未尔科技_VREM E3Xpert战场复杂电磁环境仿真解决方案
未尔科技_Wireless_InSite产品介绍
复杂电磁环境建模仿真分析软件 Wireless InSite 介绍
1 产品概述
1.1 产品简介
Wireless InSite 是 REMCOM 软件包中一款对复杂电磁环境进行建模仿真预测分 析的软件。
Wireless InSite 采用先进的高频电磁处 理方法，使其可以在 50MHz 到 40GHz 频 段内提供精确的计算结果。软件主要用于对 城市、郊区、室内等规则区域，山脉、植被 区等非规则地形，机场、大型舰船等复杂平台的电磁环境预测分析。该产品基于 UTD/GTD 理论，采用射线跟踪方法建立传播模型，同时使用计算机图形的方法加速模 型的建立和处理。软件所采用的算法当中包括 2D、3D 以及快速 3D 的算法，根据绕射 的特性以及跟物体相关的反射、透射系数评估电场、磁场，并通过将电场与具体的天 线模式相结合来计算路径损耗、到达时间以及到达角度等。
REMCOM 公司起源于美国宾夕法尼亚大学，成 立于 1994 年，受美国军方资助开发 REMCOM 系列 电磁仿真软件产品，并一直应用于美国军方，其高 精度和高效率特性受到了用户的认可和赞许，多次 获得美国军方颁发的最佳合作企业奖等殊荣。与此 同时，REMCOM 公司不断的将最新的研究成果应用于 REMCOM 系列软件产品，使 其在同类产品中一直处于领先的地位。
1.1 产品简介 ...........................................................................................................................1 1.2 产品背景 ...........................................................................................................................2 1.3 参考客户 ...........................................................................................................................2
虚拟仿真实验室解决方案设计
虚拟仿真实验室解决方案设计背景介绍：虚拟仿真实验室是一个用于模拟真实环境的虚拟现实系统，可以在虚拟环境中进行各种实验和训练。
由于其具有真实感、互动性和安全性等特点，虚拟仿真实验室已广泛应用于教育、医疗、工业等领域。
本篇文章将介绍一个虚拟仿真实验室的解决方案设计，以满足实验室的需求。
解决方案设计：1.系统硬件配置：根据实验室需求确定系统硬件配置，包括计算机、虚拟现实头盔、手柄等设备。
计算机性能要求高，能够流畅运行虚拟环境，并支持多个用户同时进行实验。
虚拟现实头盔应具备高清晰度和流畅的显示效果，手柄应能够准确捕捉用户的动作。
2. 软件平台选择：选择适合实验室需求的虚拟仿真软件平台，如Unity、Unreal Engine等。
根据实验内容选择合适的开发工具和语言，如C#、Python等。
同时，还需考虑平台的兼容性和易用性，以便教师和学生能够快速上手和进行操作。
3.虚拟环境建模：根据实验室需求，设计和建立虚拟环境。
可利用虚拟现实技术实现实验物体的逼真模拟，如建立一个工业装配线的虚拟环境，让学生能够在虚拟环境中进行装配实验，并观察流程和效果。
同时，还可以添加交互元素，如按钮、开关等，增加实验的互动性。
4.实验内容设计：根据学科要求和实验目标，设计合适的实验内容。
实验内容应具备一定难度和挑战性，能够培养学生的实践能力和解决问题的能力。
同时，还需设计实验评估体系，对学生的实验过程和结果进行评估，为学生提供反馈和改进意见。
5.数据采集和分析：在虚拟仿真实验室中，可以方便地采集学生的实验数据，如学生的操作记录、实验结果等。
通过数据分析，可以评估学生的实验能力和学习效果，及时发现问题和提供改进措施。
此外，还可以将学生的实验数据进行比较和统计，为教师提供教学参考。
6.系统维护和更新：虚拟仿真实验室的系统需要定期进行维护和更新。
包括软件和硬件的维护，确保系统的正常运行和安全性。
同时，还需及时跟进虚拟现实技术的发展，了解新的功能和应用，进行系统的更新和升级。
虚拟仿真实训系统解决方案设计
大娱号虚拟仿真实训系统解决方案 VSTATION HD（V1.0）前言近年来,由于信息技术的快速发展与国家教育部门的大力提倡,虚拟仿真实训在高职教育中开始得到广泛的应用,成为实训教学重要的组成部分和提高教学质量的重要手段。
虚拟仿真技术是将多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息技术进行集成,构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟教学环境,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体,构成一个虚拟仿真教学系统。
虚拟仿真教学技术以提高学生的技能水平为核心,具有多感知性、沉浸性、交互性、构想性等特点。
这些特点有益于教师的实训教学和学生专业核心技能的训练,为解决职业教育面临的实训难、实习难和就业难等问题开辟了一条新思路。
目前,高职院校很多专业,如外语教学、旅游专业、数控技术、焊接技术、机电技术、食品加工、服装设计等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式。
虚拟仿真实训教学，已经逐渐成为高职院校教学变革的一种有效手段。
目录前言 (2)一、总体需求分析 (4)1．1 “情景”的定义： (4)1．2 为什么要在教学中使用“虚拟仿真实训系统”？ (5)1．3 根据教学建设，用户需求归纳如下： (6)二、设计原则 (7)三、大娱号虚拟仿真实训系统概述 (8)四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运行原理示意图： (10)五、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (11)六、与教材同步完备的虚拟场景库 (16)七、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (18)八、大娱号虚拟仿真实训系统配置与指标 (19)九、系统技术支持及服务 (21)一、总体需求分析通过运用学语言，已经为越来越多的教师认同。
学习者必须通过“用语言”才能真正掌握语言。
让学生置身于真实的交际情景中，让学生使用语言进行交际。
而真正的交际应该是互动的。
当一方发出信息后，另一方根据上下文进行意义协商，作出反馈，他可以表示支持、进行反驳或提出疑问，然后接受方对反馈意见再进行意义协商，作出回应，双方如此反复交流，形成互动。
三维电磁仿真解决方案PAM—CEM
◎充分 明确 的仿真时 间管理程序使 电磁 环境 的完整仿真 更 有效 ，包括感应 电流 、感应 电压 的计 算 ，电磁场 的近场或 远场计算 ，电磁辐射场的仿真分析等 ： ◎先进 的后处理器功能可 以帮助用户更 好理 解电磁现象 ： ◎Ｐ Ｍ Ｃ Ｍ可 以与其他软 件如 Ｃ ＩＴ Ａ－Ｅ ＲＰ Ｅ进行完全耦合 ，从
商 必 须 保 证 产 品 遵 守 Ｅ Ｃ条 例 的 强 制 要 求 。 在 过 去 的 １ 年 Ｍ Ｏ
Hale Waihona Puke 中 ，为避免设计更 改、缩短设计 周期 ，从而减少 不必要 的额 外费 用，Ｅ Ｃ Ｍ 成为汽车 工业、铁路 运输以及 电子／ 通信等行业 的主要设计 目标之一。 在工业 的实际应 用中 ，各个行业所 面对的 电磁 兼容 问题
是 广 泛 的 ，从 道 路 交 通 领 域 的 电 机 性 能分 析 ／ 全 舒 适 度 的 安
