面向想定复杂环境的电磁波信号传输模块开发
发布时间：2021-09-07 11:55
电磁波是战场信息获取、传输、使用以及对抗的重要媒介和最佳载体,但复杂的战场环境会对电磁波的传输产生很大影响。由于真实环境构建难度较大,因此需要构建虚拟环境进行虚拟试验。虚拟试验相较于传统试验方式,试验成本更低且试验周期较短。因此本课题目的是在课题组自研H-JTP的虚拟环境平台基础上开发电磁波信号传输模块,旨在为虚拟试验提供可信赖的电磁波信号传输效应计算服务能力,支持试验所想定的复杂大气环境中的电磁波信号传输,促进复杂环境条件下的装备联合试验。首先,本文对复杂环境下电磁波传输效应计算的关键技术进行研究:提出了复杂环境下电磁波传输效应计算关键技术的总体思路;研究了不同介质参数对电磁波信号传输造成的影响;研究了基于S3DRG三维区域生长算法与AABB包围盒表示法的复杂环境分块量化表示方法,将试验空间中大范围的复杂传输环境分解为若干块均匀环境介质;在此基础上,研究了信号传输路径与分解得到的均匀环境边界交点识别方法,将复杂介质中的完整传输路径分割成若干单一介质中的子传输路径;提出了一种多核并行与多节点分布相结合的高性能传输效应计算服务方法,以提高复杂环境中电磁波传输效应的计算效率。其次,在关键技...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介质分布不均匀场景示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文27采用基于信号产生节点的配置策略时，将会在节点1上布置传输效应计算模块1、在节点i上布置传输效应计算模块2、在节点j上布置传输效应计算模块3。其中，传输效应计算模块1负责对空警戒雷达发出的电磁波信号和空中目标3反射的电磁波信号进行传输计算；传输效应计算模块2负责对空中目标1反射的电磁波信号进行传输计算；传输效应计算模块3负责对空中目标2反射的电磁波信号进行传输计算。2.4.2基于区块服务的配置策略由于计算机性能的限制，试验场的逻辑空间范围具有局限性，所以试验前需要根据试验场景制定该次试验的空间范围，通过想定方案构造一个有限空间大孝范围确定的试验空间，被试品、目标、环境分布于该试验空间内，从而形成一个虚拟逻辑试验空间[42]。把试验空间可按区块划分，参与试验的信号源实体以其所处空间位置分布于相应区块，实体所产生的信号可以看作为该实体所处区块空间所产生的信号。如图2-14，信号源1位于区块1，雷达2位于区块4，它们产生的信号可分别看作为区块1和区块4产生的信号。图2-14信号产生区域示意图信号对象模型中包含信号发出的位置信息，通过该信息可以获取该信号发生的区块。在构造试验系统时，根据试验具体情况合理划分区块，按照可能产生信号的区块数量配置多个传输效应计算模块，并将其设置为按照信号发出区块进行过滤的方式，对按照类别订购过来的所有信号进行过滤，从而只为某个特定区域服务。多个传输效应节点分布式计算服务，为整个试验系统提供高效的环境效应
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文36TransCalculation+caseOutputWrite(intcaseIndex):bool+caseOutputClear(intcaseIndex):void+caseCreate(unsignedintcount,intcloneIndex):int+caseDelete(unsignedintcount,intcaseIndex):int+caseInput(intcaseIndex):Input*+caseValidate(intcaseIndex):bool+executeCase(intcaseIndex):bool+execute():bool+caseStatus(intcaseIndex):Status*+caseOutput(intcaseIndex):Output*输入接口运行接口输出接口图3-4主要接口函数示意图3.4基于MODTRANAPI的电磁波信号传输模块化设计3.4.1MODTRAN简介MODTRAN(ModerateResolutionTransmission)是一个中分辨率大气辐射传输模型，主要用于计算大气背景辐射、大气透过率。MODTRAN的软件架构、主要功能及应用如图3-5所示。目前软件最新版本为MODTRAN6，主要具有以下优势：图3-5MODTRAN软件架构及功能示意图1）具备友好的软件GUI(图形用户界面)，使得普通用户也能够高效地使用MODTRAN。2）提供了通用API(应用程序编程接口)，定义了外部应用程序和工具箱与MODTRAN通信的方式。MODTRAN主要使用Fortran语言进行开发，API接口搭建了Fortran语言与C++、Python等其他编程语言之间的桥梁，有助于将
