一种基于仿真空间动态搜索的无线电辐射源快速发现方法

摘要

本发明适用于通信模拟对抗领域，提供一种基于仿真空间动态搜索的无线电辐射源快速发现方法，通过遍历获取仿真空间内所有红方无线电辐射源及其信号特征，首先进行信号特征预筛选将可能被发现的辐射源提取出来，然后计算菲涅尔距离确定传播损耗模型，在此基础上计算侦察机接收到来自辐射源的信号功率强度，并叠加复杂电磁场强系数，从而使得在仿真空间辐射源数量较多时，能够快速搜索发现被侦察到的无线电辐射源并提取其特征信息，提高指挥信息系统模拟训练仿真运行的时效性。

说明书

技术领域

本发明属于通信模拟对抗技术领域，尤其涉及一种基于仿真空间动态搜索的无线电辐射源快速发现方法。

背景技术

在指挥信息系统模拟训练通信对抗实施过程中，实时动态发现仿真空间中红方无线电辐射源是蓝方训练系统进行通信电子战打击行动的前提，但是当仿真空间内实体达到一定数量级时，搜索红方无线电辐射源将会耗时过长，并占用大量的计算机资源，导致当前仿真时长内数据丢失、仿真运行无法正常推进。

现有方案是：对接收机获取到的无线电辐射源的通信信号，进行一系列数据预处理后用贝叶斯检测法或门限检测法进行细微特征分析，在此基础上对进行分类器设计(距离测度分类器、支持向量机分类器、神经网络分类器等)，提取出能够有效标识辐射源个体的细微特征信息，但是随着仿真空间内无线电辐射源数量的不断增加，这种方案计算效率会大大降低，从而使得仿真运行延时、仿真数据丢失，而对于指挥信息系统模拟训练通信对抗这样一种指挥训练仿真模式，只需要实现功能层级的仿真，无需基于信号详细特征进行精确计算。因此为提高搜索发现无线电辐射源的效率，需要改进算法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于仿真空间动态搜索的无线电辐射源快速发现方法，旨在解决现有现有无线电辐射源搜索效率较低的技术问题。

所述基于仿真空间动态搜索的无线电辐射源快速发现方法包括下述步骤：

遍历当前仿真步长时间内仿真空间所有无线电辐射源，获取无线电辐射源的信号特征信息；

对获取到的信号特征信息进行预筛选，根据无线电辐射源的所属方计算无线电辐射源工作频点区间估计，判断是否在侦察机截获范围内；

对于在侦察机截获范围内的无线电辐射源，计算无线电辐射源的传输损耗；

计算无线电辐射源的天线进入侦察机的信号功率强度并叠加电磁场强转换系数，结果为P_R；

计算无线电辐射源的链路余量ω＝P_R-S_T，其中S_T为侦察机灵敏度；

根据链路余量判断当前无线电辐射源是否被发现，如果被发现则将该无线电辐射源加入当前仿真步长所发现的辐射源队列中，并记录无线电辐射源的信号特征信息。

进一步的，所述计算无线电辐射源的传输损耗步骤，具体如下：

计算菲涅尔距离F_Z＝(F_T*h_R*h_T)/24000，其中F_T、h_R、h_T分别为无线电辐射源发射频率、侦察机天线高度、无线电辐射源天线高度；

当无线电辐射源的链路距离d小于所述菲涅尔距离时，则认定当前无线电辐射源的传输损耗为视距传输损耗，计算传输损耗L＝20log(d)+20og(F_T)+32.45；

当无线电辐射源的链路距离d大于或等于所述菲涅尔距离时，则认定当前无线电辐射源的传输损耗为双线传输损耗，计算传输损耗L＝40log(d)-20log(h_T)-20og(h_R)+120。

进一步的，无线电辐射源的天线进入侦察机的信号功率强度为P_R'＝P_T+G_T-L-G_R，其中G_R为侦察机接收天线增益，P_T为无线电辐射源输出功率，G_T为截获目标接收机所在方向上发射天线的增益；然后信号功率强度P_R'叠加电磁场强转换系数μ，结果为P_R＝(P_T+G_T-L-G_R)^(1+μ)，0≤μ<1。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于仿真空间动态搜索的无线电辐射源快速发现方法，在当前仿真步长内首先进行信号特征预筛选将可能被发现的辐射源提取出来，然后计算菲涅尔距离确定传播损耗模型，在此基础上计算侦察机接收到来自辐射源的信号功率强度，并叠加复杂电磁场强系数，通过链路余量判定辐射源是否被发现；通过本方法，即使仿真空间辐射源数量较多时，也能够快速搜索发现被侦察到的无线电辐射源，极大地提高了指挥信息系统模拟训练通信对抗实施过程中动态搜索发现无线电辐射源的效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于仿真空间动态搜索的无线电辐射源快速发现方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的基于仿真空间动态搜索的无线电辐射源快速发现方法的流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图1所述，本实施例提供的基于仿真空间动态搜索的无线电辐射源快速发现方法包括下述步骤：

步骤S1、遍历当前仿真步长时间内仿真空间所有无线电辐射源，获取无线电辐射源的信号特征信息。

在指挥信息系统模拟训练通信对抗时通过软件仿真进行。实时动态发现仿真空间中红方无线电辐射源是蓝方训练系统进行通信电子战打击行动的前提。对于仿真空间的多个无线电辐射源，首先在当前仿真步长时间内遍历仿真空间内所有的无线电辐射源，并获取无线电辐射源的信号特征信息，主要有无线电辐射源输出功率(P_T)、无线电辐射源发射频率(F_T)、截获目标接收机所在方向上发射天线的增益(G_T)、无线电辐射源天线高度(h_T)、侦察机天线高度(h_R)。