电磁敏 感度分 析、航空航 天领域 中天线 ／ 雷达 目标 散射特性 分析 ，到电子 ／电信行业 中 电子设备抗 干扰度 ／ 敏感 度分 析 ， 再 到国防领域 的系统或 设备 的安全 保密性 能分析 等 ，ＥＩ Ｓ 集 团根据 工业 中从 低频 到 中高频 的实 际 电磁 ／电磁兼 容 问题 ， 提 出了完整 的全频段 的解决 方案 ：ＰＭ Ｃ ＭＶｓａ— Ｅ Ａ — Ｅ ／ｉ ｌ Ｃ Ｍ用于 ｕ 解 决中高频 Ｅ ＣＥ Ｉ电磁兼 容 问题 ；Ｃ ＩＴ Ｍ ／Ｈ ＲＰ Ｅ用 于解决线缆 网 络 的电磁兼容 问题 ；ＳＳ Ｇ Ａ用于 解决低 频特性 的电磁 问题。 ＹＭ Ｎ
阶 段 才 会 出现 ，这 也 就 预 示 着 要 进 行 昂 贵 和 耗 时 的 设 计 迭 代 。
基于仿真的电磁辐射抗干扰措施及验证
基于仿真的电磁辐射抗干扰措施及验证电磁辐射抗干扰措施是确保电子设备在电磁环境下正常运行的重要手段。
在电子设备的设计和制造过程中，通常会采取抗干扰设计措施来降低
电磁辐射所带来的干扰。
仿真技术可以有效地辅助电磁辐射抗干扰措施的设计和验证。
仿真技
术可以利用计算机程序对特定的电磁场条件和设备结构进行建模，并通过
仿真计算得到电磁场分布和设备的电磁响应。
然后可以基于仿真结果提出
相应的抗干扰措施，进行设计优化，并进行仿真验证。
针对电磁辐射抗干扰措施的设计和验证，通常可以采用下列仿真方法：
1.电磁场仿真：主要通过三维有限差分法（FDTD）和矩量法（MoM）
等数值方法，对电磁场进行建模和仿真计算。
2.设备成像仿真：采用三维组态仿真和CAD软件，对设备形状、尺寸
和布局进行建模和仿真计算。
3.线路级仿真：对于复杂电子线路，使用电路仿真软件对线路进行仿
真计算。
4.系统级仿真：通过建立电磁场和电子设备的系统模型，对整个系统
进行仿真计算，以验证抗干扰措施的有效性。
通过仿真技术，可以快速准确地评估电磁辐射抗干扰措施的效果。
可
以有效的降低设计和制造成本，并缩短开发周期。
一种电磁干扰建模仿真方法及装置
一种电磁干扰建模仿真方法及装置嘿，咱今儿就来唠唠这电磁干扰建模仿真方法及装置哈！你说这电磁干扰，就好像是个调皮捣蛋的小精灵，在各种电子设备之间窜来窜去，时不时就给你来点小麻烦。
那咱可得想办法把它给抓住，好好研究研究它到底是咋捣乱的。
这电磁干扰建模仿真方法呢，就像是给这个小精灵画了一幅画像，让咱能清楚地看到它的模样和行为模式。
通过这种方法，咱可以在虚拟的世界里模拟出各种电磁干扰的情况，就好像是在一个专门为它打造的小天地里，看它怎么闹腾。
你想想看啊，要是没有这个方法，咱得费多大的劲去实际测试各种电磁干扰的情况啊！那得搭多少设备，花多少时间和精力啊！但有了这个建模仿真方法，嘿，那就轻松多啦！咱可以坐在那，动动手指头，就能把各种可能的情况都给模拟出来。
再说说这装置，它就像是一个捕捉小精灵的工具。
有了它，才能把建模仿真的结果给实实在在地呈现出来呀。
它就好比是一个魔法盒子，把那些虚拟的电磁干扰情况都变成了能让咱看到、摸到、感受到的东西。
比如说，咱可以通过这个装置看到电磁干扰对电子设备信号的影响，是不是就像小精灵在那调皮地扯电子信号的小辫子呀？或者咱能看到它对设备性能的影响，就好像小精灵在那给设备使绊子呢！而且啊，这个装置还能不断地进化和改进呢！就像咱人一样，会学习，会进步。
随着科技的发展，它能变得越来越厉害，能模拟出更复杂、更真实的电磁干扰情况。
那咱为啥要这么重视这电磁干扰建模仿真方法及装置呢？哎呀，你想想，现在的生活里到处都是电子设备，要是电磁干扰不控制好，那不乱套啦！手机信号不好啦，电视画面花啦，电脑死机啦，这些可都让人头疼得很呐！所以啊，咱得好好研究研究这个，把那调皮的小精灵给管得服服帖帖的。
总之呢，这电磁干扰建模仿真方法及装置可是非常重要的东西呀！它就像是咱对付电磁干扰这个小捣蛋鬼的秘密武器，有了它，咱就能在电子世界里更顺畅地前行啦！难道不是吗？。
未尔科技_VRAD 光电传感器和场景仿真产品介绍
产品模块组成 ........................................................................................................................... 7 2.1 2.2 材质库-MATERIAL LIBRARY ................................................................................................. 7 场景建模和材质分类工具- GENESISMC.............................................................................. 8
第4页
VRAD 光电传感器和场景仿真产品介绍
1.2 性能指标
波段范围至少涵盖 0.2~25.0μm 区间，并能够在此区间内任意指定需要仿真的波段； 软件支持的帧频上限不低于 200Hz； 输出数据种类中包含辐射物理量类型数据，如辐射亮度分布等； 输出图像分辨率可以根据用户需求进行调整； 输出灰度图像或物理量图像的像素位宽不低于 16bit； 兼容常用的三维实体格式如 OpenFlight、3DS MAX 等； 支持常用地形格式的导入，卫星图片、高程图等； 提供的材质库包含常见的泥土、植被、建筑材料、一般涂料、颜料等； 能够对视点以及指定目标的位置参数、运动参数进行指定或编程； 时间、地理位置、天气等参数的改动能够正确的反映太阳光、环境反射等方面的变化情 况； 飞机尾焰建模能够尽量体现尾焰的光谱辐射特性。
VRAD 光电传感器和场景仿真产品主要有如下几个应用： 传感器设计和研究； 目标特性分析，隐身材料应用效果研究； 实时高保真的导引头半实物仿真和注入式仿真； 实时高保真的模拟训练图像生成和人在环路仿真。
复杂电磁环境三维仿真及可视化系统
复杂电磁环境三维仿真及可视化系统张霖;沈月伟;吴迎年;穆兰;王海波;吕彦东【摘要】随着系统仿真技术的快速发展,复杂电磁环境(CEME)已然引起人们的广泛关注,CEME仿真对于雷达预警、体系对抗、移动通信、GPS定位等都有重要作用.首先对于二维抛物方程(2DPE)的推导过程及离散过程进行介绍,并对2D电磁传播的衰减过程进行了仿真.其次,基于2DPE法,研究了并行度高的准三维抛物方程(quasi-3 DPE)仿真方法.最后,通过仿真案例,验证了准三维法仿真的三维效果和并行效率,总结比较了3DPE和quasi-3 DPE法的计算效率和精度,并借助商业电磁仿真软件Wireless Insie验证了quasi-3 DPE法的传播损耗仿真精度.【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》【年(卷),期】2013(008)002【总页数】8页(P111-118)【关键词】电磁环境;抛物方程;准三维方法;并行计算【作者】张霖;沈月伟;吴迎年;穆兰;王海波;吕彦东【作者单位】北京航空航天大学电气信息与自动化学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TP391.99;O4110 引言近几十年来，随着无线通信和现代战争技术的发展，预测无线信号的传播范围、雷达的探测覆盖区域等变得越来越重要。
准确的电磁特性数据是复杂电磁环境(EME，electromagnetic environment)预测过程中不可或缺的组成部分，而EME仿真作为一种简单、灵活、高效的技术，已成为获取电磁特性数据的最常用的方法之一。
EME仿真过程中需要考虑的因素包括电磁干扰，电磁脉冲，电磁辐射对人员、军械和挥发性材料危害，以及雷电和沉积静电等自然现象的综合［1］。
复杂EME(CEME)是一种动态多变的复杂巨系统，尤其是在几十、几百公里这样大区域内，电磁传播将受到复杂地形地貌、复杂气象条件、各种形状材质建筑物、动态移动目标等各种因素的影响，仿真的快速性和准确性受到了严峻的挑战。
复杂电磁环境雷达对抗系统仿真试验
复杂电磁环境雷达对抗系统仿真试验
高慧英
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2011(033)006
【摘要】复杂电磁环境是信息化战争的基本特征,利用半实物仿真方法,进行雷达对抗系统对复杂电磁环境的适应性研究成为当前新课题.本文从应用需求分析出发,阐述了仿真试验系统的组成和功能,研究了仿真试验应用中关键技术的实现途径,并给出了应用实例,可有效支撑电子装备复杂电磁环境适应性研究.