【参考文献】：
期刊论文
[1]瑞利光学厚度模型的适用性讨论与条件性构建[J]. 梁继,王建,谭俊磊,李红星,刘艳,夏诗婷. 遥感学报. 2019(03)
[2]蒙特卡罗方法模拟水云对偏振激光雷达的多次散射去极化[J]. 孙贤明,肖赛,万隆,王海华,申晋. 中国激光. 2015(11)
[3]雾环境下非视距大气散射传输特性研究[J]. 林勇,徐智勇,汪井源,宋超,王荣,陈亦望. 光学学报. 2013(09)
[4]太赫兹电磁波大气吸收衰减逐线积分计算[J]. 李瀚宇,董志伟,周海京,周逊. 强激光与粒子束. 2013(06)
[5]不同版本HITRAN数据库对高层大气辐射传输影响特性分析[J]. 戴聪明,魏合理,胡顺星. 光学学报. 2013(05)
[6]用k分布法计算气体辐射特性的进展[J]. 尹雪梅,闫立强,吴学红. 中国科技信息. 2012(07)
[7]《标准大气与参考大气模型应用指南》介绍[J]. 张小达,张鹏,李小龙. 航天标准化. 2010(03)
[8]烟尘中电磁波传输特性的Monte Carlo模拟[J]. 黄朝军,刘亚锋,吴振森,孙彦清,龙姝明. 物理学报. 2009(04)
[9]复杂地形环境中电磁波多径传输建模与仿真[J]. 苏玉瑞,吴彦鸿,刘鹏军,王立冬,尹照武. 舰船电子工程. 2009(01)
[10]LBLRTM从工作站到PC机的移植[J]. 陈秀红,魏合理. 大气与环境光学学报. 2007(02)
硕士论文
[1]联合试验平台虚拟综合自然环境架构研究[D]. 董弘健.哈尔滨工业大学 2019
[2]虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务技术研究[D]. 李世杰.哈尔滨工业大学 2019
[3]虚拟试验场光电信号传输效应服务软件设计[D]. 张宗正.哈尔滨工业大学 2017
[4]军事极端环境模拟技术与设施发展趋势及建设策略[D]. 王晓明.中国人民解放军军事医学科学院 2017
[5]基于微物理特性的机载气象雷达极化数据仿真[D]. 刘夏.中国民航大学 2016
[6]基于信息化体系结构的雷达制导导弹虚拟试验系统开发[D]. 苏文圣.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于OpenMP的多核多线程负载均衡调度策略研究[D]. 李滋田.西安工业大学 2014
[8]试验训练体系结构大气环境资源开发[D]. 闫芳.哈尔滨工业大学 2012
[9]SETE系统中可见光图像仿真算法研究[D]. 王更科.河南大学 2011
[10]大气辐射传输模式的比较及其应用[D]. 卢鹏.中国气象科学研究院 2009
本文编号：3389502
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介质分布不均匀场景示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文27采用基于信号产生节点的配置策略时，将会在节点1上布置传输效应计算模块1、在节点i上布置传输效应计算模块2、在节点j上布置传输效应计算模块3。其中，传输效应计算模块1负责对空警戒雷达发出的电磁波信号和空中目标3反射的电磁波信号进行传输计算；传输效应计算模块2负责对空中目标1反射的电磁波信号进行传输计算；传输效应计算模块3负责对空中目标2反射的电磁波信号进行传输计算。2.4.2基于区块服务的配置策略由于计算机性能的限制，试验场的逻辑空间范围具有局限性，所以试验前需要根据试验场景制定该次试验的空间范围，通过想定方案构造一个有限空间大孝范围确定的试验空间，被试品、目标、环境分布于该试验空间内，从而形成一个虚拟逻辑试验空间[42]。把试验空间可按区块划分，参与试验的信号源实体以其所处空间位置分布于相应区块，实体所产生的信号可以看作为该实体所处区块空间所产生的信号。如图2-14，信号源1位于区块1，雷达2位于区块4，它们产生的信号可分别看作为区块1和区块4产生的信号。图2-14信号产生区域示意图信号对象模型中包含信号发出的位置信息，通过该信息可以获取该信号发生的区块。在构造试验系统时，根据试验具体情况合理划分区块，按照可能产生信号的区块数量配置多个传输效应计算模块，并将其设置为按照信号发出区块进行过滤的方式，对按照类别订购过来的所有信号进行过滤，从而只为某个特定区域服务。多个传输效应节点分布式计算服务，为整个试验系统提供高效的环境效应
