环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置及方法
【专利摘要】本发明公开了环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置及方法，信号动作序列时间表模块，辅助进行信号动作序列的预先创建、设置、验证与执行；系列信号动作应用模块，组件化应用模块，作为可独立调用执行的控制模块来完成具体电磁信号的生成并输出；异常告警处理组件模块，根据控制参数来完成错误日志或提示报警；电磁信号表征数据存储模块，存储电磁信号的属性参数；电磁信号加载总控模块，协同信号动作序列时间表模块、系列信号动作应用模块、电磁信号表征数据存储模块及异常告警处理组件模块来完成电磁信号、信号动作序列及过程异常告警的处理。电磁信号加载过程实现了全自动无人化处理，大幅度降低了电磁信号状态变化的动作处理时间。
【专利说明】
环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及环境适应性试验评估领域，尤其涉及一种电子装备环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置及方法。
【背景技术】
[0002]当今社会，随着大量电子设备的广泛使用与电磁环境的复杂多变，电磁环境适应性试验已经成为电子装备综合环境试验评估的主要工作内容。由于电磁信号的无形性、多样性、动态性与瞬时变化，场景配置灵活的电磁环境模拟系统已经成为电磁环境适应性试验的基础工具和必然选择。
[0003]在电磁环境模拟系统中，一般由主控计算机按照设定试验场景模型计算并控制仪表设备(通用任意波发生器、通用射频微波信号源、专用信号模拟器与天线转台等)产生多种电磁信号，通过注入或辐射方式传输给试验电子设备，在特定电磁场景的动态变化过程中收集受试电子设备(EUT)的工作状态与技术指标变化情况，为EUT的环境适应性分析评估提供有价值的基础数据。因而，除了对电磁环境场景的逼真度有要求外，场景的动态特性要求也很重要。尤其是当借助多种类型通用仪表设备(任意波发生器、矢量信号源等)或专用信号模拟器(雷达信号模拟器、通讯信号模拟器与威胁信号模拟器等)作为辐射源协同工作时，动态性要求已经成为制约电磁环境真实场景构建的技术瓶颈。
[0004]目前已有的电磁环境信号动态加载方法，需要专业试验技术人员，按照规定的试验流程与想定场景需求，选择执行多种动作应用程序来协调控制仪表设备资源(各通用任意波发生器、通用信号源与专用信号模拟器等)，多人协同来完成各种指定电磁信号(环境噪声杂波、无意干扰、有意干扰、主信号与专用信号)的并发控制。虽然试验过程中电磁环境实时监测、EUT受扰状态监测以及过程数据收集实现了自动化，但是仍然需要进行频繁地人工操作与信息确认控制，导致试验想定场景的可复现难度高、人工操作确认失误多、试验效率相对低下。尤为不足的是，电磁信号状态改变的动作处理时间无法保证，即使熟练操作人员也很难突破秒级控制时间精度，所模拟电磁环境信号的难以实现动态连续变化。这种电磁信号状态变化控制方法的不足无法满足部分EUT环境适应性试验时对场景电磁态势的秒级动态控制需求。
[0005]现有的系统中的加载装置，能够根据预先提供的仿真想定数据与电磁信号数据，模拟某型号电子设备在实际工作状态下面临的电磁环境，并可根据试验过程数据信息来实时调整电磁信号的能量，进而构建出定量的电磁环境信号。试验技术人员利用现有加载装置进行电磁环境信号动态加载时，需要按照规定的试验流程与想定场景需求，选择执行多种动作应用程序来协调控制仪表设备资源，多人协同来完成各种指定电磁信号的并发状态控制。虽然试验过程中电磁环境实时监测、EUT受扰状态监测以及过程数据收集实现了自动化，但是仍然需要进行频繁地人工操作与信息确认控制，导致想定场景可复现难度高、人工操作确认失误多、试验效率相对低下。尤为不足的是，电磁信号状态改变的动作处理时间无法保证，即使熟练操作人员也很难突破秒级控制时间精度，所模拟电磁环境信号的难以实现动态连续变化。因而，现有加载装置所具备的电磁信号状态变化控制能力存在不足，无法满足部分EUT对场景电磁态势的秒级动态控制需求，使得环境适应性试验评估的可信程度弱。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置及方法，电磁信号加载过程实现了自动化无人值守处理，大幅度降低了电磁信号状态变化的动作处理时间。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置，包括:
