专利名称：一种复杂电磁环境仿真场景的生成方法
技术领域：
本发明涉及无线通信环境仿真技术领域，特别是涉及一种复杂电磁环境仿真场景的生成方法。
背景技术：
复杂电磁环境是指在一定空间范围内，由空域、时域、频域、能量域上分布的数量繁多、样式复杂、密集重叠、动态交迭的电磁信号构成的电磁环境。现阶段利用计算机技术仿真电磁环境主要有两种方法:一种是功能仿真，另一种是信号仿真。功能仿真对电磁环境的功能、特性参数进行模拟，并不对具体信号的频率、相位进行模拟，所以它建立的是统计模型；信号仿真建立的是精确的数学模型，对具体信号的频率、相位进行仿真。这两种仿真方法各有优缺，相对而言，功能仿真要简单一些，运算量小一些，多用于系统级的仿真。信号仿真建模比较困难，运算量较大，需要速度快和运算能力强的计算机支持，多用于比特级的信号仿真分析。目前，国内外对于复杂电磁环境构建还没有统一的评价标准。针对电磁环境的模拟仿真设计都集中突出电磁环境中的某个领域或者某一点，往往只考虑了电磁环境的客观性，复杂电磁环境的描述不具有主观相对性，没有考虑待测系统中用频设备间的电磁干扰，仅仅能够通过定性的方法构建仿真电磁环境，缺乏能够相对全面的定量的系统性的构建复杂电磁环境的方法。目前，在电磁环境复杂度的仿真设计和评定中，通常从客观角度选择电磁环境中物理特征(如:信号的密度、背景噪声平均功率、信号功率强度和频率重复度)进行复杂度定量的评估和描述，但是上述方法忽视了电磁环境复杂度的相对性(主观性)。在同一电磁环境中，用频设备的性能参数不同，特别是接收机性能的强弱以及接收机间的电磁干扰，决定了其不同的表现。因而，无法精准定量构建用户所需或和现实环境相一致的复杂电磁环境
发明内容
·本发明要解决的技术问题是提供一种复杂电磁环境仿真场景的生成方法，用以解决现有技术电磁环境仿真中无法精准构建用户所需或和现实环境相一致的复杂电磁环境的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种复杂电磁环境仿真场景的生成方法，包括:步骤S101，根据用户需求，确定需要创建的仿真电磁环境复杂度的等级值E，以及设置电磁环境基本配置参数；步骤S102，获取待测用频设备的基本信息；步骤S103，根据电磁环境基本配置参数和待测用频设备的基本信息，获取电磁环境的复杂度等级值EO ；步骤S104，当EO等于E时，则根据设置的电磁环境基本配置参数和待测用频设备的基本信息，生成复杂电磁环境仿真场景；当EO小于E时，调整电磁环境基本配置参数，获取第i次修正后的电磁环境的复杂度等级值Ei，直至Ei等于E时，然后根据调整后的电磁环境基本配置参数和待测用频设备的基本信息，生成复杂电磁环境仿真场景；当EO大于E时，输出无法生成复杂电磁环境仿真场景的结果。进一步，设置电磁环境基本配置参数，包括:辐射源个数、辐射源类型、辐射源位置、工作时间、工作频段、发射功率、频谱占用H)的权重值、时间占有度TO的权重值、空间覆盖率SO的权重值和传播模型。进一步，待测用频设备的基本信息包括:用频设备的位置、工作时间、工作频段、发射功率、天线增益和电磁环境门限。进一步，待测用频设备的基本信息以文件接口方式导入。进一步，调整电磁环境基本配置参数，是指调整参数FO、TO和/或SO的数值。进一步，选择FO、TO和SO中权重值最高的参数进行修正。进一步，当Ei大于E时，从FO、TO、SO中选择数值最大的参数进行修正，将其参数设置减小；当Ei小于E，从FO、TO、SO中选择数值最小的参数进行修正，将其的参数设置增大；其中，Ei是第i次修正参数后得到的电磁环境的复杂度等级值。进一步，修正参数时，修正后的参数值等于修正前的参数加上校正参数值，首次校正参数值为初始电磁环境设定参数的一半，第η次校正参数值为第η-1次校正参数值的一半；校正参数值为正数或负数。本发明有益效果 如下:本发明可以分析判断用频设备在电磁环境中的可用性，对于复杂电磁环境下的用频设备的选择具有一定的指导意义；还可用于研究无线通信系统的电磁环境适应能力，抗干扰能力，可靠性等系统性能方面的分析。
图1是本发明实施例中一种复杂电磁环境仿真场景的生成方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图以及实施例，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，并不限定本发明。本发明在电磁环境复杂度的仿真设计和评定中，引入待测无线通信系统场景参数，选择信噪比空间(根据用频设备接收机性能参数指标和设备在电磁环境中工作表现)度量电磁环境复杂度评价的方法，并且定义了明确的数据接口和算法表达形式，能够从主、客观多角度的定量的模拟和评估仿真电磁环境。此外，本发明独创性的将复杂度评定算法和回溯优化算法相结合，实现定量化、自动化的生成用户所需要不同等级复杂度的仿真电磁环境场景。