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文36TransCalculation+caseOutputWrite(intcaseIndex):bool+caseOutputClear(intcaseIndex):void+caseCreate(unsignedintcount,intcloneIndex):int+caseDelete(unsignedintcount,intcaseIndex):int+caseInput(intcaseIndex):Input*+caseValidate(intcaseIndex):bool+executeCase(intcaseIndex):bool+execute():bool+caseStatus(intcaseIndex):Status*+caseOutput(intcaseIndex):Output*输入接口运行接口输出接口图3-4主要接口函数示意图3.4基于MODTRANAPI的电磁波信号传输模块化设计3.4.1MODTRAN简介MODTRAN(ModerateResolutionTransmission)是一个中分辨率大气辐射传输模型，主要用于计算大气背景辐射、大气透过率。MODTRAN的软件架构、主要功能及应用如图3-5所示。目前软件最新版本为MODTRAN6，主要具有以下优势：图3-5MODTRAN软件架构及功能示意图1）具备友好的软件GUI(图形用户界面)，使得普通用户也能够高效地使用MODTRAN。2）提供了通用API(应用程序编程接口)，定义了外部应用程序和工具箱与MODTRAN通信的方式。MODTRAN主要使用Fortran语言进行开发，API接口搭建了Fortran语言与C++、Python等其他编程语言之间的桥梁，有助于将
【参考文献】：
期刊论文
[1]瑞利光学厚度模型的适用性讨论与条件性构建[J]. 梁继,王建,谭俊磊,李红星,刘艳,夏诗婷. 遥感学报. 2019(03)
[2]蒙特卡罗方法模拟水云对偏振激光雷达的多次散射去极化[J]. 孙贤明,肖赛,万隆,王海华,申晋. 中国激光. 2015(11)
[3]雾环境下非视距大气散射传输特性研究[J]. 林勇,徐智勇,汪井源,宋超,王荣,陈亦望. 光学学报. 2013(09)
[4]太赫兹电磁波大气吸收衰减逐线积分计算[J]. 李瀚宇,董志伟,周海京,周逊. 强激光与粒子束. 2013(06)
[5]不同版本HITRAN数据库对高层大气辐射传输影响特性分析[J]. 戴聪明,魏合理,胡顺星. 光学学报. 2013(05)
[6]用k分布法计算气体辐射特性的进展[J]. 尹雪梅,闫立强,吴学红. 中国科技信息. 2012(07)
[7]《标准大气与参考大气模型应用指南》介绍[J]. 张小达,张鹏,李小龙. 航天标准化. 2010(03)
[8]烟尘中电磁波传输特性的Monte Carlo模拟[J]. 黄朝军,刘亚锋,吴振森,孙彦清,龙姝明. 物理学报. 2009(04)
[9]复杂地形环境中电磁波多径传输建模与仿真[J]. 苏玉瑞,吴彦鸿,刘鹏军,王立冬,尹照武. 舰船电子工程. 2009(01)
[10]LBLRTM从工作站到PC机的移植[J]. 陈秀红,魏合理. 大气与环境光学学报. 2007(02)
硕士论文
[1]联合试验平台虚拟综合自然环境架构研究[D]. 董弘健.哈尔滨工业大学 2019
[2]虚拟试验光电信号大气传输效应主动计算服务技术研究[D]. 李世杰.哈尔滨工业大学 2019
[3]虚拟试验场光电信号传输效应服务软件设计[D]. 张宗正.哈尔滨工业大学 2017
[4]军事极端环境模拟技术与设施发展趋势及建设策略[D]. 王晓明.中国人民解放军军事医学科学院 2017
[5]基于微物理特性的机载气象雷达极化数据仿真[D]. 刘夏.中国民航大学 2016
[6]基于信息化体系结构的雷达制导导弹虚拟试验系统开发[D]. 苏文圣.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于OpenMP的多核多线程负载均衡调度策略研究[D]. 李滋田.西安工业大学 2014
[8]试验训练体系结构大气环境资源开发[D]. 闫芳.哈尔滨工业大学 2012
[9]SETE系统中可见光图像仿真算法研究[D]. 王更科.河南大学 2011
[10]大气辐射传输模式的比较及其应用[D]. 卢鹏.中国气象科学研究院 2009
本文编号：3389502
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