[0009]信号动作序列时间表模块，辅助进行信号动作序列的预先创建、设置、验证与执行；
[0010]系列信号动作应用模块，为组件化应用模块，作为可独立调用执行的控制模块来完成具体电磁信号的生成并输出；
[0011]异常告警处理组件模块，根据控制参数来完成错误日志或提示报警；
[0012]电磁信号表征数据存储模块，存储试验所需的电磁信号的属性参数；
[0013]电磁信号加载总控模块，协同信号动作序列时间表模块、系列信号动作应用模块、 电磁信号表征数据存储模块及异常告警处理组件模块来完成电磁信号、信号动作序列及过程异常告警的处理。
[0014]所述信号动作序列时间表模块支持浏览显示、编辑维护、预演执行与全自动执行多种工作模式。
[0015]所述异常告警处理模块可被独立调用执行，所产生错误日志自动记录到日志信息数据库；日志信息包括错误类型、日志时间与内容信息；日志信息数据库能够通过异常告警处理模块内嵌的日志信息管理器进行浏览与删除管理。
[0016]所述系列信号动作应用模块包括噪声杂波电磁信号、无意干扰电磁信号、有意干扰电磁信号、专用信号电磁信号与主信号电磁信号组件化应用模块。
[0017]所述电磁信号加载总控模块以界面友好的向导式交互方式来传递试验想定场景基本信息来协同相关模块完成电磁信号数据转换、信号动作序列状态编辑、信号动作序列执行、推演过程数据收集、过程异常告警处理与数据统计分析处理。
[0018]环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载方法，包括以下步骤:
[0019]步骤一，对电磁信号表征数据存储模块存储的电磁信号数据进行调整，调整为试验所需数据，且信号动作序列时间表模块中信号状态属性参数跟随电磁信号表征数据存储模块存储的数据进行同步更新；
[0020]步骤二，调整设置信号动作序列时间表模块内的数据，并且进入全自动执行模式， 自动进行预处理；
[0021]步骤三，系列信号动作应用模块按时间属性进行信号动作序列预处理，各个动作项依照时间属性条件进行过滤筛选，时间范围限制之外的动作项直接略过，时间范围限制之内的动作则传递动作项对应的信号动作应用信息到动作执行队列；
[0022]步骤四，判断动作执行过程是否出现异常，若出现异常错误，则通过安全队列发布异常状态信息给异常告警处理组件模块以产生错误日志与提示报警;否则，继续处理；
[0023]步骤五，判断信号动作序列时间表是否结束，若未结束，则返回到步骤三;否则，释放相关资源并结束。
[0024]所述步骤一中，电磁信号数据可调整状态参数包括电磁信号的频率、功率、调制与任意波播放选项等可表征电磁信号状态的属性参数。
[0025]所述步骤二中，时间设置方式为固定时刻、倒计时或周期间隔，时间调整精度为1 秒;时间范围限制可设置，调整精度为1分钟；允许切换到预演执行模式进行动作序列时间表的模拟执行。[0〇26] 所述步骤三中，动作执行队列按照FIF0(First In First Out，先进先出)原则进行动作项分类执行，动作项对应信号动作应用模块至少具备三种可选择的动作状态:信号输出开启、信号输出关闭与信号状态设置;单个动作项的执行响应时间满足秒级控制时间精度要求，各个动作项之间不存在临界资源访问冲突的现象。[〇〇27]本发明的有益效果:[〇〇28]电磁信号加载过程实现了自动化无人值守处理，大幅度降低了电磁信号状态变化的动作处理时间(时间处理精度突破秒级)，改善了所加载电磁信号的动态变化效果。【附图说明】
[0029]图1为本发明的方法流程图。【具体实施方式】
