內場輻射式復雜電磁環(huán)境構建方法及模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內場輻射式復雜電磁環(huán)境構建方法及模擬系統(tǒng)，屬于射頻半實物仿真技術領域。
【背景技術】
[0002]所謂復雜電磁環(huán)境，是指在一定的戰(zhàn)場空間內，由空域、時域、頻域、能量上分布的數(shù)量繁多、密集重疊、樣式復雜、動態(tài)交迭的電磁信號構成的電磁環(huán)境。
[0003]構成復雜電磁環(huán)境的主要因素有敵我雙方的電子對抗、各種武器裝備所釋放的電磁波、民用電磁設備的輻射、自然界產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象以及中立方電磁輻射源發(fā)出的電磁波，再加上高能微波武器等定向能武器和電磁脈沖彈以及超帶寬、強電磁輻射干擾機的出現(xiàn)，使戰(zhàn)場的電磁環(huán)境越來越復雜。
[0004]在復雜電磁環(huán)境中使用和工作的電子裝備及武器系統(tǒng)，其工作性能和戰(zhàn)場生存能力必然受到復雜電磁環(huán)境的影響和制約。為了積極應對這一影響，需要構建接近戰(zhàn)場實際、滿足裝備性能測試和訓練需求的復雜電磁環(huán)境?？v觀國內外復雜電磁環(huán)境的構建方法主要有如下幾種:I)利用真實的武器裝備全實物構建;2)大量依靠各類信號模擬器、分布式交互仿真技術的半實物構建;3)利用計算機模擬和仿真技術的全數(shù)學模型構建。這三種復雜電磁環(huán)境的構建方法各有優(yōu)缺點，且適用于電子裝備及武器系統(tǒng)研制的不同階段。
[0005]內場福射式復雜電磁環(huán)境構建技術屬于半實物仿真技術范疇，可用于設備研制過程中、研制完成后的性能測試，甚至可替代部分全實物環(huán)境下的試驗和測試。國外在上世紀六十年代開始研究該技術，并在武器裝備的研制過程中得到大量應用，甚至將該技術列為關鍵技術，對我國實施技術封鎖。從當前可查的公開資料來看，僅有應用性的介紹文字，沒有涉及具體技術細節(jié)。而國內在該技術研究起步較晚，主要集中于概念研究和理論描述，對于如何構建、實施以及工程應用沒有深入的闡述。綜上分析，現(xiàn)有材料均沒有很好解決該技術的構建和工程實施問題，本發(fā)明提出了一種構建方法，并給出了工程實施流程。

【發(fā)明內容】

[0006]目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種內場輻射式復雜電磁環(huán)境構建方法及模擬系統(tǒng)，為電子設備及武器裝備的性能測試及復雜電磁環(huán)境效應試驗提供一種高效、可靠、可重復、高性價比的技術手段。該技術在縮短電子設備及武器裝備的研制周期、減少試驗耗資、提高裝備的戰(zhàn)場生存能力等方面具有重要應用價值。
[0007]技術方案:為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:以大空間合理配置的電波暗室作為試驗平臺，利用各類信號模擬器構建復雜電磁環(huán)境信號，通過改變各模擬器參數(shù)靈活設置試驗所需要的電磁信號環(huán)境;通過電波暗室內部布設的輻射單元向被試設備福射目標、干擾、雜波、背景環(huán)境電磁信號。
[0008]本發(fā)明還提供了一種內場輻射式復雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，用于實現(xiàn)上述內場輻射式復雜電磁環(huán)境的構建方法，其特征在于，包括: 電波暗室，為復雜電磁環(huán)境的構建提供無回波的電磁波傳播空間；
控制室:實現(xiàn)轉臺的控制，以及試驗過程的顯示與操控；
信號室:為各類信號模擬器設備提供放置空間；
轉臺:被試設備安裝在轉臺上，可實現(xiàn)被試設備的姿態(tài)模擬功能；
吊裝機構:實現(xiàn)被試設備的吊裝；
背景環(huán)境模擬器:模擬產(chǎn)生被試設備工作過程中的背景電磁環(huán)境信號；
