基于戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用效果的電磁仿真

黃一斌， 鐘海波

(1. 裝甲兵工程學(xué)院裝備試用與培訓(xùn)大隊(duì)， 北京 100072； 2. 裝甲兵工程學(xué)院科研部， 北京 100072)

基于戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用效果的電磁仿真

黃一斌1， 鐘海波2

(1. 裝甲兵工程學(xué)院裝備試用與培訓(xùn)大隊(duì)， 北京 100072； 2. 裝甲兵工程學(xué)院科研部， 北京 100072)

摘要：針對(duì)戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練、演練等需求，提出了基于戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用效果的電磁建模仿真方法，構(gòu)建了經(jīng)驗(yàn)影響效果電磁環(huán)境模型，并對(duì)模型算法進(jìn)行了特征分析，解決了人在環(huán)實(shí)時(shí)仿真中復(fù)雜電磁環(huán)境建模仿真的難題。模型充分體現(xiàn)了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)且易于拓展修改、便于集成，專業(yè)要求低，運(yùn)算消耗小，適合于大規(guī)模人在環(huán)仿真系統(tǒng)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ? 運(yùn)用效果; 電磁環(huán)境仿真

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境主要由人為電磁輻射、自然電磁輻射和輻射傳播等因素組成[1]，由于其復(fù)雜多變、隨機(jī)性強(qiáng)，因此難以準(zhǔn)確地進(jìn)行描述。而數(shù)字化部隊(duì)大量配備了各種類型的電子設(shè)備、通信裝備，加上各類電磁干擾，共同形成了復(fù)雜的電磁環(huán)境。其中，在戰(zhàn)術(shù)通信裝備的實(shí)際組網(wǎng)運(yùn)用過(guò)程中，當(dāng)電臺(tái)組網(wǎng)規(guī)模較大，或一定區(qū)域內(nèi)組網(wǎng)太多，抑或頻譜規(guī)劃不當(dāng)時(shí)，整個(gè)指揮控制及通信效果明顯下降，說(shuō)明通信裝備之間也存在明顯干擾。然而，對(duì)于這種異常復(fù)雜的電磁環(huán)境，要構(gòu)建科學(xué)合理的模型非常困難，因此需要對(duì)電磁環(huán)境模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。

為了便于開(kāi)展電磁環(huán)境仿真集成，要求仿真模型易于拓展修改、便于集成，專業(yè)要求低，運(yùn)算消耗小；同時(shí)，需要規(guī)避傳統(tǒng)建模難題，如傳統(tǒng)方法中的電磁波源、傳播、干擾等模型不僅復(fù)雜，且各種假設(shè)難以反映實(shí)際使用時(shí)的電磁情況，計(jì)算復(fù)雜度大，專業(yè)要求高，難以滿足人在環(huán)仿真訓(xùn)練的實(shí)時(shí)性要求。筆者通過(guò)綜合分析戰(zhàn)術(shù)通信實(shí)際運(yùn)用效果，構(gòu)建各類電磁影響因素的主觀經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停岢龌趹?zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用效果的電磁環(huán)境建模仿真方法。

1電磁影響因素及效果分析

數(shù)字化部隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，復(fù)雜電磁環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為：1)電臺(tái)通信鏈路無(wú)法建立，如在進(jìn)行短波電臺(tái)的線路質(zhì)量分析時(shí)，無(wú)法得到穩(wěn)定的頻點(diǎn)分析結(jié)果，不能進(jìn)入同步過(guò)程，更無(wú)法建鏈和通信；2)通信質(zhì)量較差，導(dǎo)致語(yǔ)音聽(tīng)不清或數(shù)據(jù)收發(fā)不成功。

由于復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)的同步過(guò)程、建鏈過(guò)程、通信質(zhì)量等效果有影響，因此，為了描述整個(gè)電磁環(huán)境對(duì)戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)訓(xùn)練的影響，筆者定義信道綜合質(zhì)量(Channel Integrated Quality，CIQ)來(lái)決定通信過(guò)程和通信質(zhì)量。