[0030]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0031]环境试验的历史最早开始于1919年美国的人工模拟环境试验。我国的环境试验始于20世纪50年代，之后环境试验相关资源逐渐得到了建设发展。2000年以来，随着网络通信技术的快速发展，电子装备环境试验的信息化、自动化、网络化与综合化趋势越来越明显， 近年来已经出现了一些基于先进信息技术的电磁环境适应性试验评估活动，配套电磁环境模拟系统的高效协同、智能化与无人化程度也越来越高。截至目前，依据所使用的仪表设备资源和技术手段不同，一般将电磁环境模拟构建方法可分为四种:真实设备模拟法、半实物仿真模拟法、计算机模拟法与综合模拟方法。
[0032]其中，真实设备模拟法采用实地实物搭建环境，具有针对性强、逼真可靠的特点， 是电子设备试验鉴定、对抗效果评估等最有效、最可信的方法。但是该方法缺点同样突出， 成本消耗大、保密性差、受设备影响大且操作难度大，很难达到电磁环境真实性的全部要求。因而，全部采用真实设备模拟是不现实的。
[0033]半实物仿真法采用各种电磁信号模拟器产生电磁信号来等效替代真实设备，能够动态地模拟逼真电磁环境及试验变化场景。与全实物电磁环境模拟和全仿真式电磁环境模拟相比，该方法不仅能够较逼真地模拟各种电磁信号，高效系统地反映受试设备面临的复杂电磁信号环境，而且可大幅度降低人力、物力成本。
[0034]计算机模拟法采用虚拟仿真技术来模拟电子设备的性能指标、使用环境以及工作过程。该方法具有方便快捷、重复性好、通用性强且价格低廉的优势，缺点是仿真模型的开发工作量大、难度高，结果的可信性取决于模型的准确性。
[0035]综合模拟方法运用实装模拟、半实物仿真与数字仿真等多种方法，不仅能够发挥各种方法的优势特长，而且进行有机结合后可构建出一体化电磁环境模拟系统。当然，缺点就是涉及仪表设备资源多，操作控制比较复杂。
[0036]本发明技术方案针对整个电磁信号动态加载推演过程进行改进。其基本思路是将过程中需要人工确认、执行参数选择和信号状态调整的环节进行预先设置与验证演练，将各种典型电磁信号控制应用进行模块化组件化封装成可独立执行的信号动作应用模块，将能够表征整个想定场景电磁信号动态加载推演过程的信号表征数据文件转换为可配置的电磁信号动作序列时间表文件，进而开发出一套辅助试验人员进行全自动的电磁信号协同加载操作的装置和方法。
[0037]环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置，包括，[〇〇38]电磁信号加载总控模块:作为统一的人机交互接口，以界面友好的向导式交互方式来传递试验想定场景基本信息来协同相关软模块(信号动作序列时间表模块、系列信号动作应用模块、异常告警处理组件模块、电磁信号表征数据存储模块及第三方工具等)来完成电磁信号数据转换、信号动作序列状态编辑、信号动作序列执行、推演过程数据收集、过程异常告警处理与数据统计分析处理等。[〇〇39]信号动作序列时间表模块:辅助用户进行信号动作序列的创建、设置、验证与执行，支持浏览显示、编辑维护、预演执行与全自动执行等多种工作模式。
[0040]其中，浏览显示模式仅允许用户对动作序列中的时间属性与信号状态参数属性进行浏览察看；
[0041]编辑维护模式允许用户对动作序列进行参数状态的编辑调整，包括对动作序列中的动作项的添加、插入、删除、前移、后移、属性编辑与执行验证等；[0〇42 ]预演执行模式允许对当前动作序列时间表进行显示浏览、启动模拟执行、停止模拟执行以及过程数据查看等。所调用动作应用程序可选择为模拟执行状态以便验证时间表的功能流程与预期之间的符合程度;全自动执行模式允许对当前动作序列时间表进行显示浏览、启动执行、停止执行以及过程数据查看等。所调用动作应用程序均为直接程控指定仪表设备，且可生成并输出相应电磁信号。[〇〇43]异常告警处理组件:可被独立调用执行，根据控制参数来完成错误日志或提示报警等处理的组件化工具程序;所产生错误日志自动记录到日志信息数据库，日志信息包括错误类型、日志时间与内容信息；日志信息数据库可通过该组件内嵌的日志信息管理器进行浏览与删除管理。
[0044]系列信号动作应用模块:包括噪声杂波电磁信号、无意干扰电磁信号、有意干扰电磁信号、专用信号电磁信号与主信号电磁信号等组件化应用模块，作为可独立调用执行的控制模块来完成具体电磁信号的生成并输出；每个信号动作应用模块应至少具备三种可选择的动作状态:信号输出开启、信号输出关闭与信号状态设置。单个信号动作应用模块(即动作项)的执行响应时间要求优化设计以满足秒级控制时间精度要求，而且各个动作项之间不存在临界资源访问冲突的现象。
