用系统数据共同支持作战分析和训练分析，

所述的评估算法管理采取可视化编辑的方式，从预先设计的算子库中选取算子，组合构建算法模型，或者从算法库中直接选取预先定义好的复杂解算方法，对每一层次的指标项选取具体的算法模型，

所述的评估结果分析是对数据采集的结果，进行整理、分析，支持在统一的时间控制下，回放各时刻仿真战场的态势、指挥命令、任务信息，并结合指挥活动、和作战文书对关键性战斗行动进行定量联分析，辅助裁评人员进行裁决讲评，

所述的评估结果展示采取可视化编辑方式，将训练训练过程中采集的各类数据与最底层指标项建立关联关系，获得指标计算的数据集，

所述的评估报告管理采用用户界面交互方式，启动评估工程运行，计算机解算程序后台运行，运行结束后将运算结果存储到训练数据库在线评估数据表中。

在其中一些实施例中，所述的数据管理子系统用于训演所需的基础数据、想定数据、作业过程数据的导入、拟定和管理，数据管理子系统包含设备信息数据、理论资料数据、操作实训数据和想定任务数据。

在其中一些实施例中，所述的收信机模拟子系统可模拟与发信机完成自动扫描搜索、自动选频、自动建立通信线路功能，实现两个通信系统之间的可靠联络，

所述的发信机模拟子系统可模拟通信参数设置，和根据设定的参数发射信号的功能，

所述的短波综合业务终端子系统模拟了在短波信道上完成数据传输和声码语音通信的业务。

在其中一些实施例中，所述的模拟仿真软件采用虚拟设备进行教学演示，可以对短波综合业务终端进行虚拟教学演示，虚拟设备软件操作界面和操作效应与实装设备相同，操作效应与通话效果与实装基本一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)从训练设备方面，能应对更多场景，提高学员的适应能力和应急能力；

2)针对单调重复的训练进行多元拓展，尤其是应激反应训练。

3)多场景的训练，诸如草地、雪地、荒漠、丛林、水网等多场景下，同时在复杂电磁环境下，能满足对学员对各种自然环境甚至是一些恶劣环境的适应性。

4)实时的教、学员交互，能够快速帮助教员了解学员的特点，进行强化训练，也能够让学员实时了解自身的缺陷进行修订改正。

可视化流程模块，能够让教员根据业务需求，自行可以定制训练考核内容。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂，通过本申请的实施例对本申请进行详尽说明和了解。

附图说明

图1是本发明短波集中通信模拟系统的体系结构图；

图2是本发明实施例的训练导调子系统的训练科目组成图；

图3是本发明实施例的训练科目管理模块功能流程图

图4是本发明实施例的想定任务管理模块功能流程图；

图5是本发明实施例的组训方案管理模块功能流程图；

图6是本发明实施例的的控制干预模块功能流程图；

图7是本发明实施例的发信机模拟子系统的操作界面图；

图8 是本发明实施例的控制器模拟子系统的操作界面图；

图9 是本发明实施例的收信机模拟子系统的操作界面图；

图10 是本发明实施例的短波综合业务终端子系统的操作界面图；

图11是本发明实施例的通信设备模型图；

图12 是本发明实施例的短波通信系统控制设备模型图；

图13 是本发明实施例的模拟环境图一；

图14 是本发明实施例的模拟环境图二。

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。

请参阅图1-14，本发明提供一种技术方案：一种基于大功率短波电台通信仿真建模系统，包括数据采集单元、数据处理单元、模型构建单元、通信能力仿真单元和电磁干扰仿真单元，

所述数据采集单元用于对仪器设备实体及实际工程场景轮廓的外表点云数据采集，并构建实体装备模型，

所述数据处理单元利用基于颜色直方图量化的方法进行背景代表色的提取，即把颜色空间划分为一定数量的特定分类，利用图像的颜色分布特征，对图像的像素进行分类划分，确定每一种颜色分类所占的比例，确定背景中的主要颜色，结合装备外观色系，确定模型纹理方案，