從實(shí)際運(yùn)用效果來(lái)看：短波(High Frequency, HF)電臺(tái)的通信質(zhì)量雖然不佳，但在不考慮極端情況和操作得當(dāng)?shù)那疤嵯拢捯敉ㄐ呕緵](méi)有太大影響，與其他類型電臺(tái)相比，在山區(qū)更有優(yōu)勢(shì)，距離遠(yuǎn)時(shí)，優(yōu)勢(shì)更明顯；超短波(Very High Frequency, VHF)電臺(tái)基本上是視距通信，話音和數(shù)據(jù)通信效果較好，抗干擾性能較強(qiáng)，但繞射性能較差，在山區(qū)使用效果不好；寬帶數(shù)據(jù)甚高頻(Ultra High Frequency, UHF)電臺(tái)在近距離通信效果非常好，在靜止或低速運(yùn)行時(shí)，是指揮所常用的數(shù)據(jù)通信手段。

一般來(lái)說(shuō)，電磁波傳播時(shí)會(huì)遇到各種地形環(huán)境，如平原、高山、丘陵、水面、城市高樓大廈等，可進(jìn)行半定量描述，形成衰減影響。同時(shí)，在受到對(duì)方人為電磁干擾的影響時(shí)，也要進(jìn)行適當(dāng)修正，強(qiáng)化訓(xùn)練的針對(duì)性和效果。

綜上所述，將電臺(tái)工作波段、通信距離、地形地貌、頻譜分布占用狀況、組網(wǎng)規(guī)模、對(duì)方干擾等因素的影響綜合考慮為一個(gè)結(jié)果，即CIQ，其概念模型為

CIQ=F(WB, SP, HG, FD, WN, OD),

式中：WB、SP、HG、FD、WN、OD分別為工作波段、距離、地形、頻譜占用度、組網(wǎng)規(guī)模、對(duì)方干擾的半定量描述。通過(guò)仿真計(jì)算，可對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境影響程度進(jìn)行等級(jí)劃分，通過(guò)計(jì)算調(diào)整參數(shù)和權(quán)重，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜電磁影響效果主觀感覺(jué)的逼近，可分為2個(gè)階段：1)構(gòu)建概念模型；2)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。

在發(fā)射穩(wěn)定、不明顯區(qū)分短波傳播方式的差異、裝備操作及天線選擇合理等理想狀態(tài)下，波段與距離對(duì)通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1　波段與距離對(duì)通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

采用分類法描述地形時(shí)，通常僅考慮平坦地、丘陵地、低山地和中山地4類地形。對(duì)于裝甲機(jī)械化部隊(duì)，由于主要運(yùn)用于中等起伏地域，可以將數(shù)字化部隊(duì)運(yùn)用地域劃分為平坦地、中等起伏地、山地(城市高樓)3類。在理想狀態(tài)下，當(dāng)只考慮地形地貌電磁傳播空間對(duì)電磁影響時(shí)，地形地貌對(duì)通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2　地形地貌對(duì)通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

對(duì)于頻譜分布狀況的影響，結(jié)合戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)的性能指標(biāo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般要求頻譜占用度小于一定指標(biāo)時(shí)，通信效果才能有保證。頻譜占用度對(duì)通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3　頻譜占用度對(duì)通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看：組網(wǎng)規(guī)模越大，即子網(wǎng)用戶(電臺(tái))數(shù)越多，通信能力越差，如超短波電臺(tái)在組網(wǎng)規(guī)模偏大時(shí)，通話延遲嚴(yán)重，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間變長(zhǎng)。組網(wǎng)規(guī)模對(duì)通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)如表4所示。

由于不同波段上抗干擾技術(shù)特性不同(如跳頻體制、直接擴(kuò)頻體制等)，在同等干擾條件(干擾方式、樣式等一致)與有效通信距離前提下，干擾對(duì)3個(gè)波段通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)如表5所示。

表4　組網(wǎng)規(guī)模對(duì)通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

表5　干擾對(duì)通信效果的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

2影響效果歸一化

借助品質(zhì)效用函數(shù)，可將各影響因素對(duì)主觀效果的變化規(guī)律和具體參數(shù)進(jìn)行歸一化處理。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取是經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途唧w量化或驗(yàn)證的重要環(huán)節(jié)，一般有2條途徑：1)通過(guò)大量試驗(yàn)測(cè)量出各影響因素的數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出具體參數(shù)；2)通過(guò)采取專家經(jīng)驗(yàn)問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)，然后采用相應(yīng)算法處理，計(jì)算出具體參數(shù)。相比之下，途徑1)的準(zhǔn)確性和可靠性較好，途徑2)在工作量、繁雜性、可操作性等方面優(yōu)勢(shì)明顯，因此本文采用途徑2)獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