【总页数】5页(P51-55)
【作者】高慧英
【作者单位】中国舰船研究院,北京,100192
【正文语种】中文
【中图分类】TM15
【相关文献】
1.雷达对抗指挥控制分系统仿真试验方法 [J], 余辉;刘军;周磊
2.一种阵列式雷达对抗半实物仿真试验系统 [J], 肖秋;乔宏乐
3.雷达对抗指挥控制系统仿真试验 [J], 余辉;李应升;曹轶利;陈玉斌
4.组网雷达对抗半实物仿真试验系统架构设计 [J], 刘鹏军;何勇刚;傅亦源;赵宏宇
5.雷达对抗仿真试验系统可信度分析 [J], 宋小全
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战场复杂电磁环境频谱管理仿真技术
战场复杂电磁环境频谱管理仿真技术汤军【摘要】基于频谱管理仿真平台,介绍战场复杂电磁环境建模方法,构建基础电磁计算环境,建立台站模型以及不同传输手段的传播模型,实现系统级及设备级的仿真.对系统的抗干扰技术和电磁兼容性等进行仿真计算,实现覆盖计算、干扰分析、无线电计算及频率指配,检验系统抗干扰能力和电磁兼容能力,为科学合理地规划和使用频谱资源提供依据.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2010(040)010【总页数】4页(P46-49)【关键词】战场复杂电磁环境;频谱管理;仿真【作者】汤军【作者单位】海军司令部,通信部科研办,北京,100841【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言战场复杂电磁环境是指时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上密集重叠、功率分布参差不齐,对有益电磁活动产生重大干扰,严重影响武器装备效能、作战指挥和部队作战行动的无形战场环境。
频谱管理仿真系统用于模拟生成接近实际的电磁应用背景、评估用频系统的电磁性能、对网络的抗干扰能力进行验证以及对用频系统配置结构进行优化仿真等。
1 战场复杂电磁环境模型在理论研究的基础上,结合实际应用,建立战场复杂电磁环境仿真模型。
建立接近实战的复杂电磁环境是进行频谱管理仿真计算、实验分析及验证的基础。
战场复杂电磁环境模型主要包括:基础计算环境、台站模型和传播模型等内容。
1.1 基础计算环境1.1.1 设计方法基础计算环境的主要任务是对战场复杂电磁环境的构成要素、要素间相互关系和联系,以及系统的全部功能和各要素的基本功能进行设计,按照特定作战场景构建系统级仿真环境。
基础计算环境模型设计方法如下:①明确系统需求及使用背景,掌握作战计划、作战样式、作战任务、战场环境、双方态势、参战兵力编成和武器装备、战斗进程、首长对频谱管理的指示和要求。
背景应考虑作战想定、态势变化、时间阶段和技术保证条件;其环境状态应考虑地理位置、战场界限和资源调度等,明确敌情、我情、天气和地理信息;②掌握战场频谱资源、战场电磁态势、频谱管理网系及保障力量情况,收集汇总频谱资源征用、无线电管理动员需求;③明确系统功能。
虚拟仿真解决方案
虚拟仿真解决方案概述随着科技的不断发展，虚拟仿真技术在各个领域得到广泛应用。
虚拟仿真解决方案能够以虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）、增强现实（Augmented Reality，简称AR）或混合现实（Mixed Reality，简称MR）等形式，为用户提供身临其境的虚拟体验。
这种技术可以广泛应用于游戏、教育、医疗、建筑等领域，并且在各个行业都有着巨大的潜力和市场需求。
虚拟仿真解决方案的主要组成部分虚拟仿真解决方案主要由硬件设备和软件系统两个组成部分构成。
硬件设备虚拟仿真解决方案所需的硬件设备包括以下几个主要组成部分：1.显示设备：可以是VR头盔、AR眼镜、MR头盔等，用于提供用户与虚拟世界的交互界面。
2.控制设备：包括手柄、定位设备、触觉反馈设备等，通过用户的操作来实现对虚拟世界的交互控制。
3.传感设备：用于感应用户的身体动作、姿态等信息，以便更精细地模拟用户在虚拟世界中的动作。
4.计算设备：通常是一台高性能计算机或者云计算服务器，用于处理虚拟仿真解决方案中的复杂计算任务。
上述硬件设备相互配合，可以提供给用户逼真的虚拟体验。
软件系统虚拟仿真解决方案所需的软件系统包括以下几个主要部分：1.游戏引擎：用于创建、开发和运行虚拟世界的游戏引擎，如Unity、Unreal Engine等。
2.三维建模软件：用于创建虚拟场景、角色、物体等的三维建模软件，如Maya、Blender等。
3.物理引擎：用于模拟虚拟世界的物理运动、碰撞等行为，使得虚拟世界更加真实。
4.数据库系统：用于存储和管理虚拟世界中的各种数据，如场景数据、用户数据等。
5.算法模块：包括图形渲染算法、虚拟物体行为模拟算法、交互算法等，用于提供虚拟世界的各种功能和特性。
软件系统的开发和运行需要配合硬件设备，使得虚拟仿真解决方案能够顺畅运行并提供优质的体验。
虚拟仿真解决方案的应用领域虚拟仿真解决方案可以广泛应用于以下几个领域：游戏虚拟仿真解决方案在游戏领域的应用非常广泛。
未尔科技_实验室建设方案
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实验室建设方案
目录
1
方案介绍 .............................................................................................................................................................4 1.1 子系统介绍 ...................................................................................................................................................4
第2页，共31页
1 方案介绍
1.1 子系统介绍
VRNET：网络仿真子系统。完成功能：系统级网络仿真，完成通信网络组 网、协议、网络性能等方面的仿真。 VR-Force ：兵力生成子系统。完成功能：指挥控制，兵力生成，想定配 置，作战/战场态势显示。VR-Force 和 VRNET 可以通过未尔科技开发的接 口进行交互，将通信组网和协议性能等对作战指挥的影响考虑进来。 MAK RTI 以及开发环境 VR-Link。完成功能：分布式架构搭建和运行支撑 程序。 WinProp：复杂电磁环境子系统 。完成功能：利用射线跟踪算法和精确的 传播模型，精确计算无线链路的路径损耗，以及在有干扰的情况下，无线 通信系统的 S/N。通过引入 WinProp，能够实现网络仿真工具 VRNET（以 及其它类似仿真工具）不能精确计算的无线链路的仿真，能够结合环境、 地形、材质、天线、载波等，精确计算出无线系统任意点到点的 S/N。 VSS ：端到端通信系统仿真工具。完成功能：（1）链路级仿真（2）实现 复杂调制信号，通过软件和信号发生器，模拟实物发射机。通过引入 VSS ， 仿 真 不 同 调 制 方 式 下 的 信 噪 比 和 误 比 特 率 的 关 系 曲 线 ， 能 够 将 Wireless InSite 和 VRNET 完美结合，使得 WinProp-VSS-VRNET 形成“无 线信道-链路级仿真-系统级网络仿真”的架构， XFDTD/XGTD：天线设计和天线布局。完成功能：天线设计和电磁兼容仿 真，仿真理想方向图以及受到载体平台影响的天线方向图的畸变，仿真结 果作为 WinProp 天线建模的输入，可以精确建模一些用户自定义天线，以 及将天线受到载体平台影响的效果考虑进去。 DPC：分布式系统仿真主控平台。完成功能：分布式半实物仿真中进行仿 真管理和控制的仿真管理操作控制平台，完成仿真想定配置、仿真运行操 作、仿真状态监控、仿真统计量收集分析等工作。DPC 可以对网络仿真子