利用基于颜色直方图量化的方法进行背景代表色的提取，即把颜色空间划分为一定数量的特定分类，利用图像的颜色分布特征，对图像的像素进行分类划分，确定每一种颜色分类所占的比例，确定背景中的主要颜色。结合装备外观色系，确定模型纹理方案。该方法能够准确的提取背景中的代表色信息，并且算法计算量小，易于实现，与量化前比，算法能够提高颜色提取的实时性。

背景的主要颜色信息由基于颜色空间的颜色直方图得到。通过分析各种颜色在颜色直方图中出现的频数，取频数最大的几种作为背景的代表色。一般的模型的背景图像都包含丰富的颜色信息，另外背景图像中颜色相近的像素点的颜色值可能不相同。背景图像的大量颜色信息要通过颜色直方图来统计会使得直方图的维数较大，计算量较大，影响颜色提取的效率。

考虑到背景图像中颜色的分布是连续过度的，很多颜色之间的并不存在明显的界限。量化中将颜色区间划分为多个区间，忽视了在各个区间分界处颜色的连续性，容易引起量化的误差。可以通过错位平均的方法来尽量避免量化的误差，即把量化区间边界依次错开一定的角度，计算量化的直方图。最后把两个计算的直方图逐项相加求平均值，然后提取背景的代表色。

所述模型构建单元用于构建设备模型，并将数据采集单元采集的点云数据构建的室体装备模型与模型构建单元构建的设备模型进行匹配贴图，

所述通信能力仿真单元用于实现大功率短波电台设备的模拟仿真，利用现有计算机软硬件系统，构建通信作业仿真场景，

所述电磁干扰仿真单元通过三维引擎技术手段模拟电台的电磁干扰仿真能力，通过仿真场景环境真实模拟电磁干扰源，通过配置不同参数设置，模拟不同电磁干扰能力，进行电磁仿真模拟。

大功率短波电台目标模型的三维构建主要体现在数据采集（采用目测、人工测量、图像采集等形式完成设备模型）、数据处理（基于采集的素材数据进行分析）和三维构建（采用3DMAX建模平台工具和虚拟仿真软件构建模型）等方面。最后通过基础三维模型基于大功率短波电台通信仿真建模技术实现整体能力仿真，主要体现在电台通信能力仿真、电磁干扰能力仿真方面。

所述数据采集单元采集实体设备数据时，按实际装备和工程配置重量、重心等参数，依据不同的轮廓特征进行设置碰撞层、视觉层等物理属性，构建的模型分级优化，并进行与程序保持高度分离，为后续进行迁移模型时提供支持，并且在保证不缺面、不变形、不穿透等情况下进行减面、优化和压缩，优化处理后三维模型能够导入仿真场景中进行加载显示和模型贴图功能。

重点利用仪器设备对实际实装及实际工程场景的轮廓的外表点云数据采集，构建大功率短波电台实体装备模型，构建的单体模型像素值不大于300M，按实际装备和工程配置重量、重心等，依据不同的轮廓特征进行设置碰撞层、视觉层等物理属性。构建的模型可分级优化，并进行与程序保持高度分离，为后续进行迁移模型时提供支持，并且在保证不缺面、不变形、不穿透等情况下进行减面、优化和压缩，优化处理后三维模型能够非常方便的导入场景中进行加载显示，模型支持Diffuse map、Specular map、Normal map、Reflectionmap等贴图方式，贴图最大尺寸为1024×1024象素。

所述模型构建单元，其具体构建方式为：在建立高模之前，先制作一个基础模型，在该基础模型上构建高模；然后对高模进行分组，再在高模的基础上制作低模，并保证低模能够完全覆盖高模；