模型的歸一化處理和主觀經(jīng)驗(yàn)逼近，是對(duì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷亩谓！榱吮阌谠诜抡嬗?xùn)練中進(jìn)行計(jì)算，需要將主觀經(jīng)驗(yàn)的概念模型轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)學(xué)解析表達(dá)式、數(shù)據(jù)表格等形式的計(jì)算模型。

當(dāng)精度要求較高時(shí)，二次建模可借助數(shù)學(xué)工具軟件(如MATLAB)，采用分段多項(xiàng)式或多項(xiàng)式樣條函數(shù)進(jìn)行擬合[2-3],當(dāng)擬合區(qū)間較寬時(shí)，若先細(xì)分成若干小區(qū)間，再分別進(jìn)行擬合，擬合效果將更好；當(dāng)精度要求不高時(shí)，二次建模也可用普通函數(shù)分階段近似處理，以便調(diào)整參數(shù)，降低函數(shù)的復(fù)雜性。

與經(jīng)典電磁模擬方法相比，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷亩谓７椒`活方便，精度能夠達(dá)到仿真訓(xùn)練的要求，符合戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)際。

采取分段函數(shù)近似描述6個(gè)影響因素效果對(duì)應(yīng)的主觀經(jīng)驗(yàn)。將距離、地形地貌、頻譜占用度、組網(wǎng)規(guī)模、干擾的經(jīng)驗(yàn)影響效果分別記為fd、 ft、 ff、 fs、 fh，分別對(duì)應(yīng)表1-5，并進(jìn)行近似擬合。

將3個(gè)波段與距離x之間的電臺(tái)通信影響效果函數(shù)fd分別定義為fdHF、 fdVHF和fdUHF，則有

(1)

fdVHF=0.85-2x-15.5, 0

(2)

fdUHF=0.95-2x-10.3, 0

(3)

對(duì)于短波，若采用4次分段多項(xiàng)式進(jìn)行擬合，則

(4)

若采用12次多項(xiàng)式樣條函數(shù)進(jìn)行整體擬合，則

fdHF=2.287 5x12/1018-1.168 7x11/1015+

2.620 2x10/1013-3.384x9/1011+2.777 7x8/109-

1.507 5x7/107+5.451 5x6/106-0.000 129 17x5+

0.001 922 5x4-0.016 684x3+0.073 969x2-

0.127 15x+0.731 68。

(5)

由式(1) 、(4) 、(5)可以看出：在精度要求不高時(shí)，采用普通函數(shù)進(jìn)行擬合，計(jì)算方便且可顯著降低計(jì)算復(fù)雜度、減小資源消耗。

圖1　距離對(duì)通信的影響效果

式(1)-(5)所反映距離對(duì)通信的影響效果如圖1所示。可以看出：對(duì)比式(1) 、(4) 、(5)所采用的分段近似處理、分段多項(xiàng)式擬合和整體多項(xiàng)式擬合3種方法，由于整體多項(xiàng)式需要12階以上函數(shù)擬合才能達(dá)到前2種方法的近似程度，因此該擬合方法不可取。編程實(shí)現(xiàn)時(shí)，采用分段函數(shù)方式既便于計(jì)算和代碼編程，又能減少計(jì)算時(shí)間。

為了討論地形地貌對(duì)電磁傳播的影響，可將地形地貌的起伏變化或地質(zhì)影響折算成一個(gè)[0,1]區(qū)間的綜合系數(shù)c，依次對(duì)應(yīng)于表2中平坦地、中等起伏地、山地，即對(duì)電磁傳播影響越小時(shí)，c越小；反之，則c越大。將ft分別定義為ftHF、ftVHF和ftUHF，則有

ftHF=

(6)

(7)

(8)

圖2為式(6)-(8)所反映地形地貌對(duì)通信的影響效果，符合電磁波在不同地形地貌的傳播效果。

圖2　地形地貌對(duì)通信的影響效果

通信效果與頻譜占用度有著密切的聯(lián)系，特別是頻點(diǎn)間隔z需要達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)時(shí)，才能保證通信質(zhì)量。將ff分別定義為ffHF、ffVHF和ffUHF，則有

(9)

(10)

(11)

式(9)-(11)所反映頻點(diǎn)間隔對(duì)通信的影響效果如圖3所示。

圖3　頻點(diǎn)間隔對(duì)通信的影響效果

通信效果與組網(wǎng)規(guī)模n直接相關(guān)，當(dāng)超過(guò)一定組網(wǎng)規(guī)模時(shí)，通信效率明顯下降。將fs分別定義為fsHF、 fsVHF和fsUHF,則有