信號模擬器:用于產(chǎn)生目標回波、電子干擾、雜波等試驗信號；
輻射陣列及饋電系統(tǒng):實現(xiàn)輻射信號的角位置及快速運動目標信號模擬，通過單元組合成的方式模擬設定的運動軌跡；
運動小車及軌道:模擬按一定規(guī)律慢速運動的目標信號；
離散收發(fā)單元:實現(xiàn)離散信號的輻射和接收，離散收發(fā)單元根據(jù)試驗安排布置在電波暗室內部墻面；
寬帶接收機:實現(xiàn)對試驗環(huán)境信號的測量、存儲和分析；
計算機及控制系統(tǒng):實現(xiàn)試驗系統(tǒng)電子設備的操控，以及設備工作狀態(tài)及試驗態(tài)勢的顯示，實現(xiàn)電波暗室內有關設備的視頻監(jiān)控顯示和操控；
進一步的，所述的內場輻射式復雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，其特征在于:還包括校準裝置，該裝置用于實現(xiàn)對自身信號幅相特性、到達角度信號的測試、校準。
[0009]進一步的，所述的內場輻射式復雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，其特征在于:電波暗室包括暗室屏蔽工程及和吸波材料工程。
[0010]進一步的，所述的內場輻射式復雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述轉臺為單個獨立轉臺或者多個轉臺的組合。
[0011]具體的，上述的內場輻射式復雜電磁環(huán)境的構建方法，包括以下實施步驟:
(1)根據(jù)被試設備特性論證和設計電波暗室的規(guī)模和布局；
(2)根據(jù)模擬被試設備的姿態(tài)運動特性研制轉臺，試驗時，被試設備安裝在轉臺上；
(3)研制輻射陣列及饋電系統(tǒng)，用單元組合成的方式模擬一定的信號運動軌跡；
(4)研制運動小車及軌道系統(tǒng)，用于模擬運動信號；
(5)電波暗室內部根據(jù)模擬環(huán)境的要求，設計和布局離散收發(fā)天線；
(6)研制各類信號模擬器，信號模擬器可以自己產(chǎn)生信號，或者通過外場錄取數(shù)據(jù)再回放；
(7)研制被試設備試驗及測試所需的戰(zhàn)情場景；
(8)研制計算機及控制系統(tǒng)，協(xié)調各分系統(tǒng)按戰(zhàn)情設定推進試驗。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的內場輻射式復雜電磁環(huán)境構建方法，相比于外場技術，具有以下優(yōu)點:
(I)以電波暗室作為試驗平臺，增強了試驗過程和試驗數(shù)據(jù)的保密性。
[0013](2)試驗不受天氣條件的影響，可以全天候工作，有利于縮短試驗周期。
[0014](3)試驗場地與外界電磁隔離，從而不受外界電磁信號的干擾，可以極大去除試驗過程中的偶然因素，便于有針對性的分析和解決問題。
[0015](4)易于模擬復雜電磁環(huán)境，并且電磁環(huán)境參數(shù)可控，能夠構建外場無法實現(xiàn)的復雜場景。
[0016](5)內場試驗可以多次測試、反復測試，節(jié)省巨大的外場試驗耗資。
[0017](6)內場試驗可以替代部分外場試驗，有利于降低外場飛行試驗的飛行風險、避免不必要的損失。
【附圖說明】
[00? s]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)不意圖；
圖2為本發(fā)明的實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0020]如圖1所示，一種內場輻射式復雜電磁環(huán)境的構建方法為:以大空間合理配置的電波暗室作為試驗平臺，利用各類信號模擬器構建復雜電磁環(huán)境信號，通過改變各模擬器參數(shù)靈活設置試驗所需要的電磁信號環(huán)境。通過暗室內部布設的輻射單元向被試設備輻射目標、干擾、雜波、背景環(huán)境等電磁信號。采用下述復雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)來實現(xiàn):