在建立高模之前，先制作一个基础模型，这个基础模型的面数是非常少的。当制作完所有高模之后，接下来的工作就是在高模的基础上制作低模，这时低模与高模之间的关系是很重要的，尽量使低模能完全覆盖高模，方便我们后面进行贴图烘焙。

在制作低模之前，需要对高模进行分组，分组的目的是把需要整合在一起的模型放置在一起，之后使用低模进行包裹。

模型的级别也就是模型的精细程度，有时我们在建模的时候要根据模型所处的具体位置，重要程度对该模型进行判断是建成何种精度的仿真模型。一般可以将场景模型分成五个等级。其中一级为最高等级，五级为最低等级。单个物体的面数不要太大，毕竟不是制作单张效果图。要纵观整个场景来考虑衡量内存消耗。

建模时最好采用Editable poly面片建模，这种建模方式在最后烘焙时不会出现三角面现象，如果采用Editable mesh在最终烘焙时可能会出现三角面现象。模型应尽量做成四边面，避免出现三角面等不利于模型平滑的面。最高面数最好不超过8000个，尽量用法线贴图替代。

所述通信能力仿真单元包括主控分系统、模拟训练分系统和模拟仿真软件；包含以下功能，能够展现短波集中通信系统的基本架构与组成；能够实现短波集中通信系统的操作与使用、维护维修的模拟训练；支持短波通信设备功能和操作使用的虚拟演示教学；

能够实现短波集中通信系统的控制、管理、调度等功能的模拟训练；支持短波通信设备的操作使用、专向通信、组网通信和通信对抗的通信专业基础训练；提供系统配置、系统监控、数据采集等功能；提供实时训练战术情况显示、想定设置功能；支持训练考核与成绩评定；支持训练科目、内容编辑。

主控分系统包含导调子系统、综合管控子系统、成绩评估子系统和数据管理子系统，主要是为了实现对整个训练过程进行导调、管控、成绩评估和数据管理等；

所述的导调子系统包含人员信息管理模块、训练席位管理模块、训练科目管理模块、想定任务管理模块、组训方案管理模块以及训练调度管理模块等模块；主要用于教员开展导调与组训工作，可实现对参训人员信息的输入、维护、查询等，以及对参训席位和人员的分配功能；还可实现对训练案例科目和规则的编辑，对训练科目流程中可配置规则进行自定义的修改，并能下发训练科目及规则，整个训练科目包含综合业务终端使用、发射机使用、收信机使用、自适应控制器使用以及定频通信模拟训练、自适应通信模拟训练、自动控制通信模拟训练等；还可对想定任务进行编辑和管理，通过战术背景和战术想定编辑功能，实现训练系统中具体场景、天气环境和具体任务科目选择，实现对想定任务的简单编辑功能。

所述的人员信息管理模块可实现对参训人员的信息配置功能，包含人员名称、类型、单位/班组、职位、权限等；

所述的训练席位管理模块实现对设备席位的信息配置功能，包含设备名称、类型、介绍、通信标识等；

所述的训练科目管理模块支持对训练科目流程中可配置规则进行自定义的修改，并在下发的训练任务中进行体现，支撑对训练科目及规则的下发，并启动训练，学员通过部署于通信技能模拟训练的各类电台及终端模拟器展开通信技能训练，

所述的想定任务管理模块通过战术背景和战术想定编辑功能，实现训练系统中具体场景、天气环境和具体任务科目选择，实现对想定任务的简单编辑功能，

所述的组训方案管理模块是指结合其他相关人员、设备、想定任务，所形成的带战术背景的指挥训练功能，各席位组网通联，进行班组作业和通信行动，

所述的训练调度管理模块通过导调进行人员和席位的分配管理，并下达调度任务。

所述的综合管控子系统包含了态势监控模块、控制干预模块和记录重演模块；可实现对训练进程中的态势进行实时监视，系统能即时检测通信模拟器的接入情况，实现对所连接的训练模拟器进行训练管理；还可对训练进程下发启动、暂停、继续和结束等指令，对训练进程进行控制，还支持任务进程的动态干预，改变相关的环境、频道等信息，通过导调干预，生成训练所需干扰元素，实现训练进程中情况的实时变化；能够对训练态势进行复现。可以根据需要控制态势回放的状态，可以选择任意起始点和复现速度，可以实现回放的按时间进度拖动、暂停和快进等操作。