(12)

(13)

(14)

式(12)-(14)所反映組網(wǎng)規(guī)模對(duì)通信的影響效果如圖4所示。

圖4　組網(wǎng)規(guī)模對(duì)通信的影響效果

對(duì)于干擾度通信的影響，引入綜合干擾系數(shù)p，變化范圍為(0,1]，干擾越大時(shí)p越大。將fh分別定義為fhHF、 fhVHF和fhUHF，則有

fhHF=0.98(1-p)5;

(15)

fhVHF=0.98(1-p)3;

(16)

fhUHF=0.98(1-p)2。

(17)

式(15)-(17)所反映干擾對(duì)通信的影響效果如圖5所示。

圖5　干擾對(duì)通信的影響效果

3經(jīng)驗(yàn)效果綜合模型

針對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境中各種影響因素構(gòu)建的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停梢钥醋魇窃撚绊懸蛩叵碌囊粋€(gè)邊際函數(shù)，將復(fù)雜電磁環(huán)境經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂醋魇且粋€(gè)多維分布函數(shù)。通過(guò)分析單個(gè)邊際函數(shù)的特征，可部分反映經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ投嗑S分布函數(shù)的特征。

對(duì)于模型的綜合集成，一般多采用算術(shù)平均法(如加權(quán)求和法)，也可采用幾何平均法(如指數(shù)求積法)，還可依據(jù)需求靈活運(yùn)用其他方法。若采用加權(quán)求和法，則綜合效果Fp=λdfd+λtft+λfff+λsfs+λhfh，其中0<λd,λt,λf,λs,λh<1，且λd+λt+λf+λs+λh=1。若采用指數(shù)求積法，則綜合效果Fm=fdλd+ftλt+ffλf+fsλs+fhλh。

令λd=λt=λf=λs=λh=0.2,分別采用2種方法綜合得到距離和地形對(duì)短波通信影響效果,分別如圖6、7所示。可以看出：指數(shù)求積法更能明顯反映因素變化快慢。

對(duì)于短波，各類干擾是致命影響因素，因此，需調(diào)大λh；地形對(duì)其影響不明顯，可調(diào)小λt。而超短波和甚短波正好相反，需調(diào)小λh、調(diào)大λt。

圖6　距離和地形對(duì)短波通信影響效果(加權(quán)求和法)

圖7　距離和地形對(duì)短波通信影響效果(指數(shù)求積法)

4經(jīng)驗(yàn)效果模型分析

復(fù)雜電磁環(huán)境是戰(zhàn)術(shù)通信建模仿真不能回避的問(wèn)題之一，傳統(tǒng)方法是從電磁原理、環(huán)境組成、影響因素等角度對(duì)其進(jìn)行假設(shè)，并對(duì)主要矛盾進(jìn)行分析建模，致力于量化描述復(fù)雜電磁環(huán)境，達(dá)到仿真電磁環(huán)境的目的[4-9]。其主要著力點(diǎn)在于分析電磁波分布空間內(nèi)電磁的變化，試圖量化電磁場(chǎng)空間描述，用于分析電磁傳播特性，或者通過(guò)研究復(fù)雜電磁環(huán)境來(lái)探索在理論技術(shù)和工程應(yīng)用上的應(yīng)對(duì)措施，因而，不適用于基層數(shù)字化部隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)通信訓(xùn)練仿真。

4.1模型依據(jù)與思路

傳統(tǒng)研究主要從電磁波源、傳播、干擾等方面入手，提出一些假設(shè)，便于構(gòu)建各自的模型，然后利用各類工具進(jìn)行仿真分析。一般來(lái)說(shuō)，由于影響因素太多，加上隨機(jī)現(xiàn)象(如電離層變化、太陽(yáng)風(fēng)暴等)，即使作了大量假設(shè)，各類模型也是非常繁雜，計(jì)算難度很大，因而難以應(yīng)用于在線仿真，也不滿足戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)模擬訓(xùn)練對(duì)實(shí)時(shí)仿真的需要[10-12]。

傳統(tǒng)研究中很少探討因自身電磁頻譜分布而產(chǎn)生的影響，但從實(shí)際情況來(lái)看，該因素在小區(qū)域戰(zhàn)術(shù)通信成體系運(yùn)用時(shí)會(huì)受到很大影響。因此，從影響效果的角度考慮這些因素，能更好地貼近戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用時(shí)的實(shí)際情況和特征。