[0045]电磁信号表征数据存储模块，存储试验所需的电磁信号的属性参数。
[0046]配套仪表设备要求能够通过软硬件协同配合满足电磁信号状态变化的秒级控制时间精度。具体要求包括:
[0047] 1，仪表设备应支持不低于lGbps以太网进行仪表设备互联程控(主流仪表支持 lGbps)；[〇〇48]2,信号源类和模拟器类仪表的状态参数配置执行响应处理时间不超过0.5秒(实际上典型值约为0.2秒)；
[0049]3,信号源类具有任意波型数据文件与IQ码流数据文件的程控加载与选择播放、状态寄存器的存储与调用功能。
[0050]试验人员在按照试验想定大纲的要求完成试验想定场景规划、确认受试设备与配试仪表设备就绪、确认统一时间基准后，即可按照如下步骤进行信号加载:[0051 ]如图1所示，环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载方法，[〇〇52]步骤1)电磁信号加载总控模块就绪处理:启动电磁信号加载总控模块并确保其功能正常；
[0053]步骤2)调整确认电磁信号表征数据存储模块内的电磁信号表征数据文件:通过电磁信号加载总控模块集成的第三方可视化工具或文本脚本编辑器来完成对电磁信号表征数据文件的浏览确认与参数配置调整；[〇〇54]可调整参数包括电磁信号的频率、功率、调制与任意波播放等电磁信号状态属性参数;调整完成后电磁信号加载总控模块可自动完成电磁信号表征，数据存储模块存储的信号表征数据文件与信号动作序列时间表模块内的信号状态属性参数的信息同步更新；
[0055]步骤3)调整确认信号动作序列时间表模块内的信号动作序列时间表文件:通过信号动作序列时间表模块的浏览显示功能与编辑维护功能来完成对信号动作序列时间表文件中时间信息的可视化浏览确认与时间配置调整;其中，时间设置方式为固定时刻、倒计时与周期间隔三种模式，时间调整精度为1秒;时间范围限制可设置，调整精度为1分钟。允许用户切换信号动作序列时间表模块到预演执行模式进行动作序列时间表的模拟执行； [〇〇56]步骤4)信号动作序列时间表模块全自动执行模式功能预处理:电磁信号加载总控模块控制信号动作序列时间表模块进入全自动执行模式并且自动进行预处理，包括创建后台数据安全队列(动作执行信息安全队列与异常处理信息安全队列等)、检查动作序列进行必要的任意波波形文件传递；
[0057]步骤5)系列信号动作应用模块按时间属性进行预处理:按照统一的时间进度，信号动作序列进行预处理;各个动作项依照时间属性条件进行过滤筛选，时间范围限制之外的动作项直接略过，优化处理以提高动作序列执行效率。[〇〇58]步骤6)判断预处理后的动作项时刻是否匹配?若不匹配，则直接略过当前执行到步骤5);若匹配，则传递动作项对应的信号动作应用程序信息到动作执行队列;动作执行队列按照FIFO原则进行动作项分类执行;动作项对应信号动作应用模块至少具备三种可选择的动作状态:信号输出开启、信号输出关闭与信号状态设置；
[0059]步骤7)判断动作执行过程是否出现异常?若出现异常错误，则通过安全队列发布异常状态信息给异常告警处理组件模块以产生错误日志与提示报警;否则，继续处理。
[0060]步骤8)判断动作序列时间表是否结束?若未结束，则执行到步骤5);否则，继续处理。
[0061]步骤9)电磁信号加载总控模块停止处理:释放相关资源。[〇〇62]本发明能够减少电磁信号加载过程中的人工操作与确认处理环节，降低电磁信号状态变化的动作处理时间，进而改善了所加载电磁信号的动态变化效果。