所述的态势监控模块教员可以对训练进程中的态势进行实时监视，系统能即时检测通信模拟器的接入情况，

所述的控制干预模块可对训练进程进行启动、暂停、继续、结束指令，同时提供各个席位的时间统一服务，

所述的记录重演模块能够对训练态势进行复现。可以根据需要控制态势回放的状态，可以选择任意起始点和复现速度，可以实现回放的按时间进度拖动、暂停和快进等操作。

所述的成绩评估子系统包含指标体系管理、评估数据管理、评估算法管理、评估结果分析、评估结果展示和评估报告管理，

所述的指标体系管理能快速创建评估指标项，能对指标项进行编辑、修改、移动、保存等操作，

所述的评估数据管理能够以态势图、图像、文本等多种数据格式对采集数据进行分类存储；能够以数据调取、回放等方式支持导调决策、阶段讲评和训练总评；能够与其他应用系统数据共同支持作战分析和训练分析，

所述的评估算法管理采取可视化编辑的方式，从预先设计的算子库中选取算子，组合构建算法模型，或者从算法库中直接选取预先定义好的复杂解算方法，对每一层次的指标项选取具体的算法模型，

所述的评估结果分析是对数据采集的结果，进行整理、分析，支持在统一的时间控制下，回放各时刻仿真战场的态势、指挥命令、任务信息，并结合指挥活动、和作战文书对关键性战斗行动进行定量联分析，辅助裁评人员进行裁决讲评，

所述的评估结果展示采取可视化编辑方式，将训练训练过程中采集的各类数据与最底层指标项建立关联关系，获得指标计算的数据集，

所述的评估报告管理采用用户界面交互方式，启动评估工程运行，计算机解算程序后台运行，运行结束后将运算结果存储到训练数据库在线评估数据表中。

成绩评估子系统，可进行指标体系管理、评估数据管理、评估算法管理、评估结果分析、评估结果展示和评估报告管理，可进行评估指标编辑，并能采集记录训练过程数据，并能分类存储，还可方便的调取和回放数据，可利用先进的算法公式对数据进行分析，还可将评估结果进行图形可视化展示。

所述的数据管理子系统用于训演所需的基础数据、想定数据、作业过程数据的导入、拟定和管理，数据管理子系统包含设备信息数据、理论资料数据、操作实训数据和想定任务数据。

数据管理子系统，可进行训演所需的基础数据、想定数据、作业过程数据的导入、拟定和管理，可对模拟训练所需用到的设备信息、理论资料、操作实训和想定任务等数据进行增、删、改和查，方便教员进行管理和自定义设计训练方案。

模拟训练分系统包含控制器模拟子系统、收信机模拟子系统、发信机模拟子系统和短波综合业务终端子系统，模拟训练分系统是对短波通信系统的各个设备进行模拟，模拟器具备了真实设备的外观，以及利用软件模拟了操作过程，也可进行建立通路、选择通信业务和保持通信线路等操作，实景会根据操作显示不同的界面，模拟出真实的操作过程，让学员通过模拟器的训练掌握真实短波通信设备的使用方法。通过该模拟子系统的学习，可使操作人员学会短波电台建立联络的方法并可根据情况选择合适的通信方式。

控制器模拟子系统，模拟的短波通信自适应控制器，是一种基于第三代自动线路建立规程的、新型的、集短波抗干扰电台控制功能与多种数字业务通信功能于一体的综合控制器。通过实时控制短波数字化接收机和发射机工作，自动建立通信线路，自动选择通信业务，自动保持通信线路，达到保证最佳通信质量的目的。