本文研究目標(biāo)在于仿真訓(xùn)練、演練等特定背景，側(cè)重于效果的實(shí)現(xiàn)，不苛求精準(zhǔn)性，其與傳統(tǒng)研究的差別在電磁環(huán)境仿真處理上得到了充分體現(xiàn)。

基于戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用效果的電磁環(huán)境建模仿真流程與傳統(tǒng)電磁環(huán)境建模仿真流程對(duì)比如圖8所示。可以看出：基于戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用效果的電磁環(huán)境建模仿真是在對(duì)比分析傳統(tǒng)研究?jī)?yōu)劣的前提下，針對(duì)通信仿真訓(xùn)練的特殊要求，在建模方法上融合了定性和定量2種類型，在建模特征上融合了主觀經(jīng)驗(yàn)與客觀參數(shù)2類信息。

圖8　電磁環(huán)境建模仿真流程對(duì)比

4.2模型可信性分析

在經(jīng)驗(yàn)效果綜合模型的可信性方面，通過(guò)分別固定5個(gè)因素中的4個(gè)因素，單獨(dú)分析各個(gè)邊際函數(shù)。圖9以短波影響效果為例進(jìn)行了對(duì)比分析，可以看出：經(jīng)驗(yàn)效果綜合模型同樣可以反映影響效果和原始經(jīng)驗(yàn)，與表1-5結(jié)果一致。

圖9　經(jīng)驗(yàn)效果綜合模型可信性對(duì)比

4.3運(yùn)行效果與模型特征

對(duì)于基于運(yùn)用效果的電磁仿真模型和算法，利用計(jì)算機(jī)分析(CPU主頻為2.2 GHz，內(nèi)存為4 GB)短波算法時(shí)，記錄2種綜合集成方式的原始數(shù)據(jù)，如表6所示，由于時(shí)間太短，故重復(fù)計(jì)算9次，每次計(jì)算105個(gè)循環(huán)，最后剔除最大值和最小值后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。當(dāng)采用指數(shù)求積法進(jìn)行綜合集成時(shí)，平均消耗時(shí)間為9.965 μs；當(dāng)采用加權(quán)求和法時(shí)，同樣處理后平均消耗時(shí)間為8.478 75 μs。可見(jiàn)：對(duì)于人在環(huán)實(shí)時(shí)仿真，該模型算法消耗時(shí)間可忽略不計(jì)。

表6　計(jì)算105個(gè)循環(huán)的消耗時(shí)間　s

將各影響因素經(jīng)驗(yàn)效果模型綜合集成到仿真應(yīng)用中時(shí)，距離采用分段函數(shù)計(jì)算80個(gè)點(diǎn)，地形計(jì)算1 000個(gè)點(diǎn)，頻譜分布計(jì)算200個(gè)點(diǎn)，組網(wǎng)規(guī)模計(jì)算10個(gè)點(diǎn)，干擾計(jì)算100個(gè)點(diǎn)后，再采用指數(shù)求積法計(jì)算距離和地形一起變化時(shí)，即80×1 000個(gè)點(diǎn)的影響效果，然后再描繪成圖像(圖7)。經(jīng)過(guò)10次重復(fù)，可得到消耗CPU時(shí)間分別為0.180 3、0.140 2、0.130 2、0.140 2、0.150 2、0.140 2、0.130 2、0.140 2、0.140 2、0.130 2 s，剔除最大值和最小值后，則計(jì)算80 000個(gè)點(diǎn)消耗CPU時(shí)間的平均值為0.138 s。可以看出：每次計(jì)算的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1.72 μs，基本可以忽略不計(jì)。而圖6采用加權(quán)求和法，經(jīng)過(guò)10次重復(fù)，可得到消耗CPU時(shí)間分別為0.050 1、0.01、0.01、0.01、0、0.01、0.01、0、0.01、0.01 s，每次計(jì)算時(shí)間更不用考慮。與專業(yè)軟件相比，基于戰(zhàn)術(shù)通信運(yùn)用效果的電磁環(huán)境建模仿真運(yùn)行效率高，易于修改拓展，方便編輯實(shí)現(xiàn)和集成到各類仿真應(yīng)用中。