无人机仿真平台及虚拟测试解决方案
无人机仿真平台及虚拟测试解决方案概述近年来无人机在国防和民用领域发展迅速。
无人机操控人员的训练、无人机仿真测试的需求的越来越大。
为此，本方案搭建了无人机作战仿真推演平台，该平台能够通过错综复杂的战场仿真来实现进行无人机驾驶员的操控训练，无人机的智能算法测试，无人机作战性能测试等功能。
同时具有功能完善的人机交互终端和三维视景显示功能。
方案介绍1.1 系统架构如下图所示，无人平台仿真平台主要包括四部分内容：作战想定及推演系统、地面站系统、装备仿真系统（包括无人机系统、有人机系统和其他武器装备系统）、三维视景系统。
图中括号内为各子系统中有代表性的货架产品、定制模型和相关硬件平台。
系统各个部分可以通过实时网络进行数据传输。
无人装备仿真平台系统组成1.2系统功能1.2.1 作战想定生成及推演系统作战想定生成及推演系统以Presagis 公司战场仿真推演平台软件STAGE 为核心，可生成作战环境、集成武器装备模型、植入无人机智能算法、编辑作战想定、完成战场推演功能。
1.2.1.1 作战想定生成系统作战想定生成系统包括作战兵力生成和作战任务部署两个部分。
作战兵力生成：主要完成战场中兵力的生成和部署，为整个测试环境提供敌、我、临、指四方面的兵力部署情况以及传感器、武器携带情况，主要由STAGE 的兵力模型编辑部分完成。
•作战兵力设置：STAGE 提供大量作战实体的数学模型，并可以根据需要对这些参数进行设置，自定义武器装备。
如果自带模型不能满足要求，可以接入第三方的细粒度模型或接入半实物仿真系统；•作战兵力布署：根据作战想定对作战实体进行布置。
可以精确地布置实体的位置，如设置飞机的坐标、朝向等，也可以在指定区域按一定规则随机布置兵力，如地面防空导弹阵地、地面雷达阵地。
兵力生成编辑界面作战任务部署：STAGE 的任务编辑器能够完成作战任务设置，使战场中的作战单元能够根据指定的命令执行任务。
比如执行目标点攻击任务、指定区域巡逻任务、目标跟随任务等。
未尔科技_XFdtd 产品介绍
时域有限差分法三维电磁仿真工具 XFdtd 介绍
1 产品概述
1.1 产品简介
XFdtd 是基于时域有限差分（ FDTD ）方法的全波三维电磁场仿真软件。 FDTD 是直接对 Maxwell 方程的微分形式进行离散的时域方法，天生适合解决宽频瞬态问题，如雷电脉冲、 HIRF 电磁脉冲等，各类材料问题，复杂精细结构和电大尺寸的天线及阵列设计，电中小尺寸的天线布局 问题等。FDTD 方法计算复杂度低，所需内存和计算时间与未 知量成正比，仿真电 大尺寸复杂精 细结构效率高。 此外， XFdtd 通过 GPU 硬件加速，可以将仿真速度提升 50~300 倍， 是工业上第一款支持 MPI 并行仿真的平台。 XFdtd 广泛应用于天线及阵列、天线罩、天线布局、散射、 电磁兼容、生物电磁、微波器件、特殊材料、光子晶体等领 域。
3
功能特点 ............................................................................................................................... 8 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 求解电大尺寸精细结构效率高 ......................................................................................... 8 并行求解能力强 .............................................................................................................. 8 硬件加速能力强 .............................................................................................................. 8 宽频瞬态求解能力强 ....................................................................................................... 9 模拟各种复杂材料........................................................................................................... 9 高效建模能力.................................................................................................................. 9 支持转换多种 CAD 模型 ................................................................................................ 10 强大的后处理能力......................................................................................................... 10 支持自定义脚本 ............................................................................................................ 11 支持丰富的激励源 ..................................................................................................... 12
面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模
第４０卷第３期２０１８年６月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ ４０㊀Ｎｏ ３Ｊｕｎ ２０１８文章编号：１６７３⁃３８１９（２０１８）０３⁃００６９⁃０６面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模∗李金梁１，２，李明忠１，２（１ 解放军９５８９９部队，北京㊀１０００７６；２ 复杂航空系统仿真重点实验室，北京㊀１０００７６）摘㊀要：复杂电磁环境是现代战争的基本特征，其对武器装备体系效能的影响是装备发展论证不可忽视的重要问题㊂以装备论证对复杂电磁环境影响效应评估需求为背景，分析了美军装备采办中广泛应用的任务级仿真的特点㊂围绕任务级仿真系统复杂电磁环境 仿什么 ㊁ 模型如何建 关键问题，研究了其建模需求和仿真模型体系，并基于电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系，提出了电磁环境建模要素以及模型体系结构组成与交互关系，可支撑任务级仿真系统模型分析与设计㊂关键词：任务级仿真；装备论证；复杂电磁环境；建模与仿真中图分类号：Ｅ９１㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０１８．０３．０１６㊀ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｍｐｌｅｘＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＭｉｓｓｏｎＬｅｖｅｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｅｄｔｏＡｒｍａｍｅｎｔＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎＬＩＪｉｎ⁃ｌｉａｎｇ１，２，ＬＩＭｉｎｇ⁃ｚｈｏｎｇ１，２（１．