所述的收信机模拟子系统可模拟与发信机完成自动扫描搜索、自动选频、自动建立通信线路功能，实现两个通信系统之间的可靠联络，收信机模拟子系统，模拟的收信机，是采用数字信号处理技术的优质通信接收机，它采用模块化设计、全固态、微电脑控制。显示界面为320×240点阵液晶显示器，可实时显示接收机的各种工作状态、提示信息具备较高的智能化程度，操作简单方便。该接收机具有接收信道存储功能，最大可存储1000个信道，可存储预定的接收频率、工作种类、带宽、AGC状态、天线衰减等参数。同时具有CAN总线和RS232外部遥控接口，能按照规定协议接收外部遥控命令，实现全面板遥控。

所述的发信机模拟子系统可模拟通信参数设置，和根据设定的参数发射信号的功能，发信机模拟子系统，所模拟的发信机具备频率、种类、天线、方式、带款、功率、查询、调用、存贮、设置、自检和调谐等按键，硬件模拟器上也具有显示器、软件键盘、电键插口、对比度旋钮和送话器/软件加载插座等，并利用软件模拟了真实设备的操作过程，可根据操作在显示器上呈现真实的界面。

所述的短波综合业务终端子系统模拟了在短波信道上完成数据传输和声码语音通信的业务，短波综合业务终端子系统，所模拟的短波综合业务终端是与短波电台配合使用的一种新型通信设备。它可在短波信道上完成数据传输、声码语音通信等多种业务, 是一种多业务、多体制、可扩性强、三军通用的新型终端。对该系统的硬件进行模拟，并设计软件模拟操作过程。

模拟仿真软件包含演示教学模块、专业训练模块、环境仿真模块、装备仿真模块和通信仿真模块，所述的模拟仿真软件采用虚拟设备进行教学演示，可以对短波综合业务终端进行虚拟教学演示，虚拟设备软件操作界面和操作效应与实装设备相同，操作效应与通话效果与实装基本一致。

此软件对训练场景、装备以及操作方式进行仿真模拟，力求与实装保持一致，实现短波电台的软件模拟操作使用，可接收主控分系统推送的训练课目，进行相关训练与考核。其还具备演示教学功能，虚拟教学演示阶段，主控计算机调用所需演示的虚拟设备，向学员进行通信设备功能和操作的虚拟演示，同时学员可进行虚拟操作练习。

通过本技术方案，利用本模拟系统进行实训包含训练准备、训练实施和训练评估阶段，各阶段都涉及到设备开关机、设备按键操作、键盘操作、通信参数设置和短波语音通信等操作步骤。

在训练准备阶段，各模拟训练分系统的设备以及主控分系统的设备上电和开机，在主控分系统综合管控子系统中查看各模拟训练分析设备的通联情况，确认设备都正常在线联调，组训人员进入训练导调子系统，可进行的训练包括科目训练、想定任务训练和组训任务训练。

1）科目训练，要进行科目训练，需要先进行科目选择和规则编辑，进入训练科目选择，训练科目包含综合业务终端使用、发射机使用、收信机使用、自适应控制器使用以及定频通信模拟训练、自适应通信模拟训练、自动控制通信模拟训练等训练科目。并可对科目的规则进行编辑，可对科目中的步骤的时限、分值和判定条件等参数进行编辑，完成选择和编辑后，点击下方科目，学员在模拟系统上就开始进行科目训练。科目组成参考图2和流程参考图3。

2）想定任务训练，进入想定任务管理模块，可进行任务指示编辑，包括任务名称、战术背景和科目选择，还可进行任务环境选择，包括季节、气象、天候和地形选择，编辑好了以后，将任务下发给学员，下达命令开始训练并记录开始时间，操作流程可参考图4。