在集成嵌入方面，傳統(tǒng)電磁環(huán)境建模仿真一般先分析復(fù)雜電磁環(huán)境中各種要素，然后選擇需要重點(diǎn)研究的要素進(jìn)行原理分析，并建立相應(yīng)仿真模型，采用專業(yè)電磁仿真軟件(如OPNET、NS2、G1oMoSim等)進(jìn)行計(jì)算分析。由于該類專業(yè)軟件一般不提供接口，采取離線計(jì)算方式進(jìn)行仿真模擬和分析時(shí)，難以集成嵌入到實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中。而基于戰(zhàn)術(shù)通信運(yùn)用效果的電磁環(huán)境建模仿真只需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立影響效果模型，即可集成到任何環(huán)境中。

在運(yùn)行要求和計(jì)算效率方面，傳統(tǒng)電磁環(huán)境建模仿真一般要求專業(yè)人員具備較深的專業(yè)知識(shí)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的推導(dǎo)計(jì)算和建模過(guò)程才能完成，操作復(fù)雜，效率相對(duì)較低。而基于戰(zhàn)術(shù)通信運(yùn)用效果的電磁環(huán)境建模仿真對(duì)專業(yè)知識(shí)要求不高，基層人員可以靈活地依據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，計(jì)算簡(jiǎn)單，速度快。

在使用拓展方面，傳統(tǒng)電磁環(huán)境建模仿真針對(duì)某一應(yīng)用領(lǐng)域建立電磁模型，針對(duì)性強(qiáng)，不利于拓展使用。而基于戰(zhàn)術(shù)通信運(yùn)用效果的電磁環(huán)境建模靈活，能任意擴(kuò)展影響因素，便于其他應(yīng)用領(lǐng)域使用。

綜上所述，通過(guò)對(duì)比分析，基于戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用效果的電磁環(huán)境模型及算法具有以下特征：1)能夠反映電磁影響效果的主觀經(jīng)驗(yàn)，解決了復(fù)雜電磁環(huán)境建模的難題；2)主觀經(jīng)驗(yàn)效果模型緊緊圍繞戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)和特征，重點(diǎn)考慮波段、距離、地形、頻譜占用度、組網(wǎng)規(guī)模和綜合干擾等因素的影響效果，抓住了關(guān)鍵因素，符合實(shí)際運(yùn)用情況；3)主觀經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿U(kuò)展性、靈活性好，便于進(jìn)行修正或改進(jìn)；4)算法直觀明了，易于操作和實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于經(jīng)典電磁環(huán)境模型算法而言，對(duì)計(jì)算能力要求低，消耗資源少；5)計(jì)算速度快，實(shí)時(shí)性好，適合于在線仿真應(yīng)用，滿足人在環(huán)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。

5結(jié)論

本文針對(duì)傳統(tǒng)電磁環(huán)境建模仿真方法無(wú)法準(zhǔn)確反映真實(shí)的電磁情況、計(jì)算復(fù)雜度大、難以滿足人在環(huán)實(shí)時(shí)仿真要求等問(wèn)題，提出了基于戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)運(yùn)用效果的電磁環(huán)境仿真方法，構(gòu)建了影響效果經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?shí)現(xiàn)了對(duì)電磁環(huán)境的簡(jiǎn)化描述和計(jì)算分析。該方法從戰(zhàn)術(shù)通信運(yùn)用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，實(shí)現(xiàn)了電磁環(huán)境快速仿真和集成嵌入，專業(yè)要求較低，便于開(kāi)展大規(guī)模的仿真訓(xùn)練。

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(責(zé)任編輯: 尚彩娟)

Electromagnetic Simulation Based on the Application Effect of Tactical Communication System

HUANG Yi-bin1, ZHONG Hai-bo2

(1. Brigade of Equipment Trial and Training, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China;2. Department of Science Research, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Abstract：According to the simulation training or exercise requirement of the tactical communication system, an electromagnetic simulation method based on the application effect of tactical communication system is presented, the electromagnetic environment model based on experience influence effect is constructed, the characteristics of the model algorithm are analyzed, solving the difficulty in modeling and simulation of traditional complicated electromagnetic environment. The model fully reflecting the practical experience is easy to expand, modify and integrate, as well as has low professional requirements and small operation consumption, which is suitable for online stimulated application requirement for teaching and training.

Key words:experience model; application effect; electromagnetism simulation

文章編號(hào)：1672-1497(2016)01-0074-07

收稿日期：2015-10-20

基金項(xiàng)目：軍隊(duì)科研計(jì)劃項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：黃一斌(1975-)，男，博士研究生。

中圖分類號(hào)：TP391.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-1497.2016.01.015