如图1所示，本发明实施例涉及一种复杂电磁环境仿真场景的生成方法，包括:步骤S101，根据用户需求，确定需要创建的仿真电磁环境复杂度的等级值Ε，以及设置电磁环境基本配置参数；本步骤中，用户根据自己的需要，首先确定需要创建的仿真电磁环境复杂度的等级值E，例如假设需要创建I级复杂度的电磁环境，E可在0-10%之间取一个值)，然后设置电磁环境基本配置参数，包括:辐射源个数、辐射源类型、辐射源位置(运动轨迹)、工作时间、工作频段、发射功率、权重设置(指定FO、TO、SO的权重值，用于回溯优化算法模块)、传播模型(根据特定的大气地理环境选择相适应的传播模型及配套参数)。步骤S102，获取待测用频设备的基本信息；本步骤中，考虑到电磁复杂环境的复杂度的评定与待测无线通信系统有关，因此，需要获取待测用频设备的基本信息，该信息以文件接口方式将各参数导入。待测用频设备的基本信息包括:用频设备的位置(经纬度、或者运动轨迹)、工作时间、工作频段、发射功率、天线增益、电磁环境门限。步骤S103，根据电磁环境基本配置参数和待测用频设备的基本信息，获取电磁环境的复杂度等级值EO ；本步骤，为实现电磁环境复杂度量级评定的功能，本发明实施例结合空间、时间、频谱三个特征，进行全面地描述无线通信电磁环境的整体状况。根据电磁环境基本配置参数和待测用频设备的基本信息，利用电磁复杂环境的复杂度评定算法，计算在基本背景环境下的干扰和各用频设备间的干扰情况下，电磁环境的复杂度等级值E0。EO为电磁环境的复杂度的初始值，具体为:获取用频设备的位置，工作时间、工作频段，辐射源的位置，工作时间、工作频段后等参数后，使用复杂度评定算法获得FO (频谱占用度，电磁环境的平均功率密度谱超过设定的电磁环境门限所占有的频带与无线通信用频范围的比值)、T0 (时间占有度，电磁环境的平均功率密度谱超过设定的电磁环境门限所占有的时间与无线通信用时间段的比值)和SO (空间覆盖率，电磁环境的平均功率密度谱超过设定的电磁环境门限所占有的空间与无线通信空间范围的比值)三个值，根据F0、T0、S0的值确定电磁环境的复杂度等级值EO，电磁环境的复杂度等级值EO值分为1、I1、II1、IV级，分级标准如表I所示:表I
权利要求
1.一种复杂电磁环境仿真场景的生成方法，其特征在于，包括: 步骤S101，根据用户需求，确定需要创建的仿真电磁环境复杂度的等级值E，以及设置电磁环境基本配置参数； 步骤S102，获取待测用频设备的基本信息； 步骤S103，根据电磁环境基本配置参数和待测用频设备的基本信息，获取电磁环境的复杂度等级值EO ； 步骤S104，当EO等于E时，则根据设置的电磁环境基本配置参数和待测用频设备的基本信息，生成复杂电磁环境仿真场景；当EO小于E时，调整电磁环境基本配置参数，获取第i次修正后的电磁环境的复杂度等级值Ei，直至Ei等于E时，然后根据调整后的电磁环境基本配置参数和待测用频设备的基本信息，生成复杂电磁环境仿真场景；当EO大于E时，输出无法生成复杂电磁环境仿真场景的结果。
2.如权利要求1所述的复杂电磁环境仿真场景的生成方法，其特征在于，设置电磁环境基本配置参数，包括:辐射源个数、辐射源类型、辐射源位置、工作时间、工作频段、发射功率、频谱占用H)的权重值、时间占有度TO的权重值、空间覆盖率SO的权重值和传播模型。
3.如权利要求1或2所述的复杂电磁环境仿真场景的生成方法，其特征在于，待测用频设备的基本信息包括:用频设备的位置、工作时间、工作频段、发射功率、天线增益和电磁环境门限。
4.如权利要求3所述的复杂电磁环境仿真场景的生成方法，其特征在于，待测用频设备的基本信息以文件接口方式导入。
5.如权利要求2或4所述的复杂电磁环境仿真场景的生成方法，其特征在于，调整电磁环境基本配置参数，是指调整参数FO、TO和/或SO的数值。
6.如权利要求5所述的复杂电磁环境仿真场景的生成方法，其特征在于，选择FO、TO和SO中权重值最高的参数进行修正。
7.如权利要求5所述的复杂电磁环境仿真场景的生成方法，其特征在于，当Ei大于E时，从FO、TO、SO中选择数值最大的参数进行修正，将其参数设置减小；当Ei小于E，从F0、TO,SO中选择数值最小的参数进行修正，将其的参数设置增大；其中，Ei是第i次修正参数后得到的电磁环境的复杂度等级值。
8.如权利要求6或7所述的复杂电磁环境仿真场景的生成方法，其特征在于，修正参数时，修正后的参数值等于修正前的参数加上校正参数值，首次校正参数值为初始电磁环境设定参数的一半，第η次校 正参数值为第η-1次校正参数值的一半；校正参数值为正数或负数。
全文摘要
本发明公开了一种复杂电磁环境仿真场景的生成方法，包括根据用户需求，确定需要创建的仿真电磁环境复杂度的等级值E，以及设置电磁环境基本配置参数；获取待测用频设备的基本信息；根据电磁环境基本配置参数和待测用频设备的基本信息，获取电磁环境的复杂度等级值E0；根据E0、E，生成复杂电磁环境仿真场景。本发明可以分析判断用频设备在电磁环境中的可用性，对于复杂电磁环境下的用频设备的选择具有一定的指导意义；还可用于研究无线通信系统的电磁环境适应能力，抗干扰能力，可靠性等系统性能方面的分析。
文档编号G06F17/50GK103235844SQ201310116638
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者谭齐, 莫娴 申请人:中国电子科技集团公司第三十研究所