3）组训任务训练，进入组训方案管理模块，组训方案功能是指结合其他相关人员、设备、想定任务，所形成的带战术背景的指挥训练功能。各席位组网通联，进行班组作业和通信行动。

可对组训方案信息进行输入、维护、查询，并可将信息进行导入导出，组训任务下发以后，学员通过部署于通信技能模拟训练的各类电台及终端模拟器展开通信技能训练。流程可参考图5。

在训练实施阶段，主控分系统的综合管控子系统的监控模块可以查看到学员们的操作情况，并可通过控制干预模块对训练进程进行启动、暂停、继续和结束指令，还可改变相关环境、频道等信息，通过导调干预，生成训练所需干扰元素，实现训练进程中情况的实时变化。具体导调流程可参考图6。学员根据下发的训练科目对通信模拟设备进行参数设置，随后各通信模拟设备参数自动上报给主控分系统。主控分系统保存各通信模拟设备上报参数，直至学员设置完成所有和训练科目相关的参数并记录各学员训练结束时间。图7-图10 就是各个模拟训练分系统的操作界面。

训练课目完成后，训练转入评估阶段。记录重演模块将与训练科目相关的各通信模拟设备参数转发给成绩评估子系统。成绩评估分系统根据训练科目对比参数进行综合评定，随后输出训练成绩。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：包括数据采集单元、数据处理单元、模型构建单元、通信能力仿真单元和电磁干扰仿真单元，

所述数据采集单元用于对仪器设备实体及实际工程场景轮廓的外表点云数据采集，并构建实体装备模型，

所述数据处理单元利用基于颜色直方图量化的方法进行背景代表色的提取，即把颜色空间划分为一定数量的特定分类，利用图像的颜色分布特征，对图像的像素进行分类划分，确定每一种颜色分类所占的比例，确定背景中的主要颜色，结合装备外观色系，确定模型纹理方案，

所述模型构建单元用于构建设备模型，并将数据采集单元采集的点云数据构建的室体装备模型与模型构建单元构建的设备模型进行匹配贴图，

所述通信能力仿真单元用于实现大功率短波电台设备的模拟仿真，利用现有计算机软硬件系统，构建通信作业仿真场景，

所述电磁干扰仿真单元通过三维引擎技术手段模拟电台的电磁干扰仿真能力，通过仿真场景环境真实模拟电磁干扰源，通过配置不同参数设置，模拟不同电磁干扰能力，进行电磁仿真模拟。

2.根据权利要求1所述的基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：所述数据采集单元采集实体设备数据时，按实际装备和工程配置重量、重心等参数，依据不同的轮廓特征进行设置碰撞层、视觉层等物理属性，构建的模型分级优化，并进行与程序保持高度分离，为后续进行迁移模型时提供支持，并且在保证不缺面、不变形、不穿透等情况下进行减面、优化和压缩，优化处理后三维模型能够导入仿真场景中进行加载显示和模型贴图功能。

3.根据权利要求1所述的基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：所述模型构建单元，其具体构建方式为：在建立高模之前，先制作一个基础模型，在该基础模型上构建高模；然后对高模进行分组，再在高模的基础上制作低模，并保证低模能够完全覆盖高模。

4.根据权利要求1所述的基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：所述通信能力仿真单元包括主控分系统、模拟训练分系统和模拟仿真软件；

主控分系统包含导调子系统、综合管控子系统、成绩评估子系统和数据管理子系统；

模拟训练分系统包含控制器模拟子系统、收信机模拟子系统、发信机模拟子系统和短波综合业务终端子系统；

模拟仿真软件包含演示教学模块、专业训练模块、环境仿真模块、装备仿真模块和通信仿真模块。

5.根据权利要求4所述的基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：所述的导调子系统包含人员信息管理模块、训练席位管理模块、训练科目管理模块、想定任务管理模块、组训方案管理模块以及训练调度管理模块等模块；