一、復雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)包括如下部分:
(1)電波暗室:為復雜電磁環(huán)境的構建提供無回波的電磁波傳播空間，主要包含暗室屏蔽工程及和吸波材料工程，整個暗室還包括供電、空調、通風照明、消防等配套的輔助設施；
(2)控制室:實現(xiàn)轉臺等設備的控制，以及試驗過程的顯示與操控；
(3)信號室:為各類信號模擬器等設備提供放置空間；
(4)轉臺:被試設備安裝在轉臺上，可以實現(xiàn)被試設備的姿態(tài)模擬功能；
(5 )吊裝機構:實現(xiàn)被試設備的吊裝；
(6)背景環(huán)境模擬器:模擬產(chǎn)生被試設備工作過程中的背景電磁環(huán)境信號，如模擬雷達站、通信站、導航站、廣播電臺等臺站的發(fā)射信號；
(7)信號模擬器:用于產(chǎn)生目標回波、電子干擾、雜波等試驗信號；
(8)輻射陣列及饋電系統(tǒng):實現(xiàn)輻射信號的角位置及快速運動目標信號模擬，通過單元組合成的方式模擬設定的運動軌跡；
(9)運動小車及軌道:模擬按一定規(guī)律運動的慢速運動及緩慢變化的目標信號；
(10)離散收發(fā)單元:實現(xiàn)離散信號的輻射和接收，根據(jù)試驗安排布置在暗室內部墻面；
(11)寬帶接收機:實現(xiàn)對試驗環(huán)境信號的測量、存儲和分析；
(12)計算機及控制系統(tǒng):實現(xiàn)試驗系統(tǒng)電子設備的操控，以及設備工作狀態(tài)及試驗態(tài)勢的顯示，實現(xiàn)暗室內有關設備的視頻監(jiān)控顯示和操控等。在控制臺上安裝的主控計算機實現(xiàn)試驗規(guī)劃、實時控制、試驗顯示、數(shù)據(jù)錄取、有關模型的解算、數(shù)據(jù)處理等功能，是整個試驗系統(tǒng)的控制中心；
(13)校準裝置:它是實驗室為實現(xiàn)對其自身信號幅相特性、到達角度等信號的測試、校準的工具；
(14)附屬設施:試驗系統(tǒng)所必要的運輸、視頻監(jiān)控、揚聲調度等設備，雖然不直接參與試驗，但是整個試驗系統(tǒng)所必要的系統(tǒng)維護、保障、調試工具。
[0021]二、本模擬系統(tǒng)建設完成后，具備以下復雜環(huán)境模擬功能:
(I)具備模擬目標回波信號的能力； (2)具備模擬與被試系統(tǒng)相適應的電子干擾信號的能力；
(3)具備模擬壓制干擾、欺騙干擾及組合干擾等干擾信號樣式的能力；
(4)具備模擬海雜波、地雜波、氣象雜波等雜波信號的能力；
(5)具備模擬點目標及擴展面目標信號的能力；
(6)具備模擬快速、慢速運動或靜止目標信號的能力；
(7)具備模擬連續(xù)運動目標信號的能力；
(8)具備模擬離散目標信號的能力；
(9)具備模擬批量目標信號的能力；
(10)具備模擬多路徑信號的能力；
(11)具備模擬通信信號、導航信號、廣播電視信號等背景環(huán)境信號的能力；
(12)具備模擬高場強輻射場信號模擬的能力；
(13)具備不同信號密度的模擬能力；
(14)具備覆蓋寬頻段信號模擬的能力:HF頻段、U/V頻段、L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、Ka波段、W波段等；
(15)能夠模擬不同空間方向信號的能力:方位360°、俯仰±90°;
(16)能夠實現(xiàn)被試設備的運動姿態(tài)模擬；
(17)配置吊裝機構，能夠實現(xiàn)被試設備在懸吊狀態(tài)下的測試；
(18)系統(tǒng)具有良好的指揮調度、監(jiān)視、控制、通信、數(shù)據(jù)錄取、處理和顯示等能力；
(19)必要的環(huán)境控制、供電、維護等功能。
[0022]三、本模擬系統(tǒng)的主要參數(shù)描述
(1)暗室屏蔽效能
0.1GHz?8GHz: >10dB8GHz?18GHz: &