步骤S2、对获取到的信号特征信息进行预筛选，根据无线电辐射源的所属方计算无线电辐射源工作频点区间估计，判断是否在侦察机截获范围内。

由于仿真空间内无线电辐射源的数量众多，如果将每个辐射源都进行链路余量计算判断是否被发现，则会增加无用计算，浪费系统资源。因此本步骤需要根据得到的各个无线电辐射源的信号特征信息进行预筛选，从而可以有效缩小搜索计算的范围。具体的，根据无线电辐射源的所属方(红方、蓝方等)计算无线电辐射源工作频点区间估计，判断是否在侦察机截获范围内，不在侦查即截获范围内的无线电辐射源从中剔除。侦查机有一个频率截取范围，在该范围的无线电辐射源才有可能被侦查到，在步骤S1时就已经获取到无线电辐射源的信号特征信息，因此根据各个无线电辐射源的工作频点，判断是否落入侦察机的频率截获范围，将在此范围内的无线电辐射源剔除。

步骤S3、对于在侦察机截获范围内的无线电辐射源，计算无线电辐射源的传输损耗。

本步骤首先要确定无线电辐射源的传输损耗模型，然后计算传输损耗L。

S31、首先计算菲涅尔距离：

F_Z＝(F_T*h_R*h_T)/24000>

其中F_T、h_R、h_T分别为无线电辐射源发射频率、侦察机天线高度、无线电辐射源天线高度；

S32、当无线电辐射源的链路距离d小于所述菲涅尔距离时，则认定当前无线电辐射源的传输损耗为视距传输损耗，计算传输损耗L：

L＝20log(d)+20og(F_T)+32.45>

S33、当无线电辐射源的链路距离d大于或等于所述菲涅尔距离时，则认定当前无线电辐射源的传输损耗为双线传输损耗，计算传输损耗L：

L＝40log(d)-20log(h_T)-20og(h_R)+120>

步骤S4、计算无线电辐射源的天线进入侦察机的信号功率强度并叠加电磁场强转换系数，结果为P_R。

S41、计算从辐射源天线进入侦察机的信号功率强度：

P_R'＝P_T+G_T-L-G_R>

其中G_R为侦察机接收天线增益，P_T为无线电辐射源输出功率，G_T为截获目标接收机所在方向上发射天线的增益。

S42、然后在信号功率强度P_R'的基础上叠加电磁场强转换系数μ，叠加后的信号功率强度：

P_R＝(P_T+G_T-L-G_R)^(1+μ)，0≤μ<1>

在指挥信息系统模拟训练中，整个仿真空间的电磁环境非常复杂，要准确计算复杂电磁环境对于辐射源侦察的影响将耗费大量的资源，为提高搜索发现被侦察到的无线电辐射源的效率，需要叠加电磁场强转换系数。上述式(5)给出了一种具体的叠加方式，简化了复杂电磁环境对于辐射源侦察的影响分析。当μ为0时，说明电磁环境不会影响从无线电辐射源天线进入侦察机的信号强度；当μ接近1时,电磁环境会严重影响从辐射源天线进入侦察机的信号强度。μ的取值根据仿真空间内电磁环境复杂情况进行对应设置。

步骤S5、计算无线电辐射源的链路余量ω＝P_R-S_T，其中S_T为侦察机灵敏度。

计算无线电辐射源的链路余量：

ω＝P_R-S_T>

S_T为侦察机可接收到的并能正常工作的最小信号强度，即侦察机灵敏度；如果接收信号功率强度P_R大于侦察机灵敏度S_T，则接收信号功强度与侦察机灵敏度之间的差值即为链路余量，链路余量主要用于补偿信号可能发生的衰减，确定所需链路余量的一种主要方法是看能承受的链路中断时间，通常在通信对抗中能够接受的中断时间占比为0.1％～1％，对应的ω则需要20dB～30dB。

步骤S6、根据链路余量判断当前无线电辐射源是否被发现，如果被发现则将该无线电辐射源加入当前仿真步长所发现的辐射源队列中，并记录无线电辐射源的信号特征信息。

在步骤S5中已说明，确定链路余量的一种主要方法是看能承受的链路中断时间，通常在通信对抗中能够接受的中断时间占比为0.1％～1％，对应的ω则需要20dB～30dB。假设预期链路余量阈值为ω₀，ω₀在20dB～30dB之间，当ω大于ω₀，则认定当前无线电辐射源被发现，并加入辐射源队列中，记录无线电辐射源的信号特征信息。重复上述过程，实现对在侦察机截获范围内的所有无线电辐射源进行链路余量判断。

本发明实施例通过计算接收信号功率强度与侦察机灵敏度比较来判断无线电辐射源是否被发现。具体的，首先进行信号特征预筛选将可能被发现的无线电辐射源提取出来，然后计算菲涅尔距离确定传播损耗模型，在此基础上计算侦察机接收到来自辐射源的信号功率强度，并叠加复杂电磁场强系数，通过链路余量判定辐射源是否被发现，使得在仿真空间无线电辐射源数量较多时，能够快速发现无线电辐射源并提取其特征信息，提高指挥信息系统模拟训练仿真运行的时效性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。