Ｕｎｉｔ９５８９９ｏｆＰＬＡ；２．ＫｅｙＬａｂｏｆＣｏｍｐｌｅｘＡｖｉａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｆｅａｔｕｒｅｏｆｍｏｄｅｒｎｗａｒｆａｒｅ，ａｎｄｉｔｓｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｗｅａｐｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｃａｎｎｏｔｂｅｉｇｎｏｒｅｄｉｎａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ．Ｏｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＵＳｍｉｌ⁃ｉｔａｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｒｏｕｎｄｔｈｅｃｏｒｅｐｒｏｂｌｅｍ，ｓｕｃｈａｓ ｗｈａｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ， ｍｏｄｅｌｈｏｗｔｏｂｕｉｌｄ ｏｆｃｏｍ⁃ｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｍｏｄｅｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｍｏｄｅｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｒｏｌｅｏｂｊｅｃｔａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ⁃ｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｒｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｕｐｐｏｒｔｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍ⁃ｕｌａｔｉｏｎ收稿日期：２０１７⁃１０⁃２１修回日期：２０１７⁃１２⁃２４∗基金项目：２０１６年装备预研基金第二批项目计划重点实验室基金项目（６１４２００７０３０１０１）作者简介：李金梁（１９７９），男，河北邯郸人，博士，研究方向为电子信息系统和复杂电磁环境作战仿真㊂李明忠（１９７８），男，博士，高级工程师㊂㊀㊀复杂电磁环境是现代信息化战争的基本特征，也是影响武器装备体系效能的关键因素之一㊂装备论证作为武器装备发展建设的 前端 工程，必须深入研究复杂电磁环境对武器装备作战效能的影响，计算仿真技术的快速发展为战场复杂电磁环境的研究提供了有效的支撑手段㊂在各类仿真系统中，任务级仿真在军方开展武器装备宏观综合论证㊁型号发展论证和体系作战运用研究中应用最为广泛㊂目前美军有大量的任务级仿真系统，在军方主导的装备采办论证及作战任务筹划分析方面得到了广泛且卓有成效的应用㊂国内也开展了相关研究和系统建设，但由于起步较晚，在战场复杂电磁环境的建模与仿真方面与美军存在很大差距㊂毋庸置疑，战场仿真电磁环境是否符合实战情形，将直接影响仿真结论的可信性㊂尤其随着体系贡献率概念的提出并逐步引起重视，装备论证要求在近似实战的条件下对现有实际武器系统和未来新概念武器系统在大规模体系作战层面进行技术和战术效能的评估，因此，对于大尺度战场空间内大规模武器装备体系对抗产生和面对的复杂电磁环境建模仿真需求更加迫切㊂但是，复杂电磁环境在现实客观世界对电子信息系统的破坏作用机理及其规律十分复杂，还没彻底认识清楚，复杂电磁环境建模仿真难度较大㊂目前，美国等发达国家在该领域仿真系统㊁模型方法和试验数据上，已经具备了多年的技术积累，形成了丰富的软件产品和相关研究方法，在满足军方复杂电磁环境模拟需求方面具有较强实力，这一点从美军ＥＡＤＳＩＭ等任务级仿真系统的分析中可窥见一斑㊂国内对电磁环境建模仿真的研究热点主要集中在工程级和交战级，涉及电磁环境感知㊁电磁环境生成㊁电磁环境效应㊁电磁环境度量和电磁态势展现等方向，研究成果大多用于支撑装备研制㊁作战训练等军事应用㊂在任务级层面成果相对较少，但有交联或可转化的研究工作正在开展，. All Rights Reserved.７０㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷如东南大学毫米波国家重点实验室的复杂电磁环境与感知对抗系统㊁中国电科集团的复杂电磁环境高性能应用软件系统㊁中国电科３６所的参数化电磁环境生成软件等㊂在电子战成为现代战争主旋律的背景下，作为装备论证重要支撑手段之一，任务级仿真对战场复杂电磁环境构建的需求日益迫切，亟需形成一套科学的理论方法和技术手段，并尽早推出能够满足体系对抗条件下装备论证需求的软件产品㊂为此，本文进行一些初步的探讨，以装备论证仿真实践工程经验为依据，重点围绕面向装备论证应用的任务级仿真系统复杂电磁环境 仿什么 ㊁ 模型如何建 等问题进行分析，以期对任务级仿真系统设计与建设提供借鉴与参考㊂１㊀任务级仿真及其特点军事领域历来是建模与仿真的研究 热区 ，也是推动建模与仿真发展的最强大动力㊂实践中，不同的应用目的对建模与仿真的需求也不同，这就形成了不同类型的模型及其相应的仿真系统㊂美军国防部建模与仿真办公室，按照模型分辨率由高到低的顺序把军事领域的建模与仿真分为工程㊁交战㊁任务㊁战役四个层级㊂其中，任务级仿真主要描述一方武器装备系统遂行特定作战任务，另一方武器装备系统实施防御和反击的作战过程㊂该类仿真一直是军方关注的重点㊂目前美军有大量的任务级仿真系统，如扩展防空仿真系统ＥＡＤＳＩＭ㊁兵力结构效能仿真系统４ＡＣＥＳ㊁柔性分析建模与训练系统ＦＬＡＭＥＳ等㊂与其他层次仿真相比，该类仿真具有四个显著特征：一是仿真规模聚焦于作战任务力量编组㊂任务级仿真是对完成某一特定类型作战任务的作战力量编组及其完成任务过程进行的仿真，仿真对象针对的是构成作战力量编组的武器平台或武器系统以及战斗员形成的有机整体，不仅包括单个武器平台及其武器系统，还包括指挥机构及其战斗员的决策，系统实体模型以能反映实体功能的低分辨率聚合体为主，同时包涵大量装备实体模型和指挥决策模型㊂二是建模重点聚焦任务流程与装备系统间对抗㊂任务级仿真的实质是对执行某一特定任务的多兵种或多武器平台进行的建模与仿真㊂模型描述重点是作战任务流程，各种武器装备系统之间的指挥㊁控制㊁通信和情报关系，以及武器装备系统间的作用影响，而不是单个装备系统内部机理的描述㊂通常情况下，单个装备系统战术技术性能及作战效能是依靠工程级㊁交战级等下级系统提供输入来解决㊂三是仿真输出聚焦于作战任务完成率㊂模型描述内容及其粒度决定了仿真系统的输出㊂任务级仿真模型特点决定了系统的输出是作战任务力量编组完成作战任务的程度，也就是任务装备体系的任务效能，具体包括损失比率㊁交战概率㊁某项任务完成率等可反映装备体系执行任务能力的综合性效能指标㊂四是实验应用定位于任务装备体系评估验证㊂在装备论证领域，任务级仿真系统主要适用于任务装备体系效能仿真评估及体系结构分析验证两类问题研究㊂在武器装备体系论证中，可以基于仿真结果对以任务为主线各种装备结构形成的装备体系执行任务能力进行仿真评估，提供多武器平台对抗效果层面的体系效能指标，支撑任务装备体系作战能力需求分析评估，同时也可支撑基于任务的装备体系结构组成㊁不同装备系统之间的信息关系的验证分析㊂２㊀复杂电磁环境建模需求分析２ １㊀任务级仿真电磁环境建模目的面向装备论证的任务级仿真实验，一般要针对需要解决的装备论证问题，构建模型体系㊂电磁环境作为影响以电磁频谱为纽带的信息化装备作战效能的显著因素，需要纳入其模型体系㊂通过构建复杂电磁环境，模拟武器装备电磁环境效应，进而反映到任务装备体系的任务效能上，是任务级仿真电磁环境建模的基本目的㊂也就是说，任务级仿真并不是为了战场电磁环境评估，不需要全面反映电磁环境本身的特性特征和复杂性度量指标，而仅仅是武器装备效能模拟的必要条件㊂因此，任务级仿真电磁环境建模对象是能够对任务装备体系作战效能产生显著影响的武器装备复杂电磁环境效应㊂为此，一种相对简单且常用的做法是，根据战场态势，设计复杂电磁环境判断条件，直接调整武器作战效能，并不对电磁环境过多着墨㊂但这种方法通常适用于作战计划推演，当面向装备论证应用时，无法真实反映武器装备的复杂电磁环境效应㊂战场电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系如图１所示㊂辐射源发射电磁信号，经过传播环境，在接收机产生电磁环境效应，包括软杀伤导致装备效能降低和硬杀伤导致装备物理毁伤㊂两种效应都可能导致装备体系的任务效能下降㊂电磁信号特性和电磁传播环境影响都十分复杂，需要对哪些进行建模，如何建模，应以装备电磁环境效应为牵引展开分析㊂硬杀伤作为一类特殊的电磁环境效应，可按照毁伤模型进行建模，在此不展开讨论㊂本文仅针对软杀伤电磁环境效应，以雷达对抗为例，分析复杂电磁环境建模要素㊂分析方法可描述为：首先基于作战力量编组和作战流程，分析能够影响作战任务完成率的雷达指标；然后根据装备系. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真７１㊀图１㊀电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系统之间的对抗关系，分析影响雷达指标的电磁环境要素；最后着眼任务装备体系评估验证建立雷达装备电磁环境模型体系㊂２ ２㊀雷达电磁环境效应指标以防空作战行动侦察预警环节为例，防空作战任务效能指标是对敌机总的拦截概率，其中，侦察预警环节贡献指标为侦察预警系统获取目标情报的概率㊂侦察预警系统主要包括地面警戒雷达网㊁空中预警机及情报通信系统㊂雷达系统的贡献指标为目标发现概率㊂雷达干扰对侦察预警环节的影响主要针对各种警戒㊁预警雷达实施干扰，以降低雷达发现概率㊁推迟雷达预警时间，实质是压制雷达作用距离㊂因此，侦察预警环节首先需要模拟计算的雷达效能指标是雷达作用距离，在此基础上计算雷达或雷达网的目标发现概率㊁暴露区㊁预警时间，及其对任务完成率的贡献㊂防空作战其他环节和空中进攻任务各环节指标分析见表１㊂表１㊀雷达贡献指标分析作战任务效能指标任务环节雷达贡献指标建模要素防空作战拦截能力空中进攻突击能力侦察预警防空警戒雷达㊁预警机对目标的发现能力拦截引导目标指示雷达／炮瞄雷达／制导雷达对目标的测量精度空中截击机载火控雷达对目标的搜索和跟踪能力突防阶段机载火控雷达对目标的搜索和跟踪能力突击阶段轰炸瞄准雷达／导弹制导雷达对目标的测量精度雷达威力范围雷达覆盖范围雷达分辨力雷达测量精度多目标能力抗干扰能力㊀㊀㊀建模要素中，受电磁环境影响显著的是雷达威力范围㊁测量精度和抗干扰能力三项指标㊂其中，雷达探测精度，如果考虑装备参数㊁技术体制和电磁环境的综合影响，模型十分复杂，很难保证解析结果㊂可直接使用几种典型随机分布模型描述雷达探测精度，如正态分布㊁对数正态分布㊁指数分布㊁常数分布㊁均匀分布等，由用户选择和配置参数㊂雷达威力范围和抗干扰能力，可通过干扰条件下的雷达作用距离来描述，这是任务级仿真雷达系统建模的主要内容㊂２ ３㊀雷达电磁环境建模要素从雷达作战流程来看，与电磁环境紧密相关的环节为目标探测和目标攻击，雷达类型主要有早期预警雷达㊁防空警戒雷达㊁空中预警雷达㊁机载火控雷达㊁雷达导引头等㊂为使上述装备作战效能降到最低，敌我双方展开激烈的电子对抗活动㊂电子对抗装备分为三类：电子支援措施ＥＳＭ㊁电子干扰ＥＣＭ和电子对抗反措施ＥＣＣＭ㊂ＥＳＭ主要目的是战术侦测，即获取敌方电子装备的战术情报，主要指敌方电磁辐射源信息及分布情况，用于支持自卫干扰和支援干扰等战术行动㊂ＥＳＭ典型装备包括雷达告警㊁红外告警㊁激光告警㊁电子支援㊁通信支援等㊂ＥＣＭ主要目的是最大程度降低敌方电子装备的作战能力，作战对象包括搜索雷达㊁跟踪雷达㊁红外探测系统㊁激光探测系统和通信系统等㊂ＥＣＭ典型手段包括噪声干扰㊁欺骗干扰㊁箔条干扰㊁投掷式诱饵㊁通信干扰㊁红外干扰㊁激光干扰㊁卫星导航干扰㊁外形隐身等㊂ＥＣＣＭ目的是尽可能降低或消除敌方有意实施的电子干扰，典型系统包括搜索雷达反干扰㊁跟踪雷达反干扰㊁红外反干扰和通信反干扰等㊂频繁的电子对抗活动作用于环境，导致电磁环境十分复杂，反过来影响处于复杂环境中的武器装备㊂根据作战力量编组构成㊁装备之间的对抗关系和装备与环境之间的交互关系，影响雷达作用距离的电磁环境要素可分为三类：雷达干扰㊁传播损耗和目标特性，数学模型由雷达方程和干扰方程描述，要素分析见表２㊂压制干扰和欺骗干扰是构成战场复杂电磁环境的主要因素，需要对各种干扰辐射样式重点建模㊂压制干扰包括瞄准干扰㊁阻塞干扰㊁多频干扰㊁扫频干扰㊁箔条走廊等，欺骗干扰包括距离欺骗㊁速度欺骗㊁角度欺. All Rights Reserved.７２㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷表２㊀雷达电磁环境建模要素分析电磁环境要素重要性模拟方法模型粒度雷达干扰人为干扰压制干扰重要模型时㊁空㊁频㊁能欺骗干扰重要模型时㊁空㊁能民用干扰一般数据库空㊁能杂波地杂波中等模型空㊁频㊁能海杂波中等模型空㊁频㊁能气象杂波一般模型空㊁频㊁能环境噪声重要参数能传播损耗自由传输损耗中等公式空㊁频㊁能大气吸收损耗中等数据库空㊁频㊁能多径传输损耗一般模型空㊁频㊁能地物绕射损耗一般模型空㊁频㊁能目标特性目标雷达截面积重要数据库空㊁频㊁极化目标起伏特性中等模型㊀骗㊁箔条弹㊁多假目标㊁诱饵等㊂在任务级仿真中，应根据作战力量编组的武器装备和作战想定针对性建模和采集数据，通过干扰方程反映干扰样式㊁干扰距离㊁干扰强度等对目标雷达探测跟踪性能的影响㊂因此，干扰信号的模型粒度需要涉及时间㊁空间㊁频率㊁能量等特性㊂欺骗干扰一般可假设频率㊁波形与目标信号相同，因此，只需要对干扰时间㊁空间㊁能量特性建模㊂民用干扰与战场态势无关，且非主要影响因素，可建立基础数据库供调用㊂地杂波和海杂波对地面雷达和机载下视雷达影响较大，可根据实际精度需求和条件建设能力适当建模㊂任务级仿真中，建议采用杂波关系模型，通过描述由实验数据拟合σ０与俯仰角㊁极化㊁频率㊁环境参数等物理量的依赖关系进行建模㊂如有气象条件，也可对气象杂波建模，但均不应过于复杂㊂环境噪声与频段和空间位置有关，由经验数据描述，不需要建模㊂传播损耗中自由传输损耗和大气吸收损耗为主要因素，自由传输损耗指自由空间传播能量损耗，仅与距离和频率有关，可公式计算；大气吸收损耗对于传播距离较远或信号载频较高的情况影响较大，可通过建立大气吸收损耗数据库，使用插值方法计算以电磁波频率㊁路径角度㊁传播距离为变量的损耗值㊂如ＥＡＤＳＩＭ采用的ＡＬＡＲＭ３．０（ＡｄｖａｎｃｅｄＬｏｗＡｌｔｉｔｕｄｅＲａ⁃ｄａｒＭｏｄｅｌ，先进低海拔雷达模型）中的ＡＴＴＥＮ模型㊂多径传输损耗和地物绕射损耗在超短波和微波频段，主要考虑地表反射引起的多路径效应㊁地表绕射损耗和刃峰绕射损耗，可根据实际条件适当建模，针对任务级仿真应用特点，建议选择大尺度确定性模型，如ＦｒｅｅＳｐａｃｅ㊁ＳＥＫＥ㊁ＴＩＲＥＭ㊁Ｌｏｎｇｌｅｙ⁃Ｒｉｃｅ㊁Ｄｕｒｋｉｎ等㊂目标ＲＣＳ是计算回波功率的重要参数，在精度要求不高，缺乏数据来源的情况下，可使用平均值表示，但还应尽量考虑频段㊁极化㊁角度等因素影响，建立相对合理的数据库㊂在条件允许的情况下，还可考虑对其起伏特性适当建模㊂典型起伏目标特性统计模型有χ２分布模型㊁Ｓｗｅｒｌｉｎｇ模型㊁莱斯分布模型和对数正态分布模型等㊂３㊀复杂电磁环境仿真模型体系３ １㊀模型体系结构为支撑任务装备体系评估验证，除上述电磁环境建模要素外，还需要构建装备作战效能㊁电磁空间态势和基础支撑等相关模型，共同模拟复杂电磁环境对武器装备作战效能的影响㊂模型体系涵盖电磁环境信号生成㊁电波传播㊁信号检测㊁态势分析等环节，如图２㊂基础电磁环境，负责模拟以电子战装备为主要辐射源的战场复杂电磁环境，包括干扰辐射控制㊁电磁传播计算㊁地海杂波计算三个部分，涉及信号侦察㊁干扰引导㊁干扰发射㊁电波传播㊁目标特性㊁地海杂波等６类模型；干扰辐射控制决定干扰信号的时域㊁空域㊁频域和能域特性㊂时域由开关机模型控制㊂空域控制包括天线扫描和波束分配模拟㊂频域控制指信号频率控制模型，需要对频率控制规律进行建模，或对其抗干扰效果直接建模；能域控制包括天线方向图和功率分配㊂电子干扰装备的信号辐射控制与战场实时情报有关，选定某目标进行干扰前，需要目标情报支持㊂因此，需要模拟信号侦察和干扰引导㊂信号侦察用于模拟ＥＳＭ和ＲＷＲ对目标雷达信号的接收计算和参数获取；干扰引导用于根据信号侦察结果㊁目标优先级㊁重点区域等，引导干扰机生成干扰方式和干扰样式㊂在此基础上，雷达干扰机进行时域㊁空域㊁频域和能域的干扰资源分配模拟㊂. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真７３㊀图２㊀任务级仿真复杂电磁环境模型体系框架装备作战效能，负责计算复杂电磁环境下武器装备作战效能及其对任务效能的影响，包括信号辐射控制㊁信号接收检测㊁作战效能计算三个部分，涵盖信号控制㊁探测发射㊁接收检测㊁抗干扰处理㊁装备效能指标㊁任务效能指标等６类模型；雷达辐射控制与干扰辐射控制在时空频能域的建模要素大体相同，但除天线方向图外，其他模型一般不能通用㊂信号检测的基本模型是信噪比功率级模型，基本要素是目标信号和系统噪声，还需要考虑人为干扰㊁传播损耗㊁杂波干扰和抗干扰体制等影响㊂目标检出可考虑确定性和概率性两种方法，前者使用信噪比门限判断，后者结合虚警概率，计算发现概率，通过随机抽样判断㊂作战效能计算分为装备作战效能和作战任务效能两个层面指标，需要根据实验目的具体设计㊂电磁空间态势，负责度量和展现武器装备的局部电磁态势和电子对抗关系，支撑装备效能和任务效能分析与评估，主要包括局部电磁态势㊁电子对抗态势和电磁态势展现三个方面，属于扩展模型部分㊂局部电磁态势描述指定武器装备在任意时间点所面临的电磁态势，包括所有干扰的来源㊁类型㊁效果㊁概率等属性，为装备作战效能分析和评估提供基础和依据；电子对抗态势指某一时间点或时间段用频装备之间㊁战术子网之间的电子对抗态势，为任务效能分析和评估提供基础和依据；电磁态势展现指对电磁域战场态势进行可视化描述，辅助实验分析㊂电磁空间态势模型是根据任务级仿真实验一般需求提出的，是否需要支持更多的态势分析功能需要根据具体实验任务而定㊂另外，上述模型需要地形㊁大气㊁海况等环境模型，及任务规划㊁战场规则等其他基础模型支撑㊂３ ２㊀模型交互关系各模型要素之间的关系如图３㊂用频装备和电子干扰设备构成战场电磁环境的主要辐射源，其中，电子干扰需要信号侦察模型和干扰引导模型支撑㊂电磁传播计算模型根据辐射源辐射的信号，生成接收天线所处电磁环境㊂接收机经过信号检测，一方面计算典型装备和作战任务的电磁环境效应；另一方面可作为电磁态势描述和展现的输入㊂另外，信号接收检测需要考虑接收机的抗干扰能力和目标特性㊂通过干扰和抗干扰博弈条件下的信号检测计算，确定受到的电磁环境影响，计算装备作战效能和作战任务效能㊂图３㊀任务级仿真复杂电磁环境模型要素交互关系. All Rights Reserved.７４㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷㊀㊀需要指出，接收天线所处的电磁环境，不仅包括敌方电子干扰㊁地海杂波㊁地物回波，还可能包括不同类型装备频谱重叠的电磁信号，甚至是己方电磁信号等㊂电磁传播计算模型除进行各种传播损耗计算，还需要根据战场上接收机时空频等特性，过滤所有战场辐射源信号，对其可能产生影响的信号进行合成计算，输出局部电磁信号环境㊂合成计算有两种方式：功率叠加和场强合成㊂功率叠加方式直接将接收机前段各种干扰信号功率相加，忽略各信号之间的相位差别㊂功率叠加方式是目前绝大多数体系级分析论证仿真系统采取的方法，计算效率高；场强合成方式先根据接收机前段各干扰信号场强和相位计算总电场强度，再由合成电场求出接收功率㊂由于战场上各干扰信号之间一般不相关，场强合成方式与功率叠加方式结果近似等价㊂考虑到体系作战仿真系统超实时仿真需求，建议采用功率叠加方式㊂４㊀结束语本文初步探讨了面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模问题，以雷达对抗为例，提出相应的建模要素㊁模型方法㊁模型体系和交互关系㊂研究结论已应用于相关仿真系统设计和建设，初步表明了其科学性和合理性㊂本文希望在任务级仿真复杂电磁环境 仿什么，怎么仿 的问题研究上提供一点借鉴和参考，但限于篇幅和笔者水平，更多工程问题尚未涉及，例如：大尺度场景辐射传播效应模拟㊁大规模实体电磁辐射影响交互模拟㊁电磁环境模拟运算与作战效能仿真同步同效等，需要根据系统建设实际逐一研究解决㊂参考文献：［１］㊀李修和，等．战场电磁环境建模与仿真［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１４．［２］㊀管清波，等．战场环境的抽象化模型设计与仿真［Ｊ］．系统仿真技术，２００９，５（４）：１１９⁃２２５．［３］㊀ＡｎｄｒｅａｓＴｏｌｋ．作战建模与分布式仿真的工程原理［Ｍ］．郭齐胜等译，北京：国防工业出版社，２０１６．［４］㊀王国玉，等．雷达电子战系统数学仿真与评估［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００４．［５］㊀ＦｉｌｉｐｐｏＮｅｒｉ．电子防御系统概论［Ｍ］．第２版．北京：电子工业出版社，２０１４．［６］㊀聂皞，等．电子信息系统复杂电磁环境效应［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１３．［７］㊀周倜．海战场电磁态势生成若干关键技术研究［Ｄ］．哈尔滨工程大学，２０１３．. All Rights Reserved.。
Vsim-专业电磁粒子仿真软件
目
录
第一课： VSim 基础与几何模型 ............................................................................................................. 3 1.1 VSim 基本概念 ............................................................................................................................. 3 1.2 预处理和变量定义 ....................................................................................................................... 4 1.3 全局参数和基础对象 ................................................................................................................... 6 1.4 几何建模 ....................................................................................................................................... 7 1.5 电磁场建模 ....................................................................................................