[0063]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置，其特征是，包括， 信号动作序列时间表模块，辅助进行信号动作序列的预先创建、设置、验证与执行； 系列信号动作应用模块，为组件化应用模块，作为可独立调用执行的控制模块来完成具体电磁信号的生成并输出； 异常告警处理组件模块，根据控制参数来完成错误日志或提示报警； 电磁信号表征数据存储模块，存储试验所需的电磁信号的属性参数； 电磁信号加载总控模块，协同信号动作序列时间表模块、系列信号动作应用模块、电磁信号表征数据存储模块及异常告警处理组件模块来完成电磁信号、信号动作序列及过程异常告警的处理。2.如权利要求1所述环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置，其特征是，所述信号动作序列时间表模块支持浏览显示、编辑维护、预演执行与全自动执行多种工作模式。3.如权利要求1所述环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置，其特征是，所述异常告警处理组件模块可被独立调用执行，所产生错误日志自动记录到日志信息数据库。4.如权利要求3所述环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置，其特征是，日志信息包括错误类型、日志时间与内容信息；日志信息数据库能够通过异常告警处理组件模块内嵌的日志信息管理器进行浏览与删除管理。5.如权利要求1所述环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置，其特征是，所述系列信号动作应用模块包括噪声杂波电磁信号、无意干扰电磁信号、有意干扰电磁信号、专用信号电磁信号与主信号电磁信号组件化应用模块。6.如权利要求1所述环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载装置，其特征是，所述电磁信号加载总控模块以界面友好的向导式交互方式来传递试验想定场景基本信息来协同相关模块完成电磁信号数据转换、信号动作序列状态编辑、信号动作序列执行、推演过程数据收集、过程异常告警处理与数据统计分析处理。7.环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载方法，其特征是，包括以下步骤， 步骤一，对电磁信号表征数据存储模块存储的电磁信号数据进行调整，调整为试验所需数据，且信号动作序列时间表模块中信号状态属性参数跟随电磁信号表征数据存储模块存储的数据进行同步更新； 步骤二，调整设置信号动作序列时间表模块内的数据，并且进入全自动执行模式，自动进行预处理； 步骤三，系列信号动作应用模块按时间属性进行信号动作序列预处理，各个动作项依照时间属性条件进行过滤筛选，时间范围限制之外的动作项直接略过，时间范围限制之内的动作则传递动作项对应的信号动作应用信息到动作执行队列； 步骤四，判断动作执行过程是否出现异常，若出现异常错误，则通过安全队列发布异常状态信息给异常告警处理组件模块以产生错误日志与提示报警;否则，继续处理； 步骤五，判断信号动作序列时间表是否结束，若未结束，则返回到步骤三;否则，释放相关资源并结束。8.如权利要求7所述环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载方法，其特征是，所述步骤一中，电磁信号数据可调整参数包括电磁信号的频率、功率、调制与任意波播放选项等可表征电磁信号状态的属性参数。9.如权利要求7所述环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载方法，其特征是，所述步骤二中，时间设置方式为固定时刻、倒计时或周期间隔，时间调整精度为I秒;时间范围限制可设置，调整精度为I分钟;允许切换到预演执行模式进行动作序列时间表的模拟执行。10.如权利要求7所述环境适应性试验的自动化电磁信号动态加载方法，其特征是，所述步骤三中，动作执行队列按照FIFO原则进行动作项分类执行，信号动作应用模块至少具备三种可选择的动作状态:信号输出开启、信号输出关闭与信号状态设置;单个动作项的执行响应时间满足秒级控制时间精度要求，各个动作项之间不存在临界资源访问冲突的现象。
【文档编号】G01R31/00GK106019001SQ201610319372
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】赵秀才, 阎涛, 杨洋, 贺温安, 李春灵, 唐瑞坤, 李剑锐
【申请人】中国电子科技集团公司第四十研究所, 中国电子科技集团公司第四十一研究所