无人机对IMSE通信干扰仿真研究
:基于高层体系结构(HLA)技术,设计了无人机对改进型移动用户设备(IMSE)通信干扰仿真系统,利用该仿真系统进行了仿真,得出了无人机采用不同飞行高度进行通信干扰时IMSE网络性能的指标参数,为研究无人机对IMSE实施通信干
摘要:基于高层体系结构(HLA)技术,设计了无人机对改进型移动用户设备(IMSE)通信干扰仿真系统,利用该仿真系统进行了仿真,得出了无人机采用不同飞行高度进行通信干扰时IMSE网络性能的指标参数,为研究无人机对IMSE实施通信干扰效果提供了一种有效的方法。
0 引 言
IMSE是美军改进型移动用户设备的简称,它是按照美军“空地一体战”理论以网络结构为基础发展起来的全数字蜂窝状地域通信网系统,实现地域的通信覆盖。无人机可以对IMSE的无线微波链路实施空对地干扰,有效提升收信机接收端的干信比。由于无人机时刻改变干扰状态,同时IMSE网络承载的业务种类和数量也在实时改变,单纯采用解析方法较难研究这种实时改变的动态场景。本文试图通过仿真的方法研究无人机对IMSE的干扰效果。
1 仿真系统设计
无人机对IMSE干扰仿真系统采用基于高层体系结构(HLA)的分布式仿真技术,该仿真系统包括主控和分布式操作系统联邦成员、干扰对抗仿真联邦成员、IMSE网络仿真联邦成员。无人机对IMSE干扰仿真系统的框架结构如图1所示。
1.1 主控和分布式操作系统联邦成员
主控和分布式操作系统联邦成员以图形界面的方式完成系统仿真控制、作战想定配置、时间管理、仿真结果输出,是整个分布式仿真系统的控制核心。它提供友好的人机交互界面,方便用户的想定配置输入,同时它提供图形、表格等多种输出方式。
1.2 干扰对抗仿真联邦成员
干扰对抗仿真联邦成员模拟无人机的飞行航迹和干扰状态。按照无人机的预定航线和无人机的状态参数,计算下一仿真步长无人机的航迹点。根据无人机的航迹点和干扰参数,计算无人机的干扰范围,通过干扰过程监视模块进行显示输出。干扰对抗仿真联邦成员的工作流程如图2所示。
无人机航迹模拟模块根据上一步长无人机的航迹点、预定航线和状态参数(速度、航向)计算得出当前步长无人机的航迹点,将航迹信息发送给IMSE网络仿真联邦成员。
干扰状态模拟模块根据无人机航迹模拟模块产生的航迹信息计算得出无人机的干扰状态信息,并发送给IMSE网络仿真联邦成员。
干扰状态监视模块根据干扰状态信息计算得出无人机的干扰范围,并将无人机的干扰范围和航迹点输出显示。干信比计算模块根据航迹信息、干扰状态信息和从IMSE网络仿真联邦成员定制的微波接力收发信机参数,经计算得出计算结果,并将计算结果发布出去。
后台管理和运行支撑环境(RTI)接口模块负责实现与其它联邦成员的信息交互。
1.3 网络仿真联邦成员
IMSE网络仿真联邦成员采用OPNET网络仿真平台模拟系统结构为栅格状的IMSE通信网络。通过建立节点中心模型、用户入口节点模型、终端用户模型等构建IMSE仿真网络。它支持话音、数据、视频等业务在电路、分组、异步等综合交换体制下的网络传递。它的工作流程如图3所示。
终端用户模拟模块模拟产生话音、视频、传真等业务。IMSE骨干网络模拟模块主要模拟IMSE网络的节点中心、大小用户节点、无线接入节点及节点之间的异步传输模式(ATM)综合交换体制,它通过无线微波传输模拟模块得到的链路状态信息,可仿真得出呼叫接通率、吞吐量、连接中断率的指标值,并发送给主控和分布式操作系统联邦成员.
无线微波传输模拟模块采用无线管道机制建模模拟无线微波传输,将无线收、发信机参数信息发送至干扰对抗仿真联邦成员,并获取干信比计算结果。IMSE网络状态监视模块根据各模块的状态信息,完成对IMSE网络状态的显示输出。后台管理和RTI接口模块负责实现与其它联邦成员的信息交互。
2 仿真结果
本文使用上一节建立的仿真系统,分别对无人机的飞行高度设定为4 800 m、5 000 m、5 200 m,分别对3种情况进行了仿真,选取呼叫接通率、吞吐量、连接中断率作为统计量,得到仿真结果如图4~6所示。
从仿真结果可以看到,随着无人机干扰高度的增加,网络的呼叫接通率和吞吐量将会上升,连接中断率下降。这主要是因为随着无人机高度的上升,对IMSE的干扰效果也在下降,从而反映在IMSE网络性能指标值上。
3 结束语
本文基于HLA技术,设计实现了无人机对IMSE干扰仿真系统,并获得了无人机不同干扰高度下的网络性能指标参数的仿真结果。通过对仿真结果的分析可以看到,该仿真能够比较真实地反映无人机对IMSE网络的干扰效果。
参考文献
[1]叶酉荪,南庚.军事通信网分析与系统集成[M].北京:国防工业出版社,2005.
[2] 万永乐,张剑.战术互联网建模与仿真[J].通信技术,2002(10):49-53.
|
