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基于C3I系统的短波通信仿真建模

作者:habao 来源: 日期:2018-11-21 7:58:58 人气:

  多年来被广泛用于、军事、气象、商业等领域,用以传送语言、文字、图像、数据等信息。尤其在军事领域,通信始终是军事指挥的重要手段之一。如今计算机技术飞速发展,数据库的提出,及仿真技术的应用,使军事指挥自动化进入一个新的阶段。短波战术平台是指挥自动化,该平台充分利用计算机技术和电子地图数据库,实现遂行通信,保障谋划、仿生拉试预决策、通信作战文书的生成。这里仅对通信仿真建模进行讨论。

  短波天波通信是以电离层为媒介的,电离层的密度随昼夜、季节、太阳活动周期和经纬度变化而变化,因此损耗与时间、季节、经纬度、地形等诸多实时变化因素有关。考虑到目前所能计算的损耗,电离层损耗可表示为

  式中,LP0是空间损耗,La是电离层吸收损耗,Ln是多跳地面反射损耗,Yp是额外系统损耗。

  在短波信号过程中,由于电波逐渐远离发射点,能量扩散的面积越来越大,从而使得接收点的场强越来越小。在计算该项损耗时,认为地球和电离层均是平面状态,反射是镜面反射,如图1所示,其中r表示天波中的射线距离:D是发射点A与接收点B 之间的大圆距离(地球表面距离),收发两端点间的地球中心夹角用a表示。

  电离层吸收损耗La分为偏移吸收和非偏移吸收,前者指反射区的吸收,后者指电离层D、E区域的吸收。一般偏移吸收损耗极小(≤1 dB),可以忽略。工程中常用以下半经验公式:

  式中(以h=100 km为例,下同),θ0是100 km高度处的电波入射角,fH是100 km高度处的平均值,单位为MHz,n是跳数,Ii是吸收系数。Ii的计算公式为:

  (2)求磁旋频率fH我国经纬度大致范围为北纬:22°~55°,东经75°~135°,查100 km处磁旋频率的世界地图可得FH的取值范围为1.2~1.5 MHz。为计算简便,定义如下:若反射点的纬度位于北纬22°~35°,fH=1.3 MHz;北纬35°~45°,fH=1.4 MHz;北纬45°~55°,fH=1.5 MHz。

  (4)求太阳天顶角xi某地某时刻的太阳天顶角是指太阳射线(光线)直射到地球经纬度上,再继续延伸到地心,与兵妹妹在机房此延伸线(即太阳直射线)与所在地理经纬度到地心的直线之间的夹角。某地的太阳天顶角的大小和该地的地理、季节、时间有关。

  (1)确定太阳直射线在地球上的经度太阳直射线 667°。太阳直射线时减,计算120°E以东时间由12时加;计算 120°E以西的经度由120°E减,计算120°E以东的经度由120°E加。如12时30分,太阳直射在:120°-30x0.25°=112. 5°E

  (2)确定太阳直射线在地球上的纬度太阳直射线°。春分和秋分这两天,太阳直射赤道,纬度为0°。夏至和冬至时太阳分别直射在北回归线°N和南回归线 247°;每小时经过的纬度是:23.5/(91.25x24)=0.01O 730 594°;每分钟经过的纬度是:23.5/(91.25x24x60)=0.000 178 843°;每秒钟经过的纬度是:23.5/(91.25x24x60x60)=0.000 002 981°。例如,如果是第2个季度,计算某天某时某分钟的太阳直射线所在的纬度,要首先计算这一天到春分的。假设某年春分为4月3日。计算4月23日 12时30分太阳直射线(分)}x0.000 178 843=5.284 810 65°N

  根据上述计算,可得出4月23日12时30分太阳直射线)确定太阳顶角由式(5)计算出太阳直射与所在的地球中心夹角即是所求的太阳顶角。

  在天波多跳模式中,损耗不仅要考虑电波二次进入电离层,还要考虑地面反射的损耗(LR)。考虑圆极化波,地面反射损耗计算式如下;

  额外系统损耗不是一个稳定的参数,它与地磁纬度、季节、本地时间、径长度都有关系。工程计算中通常用经过反复校核的统计值来估算,表1列出了额外系统损耗(YP)以反射点的本地时间为自变量的估算值。

  为测试模型可行性,选取一广州通信线 km,反射点为(110°E,31°N),h=300 km,发射信号为1个语音信号,带宽为300~3 300 Hz。仿线中可以看出,接收信号遭受损耗与预期结果一致,从而证明了该数学模型的可行性。

  系统的短波通信网进行仿真建模,其仿真结果对改进网络的性能有很大帮助,对指挥者及时作出通信保障谋划和仿生拉试预决策有一定的指导意义。但该模型还有需改善的地方,如未考虑山地绕射、多径衰落、多普勒频移等。后续工作将会对此进行改进。

  本文由来源于325棋牌 325游戏中心唯一官方网站

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