仿真系统技术方案
仿真系统技术方案引言仿真系统是一种通过计算机模拟和重现真实场景的技术，可以用于验证设计方案的可行性、优化系统性能以及培训人员技能。
随着计算机技术的不断发展和性能的提升，仿真系统在各个领域都得到了广泛应用。
本文将从技术方案的角度，介绍仿真系统的实现过程、技术要点以及相关应用。
技术方案概述在实现一个仿真系统时，需要考虑以下几个方面的技术要点：1.建模和数据采集：仿真系统的功能依赖于准确的建模和数据采集。
建模可以使用3D建模软件，如Blender和3ds Max来创建虚拟场景。
数据采集可以通过传感器和设备来获取真实场景中的参数，如温度、湿度、速度等。
2.物理引擎：仿真系统需要模拟真实世界中的物理效应，如重力、碰撞等。
物理引擎是实现这些效应的核心组件，常见的物理引擎有Unity的PhysX和Havok等。
3.用户交互：仿真系统需要提供友好的用户界面，让用户能够对模拟场景进行操作和控制。
用户交互可以通过鼠标、键盘、手柄等输入设备来实现，同时还可以支持虚拟现实和增强现实等交互方式。
4.仿真算法：仿真系统需要使用各种算法来模拟真实世界中的行为和效应。
例如，仿真系统可以使用机器学习算法来学习和优化系统性能，也可以使用物理模型和数值计算方法来模拟物体的运动和变形。
5.性能优化：仿真系统通常需要处理大量的数据和复杂的计算，因此性能优化是非常重要的。
可以使用并行计算和多线程技术来加速仿真过程，同时还可以进行内存管理和算法优化来提高系统的响应速度和稳定性。
技术方案实现步骤下面是一个基本的仿真系统实现步骤的示例：1.确定仿真系统的需求和目标：在开始实现之前，需要明确仿真系统的需求和目标。
根据具体应用场景和用户需求，确定需要模拟的物理效应、场景设置以及用户交互方式等。
2.进行场景建模和数据采集：使用3D建模软件创建虚拟场景，并导入真实场景中的参数和数据。
可以通过传感器和设备来采集真实场景中的数据，比如温度、湿度等。
3.选择物理引擎和仿真算法：根据仿真系统的需求，选择适合的物理引擎和仿真算法。
基于APM模型的电磁波三维可视化研究与实现
基于APM模型的电磁波三维可视化研究与实现
王春雨;田斌;冯超
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2014(034)004
【摘要】电磁环境可视化是战场可视化的关键内容,针对电磁环境复杂性的特点和目前电磁环境可视化研究多局限于二维平面且不能表现等值线、等值面内详细情况等问题,论文对于固定频率的电磁波,利用了APM(Advanced Propagation Model)模型计算出电磁环境垂直剖面上的基础数据,利用旋转把它扩展到三维数据场,然后在Matlab中利用三维散点图实现电磁数据场的立体三维可视化,同时也实现了等值面绘制,把电磁波的内部和边界很形象地表现出来,更加全面地展现了电磁环境.【总页数】3页(P122-124)
【作者】王春雨;田斌;冯超
【作者单位】海军工程大学电子工程学院海洋电磁环境研究所武汉430033;海军工程大学电子工程学院海洋电磁环境研究所武汉430033;武汉军械士官学校武汉430075
【正文语种】中文
【中图分类】TM15
【相关文献】
1.基于OpenGL的铁路轨枕模型的三维可视化研究与实现 [J], 杨艳华;杨维芳;张志华
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图 1-1 复杂电磁环境场景构建
1.1 系统组成
VREM E3Xpert 具有战场复杂电磁环境的建模与仿真能力，以高精度的地理信息 系统（GIS）为基础，融入强大的数据库引擎，能够结合武器平台用装备的信息、设备 参数、地形地貌等基础资源库，使用多种功能强大的传播模型进行计算，完成频谱规 划与管理、无线通信链路干扰预测、雷达对抗模拟、半实物仿真测试等功能。 VREM E3Xpert 主要由想定模块、基础资源库、电磁计算引擎、性能计算及评估 模块以及分布式架构模块组成，软件组成框图如下：
功能应用 ............................................................................................................................... 6 2.1 2.2 2.3 2.4 频谱管理......................................................................................................................... 6 无线通信链路预测........................................................................................................... 7 雷达对抗模拟.................................................................................................................. 8 半实物仿真测试 .............................................................................................................. 9
4
功能特点 ............................................................................................................................. 20 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 全方位的战场态势和复杂电磁环境效应展示 .................................................................. 20 丰富的模型数据库......................................................................................................... 20 强大的电波传播仿真计算引擎 ....................................................................................... 20 逼真的海场景效果......................................................................................................... 21 定制化开发及系统集成能力........................................................................................... 21
VREM E3Xpert 战场复杂电磁环境 仿真解决方案
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目录
1 方案概述 ............................................................................................................................... 1 1.1 1.2 2 系统组成......................................................................................................................... 2 功能模块......................................................................................................................... 3
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关于未尔 ............................................................................................................................. 22
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部队编成设定
ITU_P.452模型 ITU_P.525模型 ITU_P.526模型 ITU_P.528模型 ITU_P.618模型 ITU_P.681模型 ITU_P.682模型
第复杂电磁环境仿真解决方案
“复杂电磁环境”，通过动画、图形、分析报告等可视化方法展现出来，具有可控、 无破坏、安全、可重复、高效等优点。 VREM E3Xpert 是对战场电磁辐射源、空间电波传播、电磁信号特征在系统层次上 的定量分析和综合集成，不仅可以仿真各类新型武器装备系统在某一特定电子干扰环 境中的单一对抗特性，而且可以仿真它与多种干扰的综合对抗，上升到系统对抗甚至 体系对抗的范畴，为武器装备的论证、设计、分析、优化、用频管理规划、对抗推演、 战术战法的效能评估等都具有重要的指导意义。
3
模块介绍 ............................................................................................................................. 12 3.1 基础资源库 ................................................................................................................... 12 3.2 想定模块....................................................................................................................... 14 3.3 电磁计算引擎................................................................................................................ 15 3.3.1 基础电波传播与预测仿真器 .................................................................................... 15 3.3.2 高级电波传播与预测仿真器 .................................................................................... 16 3.3.3 目标 RCS 及散射中心求解器 .................................................................................. 17 3.3.4 天线方向图求解器 .................................................................................................. 17 3.4 性能计算及评估模块 ..................................................................................................... 17 3.5 分布式架构模块 ............................................................................................................ 18 3.5.1 主控平台 ................................................................................................................ 18 3.5.2 RTI ........................................................................................................................ 19
1 方案概述
在现代战争中，围绕电磁频谱的控制和利用而形成的制电磁权，已经成为作战双方 激烈争夺的新的战争“制高点”。而随着社会和军队信息化程度的不断提高，现代战争条 件下，信息化战场上的各型电子装备种类和型号也日益繁杂，情报侦察、指挥通信、 导航定位、电子对抗、武器控制、气象水文、民用通信、广播等十几个种类，数千个 型号，辐射源数量多，信号密度大，波形复杂多变，不同的辐射源在越来越宽的工作 频段范围上重叠交叉，以及敌对双方对电磁资源的争夺与破坏，都导致战场空间的电 磁环境空前复杂。 充分认清和了解复杂电磁环境对作战的影响，合理运用己方的电子信息武器，构建 有利于己而不利于敌的复杂电磁环境，是夺取制电磁权乃至夺取战争主动权的前提和 基础。因此大力开展战场复杂电磁环境研究，研究战场电磁环境态势变化的规律，分 析复杂电磁环境对战斗力的影响，评估其对各型武器装备效能的影响，研究提高信息 化战场上对复杂电磁环境适应能力和控制能力的对策，演练复杂电磁环境下作战的各 种战术体系是当前推动我军信息化建设，提升我军军力的重大研究方向。 通过计算机进行战场复杂电磁环境的数字化建模和仿真，无疑是开展复杂电磁环境 研究消费比最高的途径。首先，数字化建模不需要选择复杂的外场实验场景和配置众 多的实物设备，就能逼真的模拟各种复杂电磁信号环境；其次，计算机仿真能够避免 外场试验周期长，试验费用高，受气候与环境等因素影响的限制，具有仿真场景可重 复和环境参数可动态修改等优点；此外，通过计算机仿真还可以通过对战场上各种电 磁信号的类型、属性和分布情况进行分析和解算，用图形、动画、场景回放以及分析 报告等多种可视化方法将电磁态势表现出来，为深入分析战场电磁环境态势变化的规 律，评估各型武器装备的实战效能提供，以及战术战法验证提供多种数据支撑。 VREM E3Xpert 复杂电磁环境仿真计算平台，具备可扩展的分布式仿真架构，可以 对作战区域内所有电磁活动和现象以及造成的态势进行模拟，仿真战场地理、气象环 境条件下各型电子信息系统的电磁辐射、电磁干扰、电磁防护和电子攻击过程，分析 武器装备在各种复杂电磁环境下的电磁环境效应，解决雷达、通信、侦察等电子信息 系统和各型武器装备在现代信息化战场中的数字化虚拟仿真，将不可见的第五维战场