所述的人员信息管理模块可实现对参训人员的信息配置功能，包含人员名称、类型、单位/班组、职位、权限等；

所述的训练席位管理模块实现对设备席位的信息配置功能，包含设备名称、类型、介绍、通信标识等；

所述的训练科目管理模块支持对训练科目流程中可配置规则进行自定义的修改，并在下发的训练任务中进行体现，支撑对训练科目及规则的下发，并启动训练，学员通过部署于通信技能模拟训练的各类电台及终端模拟器展开通信技能训练，

所述的想定任务管理模块通过战术背景和战术想定编辑功能，实现训练系统中具体场景、天气环境和具体任务科目选择，实现对想定任务的简单编辑功能，

所述的组训方案管理模块是指结合其他相关人员、设备、想定任务，所形成的带战术背景的指挥训练功能，各席位组网通联，进行班组作业和通信行动，

所述的训练调度管理模块通过导调进行人员和席位的分配管理，并下达调度任务。

6.根据权利要求5所述的基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：所述的综合管控子系统包含了态势监控模块、控制干预模块和记录重演模块；

所述的态势监控模块教员可以对训练进程中的态势进行实时监视，系统能即时检测通信模拟器的接入情况，

所述的控制干预模块可对训练进程进行启动、暂停、继续、结束指令，同时提供各个席位的时间统一服务，

所述的记录重演模块能够对训练态势进行复现。可以根据需要控制态势回放的状态，可以选择任意起始点和复现速度，可以实现回放的按时间进度拖动、暂停和快进等操作。

7.根据权利要求6所述的基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：所述的成绩评估子系统包含指标体系管理、评估数据管理、评估算法管理、评估结果分析、评估结果展示和评估报告管理，

所述的指标体系管理能快速创建评估指标项，能对指标项进行编辑、修改、移动、保存等操作，

所述的评估数据管理能够以态势图、图像、文本等多种数据格式对采集数据进行分类存储；能够以数据调取、回放等方式支持导调决策、阶段讲评和训练总评；能够与其他应用系统数据共同支持作战分析和训练分析，

所述的评估算法管理采取可视化编辑的方式，从预先设计的算子库中选取算子，组合构建算法模型，或者从算法库中直接选取预先定义好的复杂解算方法，对每一层次的指标项选取具体的算法模型，

所述的评估结果分析是对数据采集的结果，进行整理、分析，支持在统一的时间控制下，回放各时刻仿真战场的态势、指挥命令、任务信息，并结合指挥活动、和作战文书对关键性战斗行动进行定量联分析，辅助裁评人员进行裁决讲评，

所述的评估结果展示采取可视化编辑方式，将训练训练过程中采集的各类数据与最底层指标项建立关联关系，获得指标计算的数据集，

所述的评估报告管理采用用户界面交互方式，启动评估工程运行，计算机解算程序后台运行，运行结束后将运算结果存储到训练数据库在线评估数据表中。

8.根据权利要求7所述的基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：所述的数据管理子系统用于训演所需的基础数据、想定数据、作业过程数据的导入、拟定和管理，数据管理子系统包含设备信息数据、理论资料数据、操作实训数据和想定任务数据。

9.根据权利要求8所述的基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：所述的收信机模拟子系统可模拟与发信机完成自动扫描搜索、自动选频、自动建立通信线路功能，实现两个通信系统之间的可靠联络，

所述的发信机模拟子系统可模拟通信参数设置，和根据设定的参数发射信号的功能，

所述的短波综合业务终端子系统模拟了在短波信道上完成数据传输和声码语音通信的业务。

10.根据权利要求9所述的基于大功率短波电台通信仿真建模系统，其特征在于：所述的模拟仿真软件采用虚拟设备进行教学演示，可以对短波综合业务终端进行虚拟教学演示，虚拟设备软件操作界面和操作效应与实装设备相同，操作效应与通话效果与实装基本一致。