一种卫星导航安全效能分析系统及建立方法技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星导航安全效能分析系统及建立方法，包括：任务制定与规划子系统、仿真引擎子系统、运行显示子系统、导航安全体系模型子系统、安全分析子系统、态势接入子系统和实物系统驱动子系统。通过建立涵盖导航系统模型、增强系统模型、威胁系统模型、环境模型、用户接收模型和备份导航模型等多类仿真模型库，采用标准易扩展的仿真架构，简单易用的界面和接口，解决导航安全任务筹划、效能评估和导航模拟训练和战术战法研究的问题，实现实测场景与软件分析场景的协同验证。测场景与软件分析场景的协同验证。测场景与软件分析场景的协同验证。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星导航安全效能分析系统及建立方法


[0001]本专利技术属于卫星导航及仿真
，特别是涉及一种卫星导航安全效能分析系统及建立方法。

技术介绍

[0002]随着军事科技的飞速发展，战场形态发生深刻变化，信息战背景下的卫星导航定位信息已成为众多战场信息中对战争进程有着重要影响的优势信息。但该优势信息在面对恶意攻击时则会变成劣势信息，不仅如此，即使在没有恶意攻击时，导航信息是否能够在复杂的电磁环境、地形地貌环境中充分发挥其优势，也存在需要被分析和评估。建立导航安全任务筹划系统对于评估我国导航设备在任务执行过程中是否能够安全使用导航信息至关重要，该系统以量化分析的方法和手段，实现对导航信息安全和服务保障能力精准分析与评估。
[0003]经过现有技术的检索，中国专利技术专利（申请公布号：CN 112100866 A），专利技术名称为一种导航装备效能评估方法及仿真平台，其主要目的是评估我国的北斗装备在作战中的效果。本专利技术所描述的导航装备效能评估方法及仿真平台，包含场景构建、实体模型数据、对抗要素设置、仿真控制、仿真推演、对抗效能评估、对抗态势可视和结果报表生成八个模块，评估载体的PNT和通信服务的可用性、连续性、干信比与干扰成功范围等。
[0004]但是，中国专利技术专利（申请公布号：CN 112100866 A），专利技术名称为一种导航装备效能评估方法及仿真平台，只给出了一种评估导航装备运动过程中在伪卫星和敌方干扰同时存在的情况下的可用性等，只是单点技术或单个场景的解决方案。其场景并未系统性考虑导航战中如北斗系统模型、行为模型、北斗用户模型、导航威胁模型、北斗用户机模型、导航系统误差模型、地形地貌遮挡模型等更多因素，模型的精细化程度有限，也未引入实际的作战态势，无法更加真实地反映导航信息安全态势。
[0005]中国专利技术专利（申请公布号：CN 109190143 A），专利技术名称为一种基于作战仿真试验的网络化智能弹药多方案评估方法，其主要目的是解决网络化智能弹药多方案评估的问题。本专利技术通过评估系统总体设计、接口协议设计、建模规范设计、系统开发与集成测试、仿真模型验证、拟制作战任务想定、确定评估指标体系、开展多方案评估试验等步骤完成不同网络化智能弹药设计方案遂行典型作战任务的能力评估。
[0006]但是，中国专利技术专利（申请公布号：CN 109190143 A），专利技术名称为一种基于作战仿真试验的网络化智能弹药多方案评估方法，只是解决作战仿真中关于智能弹药设计方案评估的问题，尽管作战仿真的步骤类似，但其并不涉及导航战领域的仿真评估。
[0007]总结起来，目前在导航信息安全精准分析与评估方面，要么是导航安全某个单点技术或单个应用场景的，无法对接真实作战态势，为导航信息安全任务筹划辅助有限；要么是针对作战仿真中其它领域的评估。所以，亟需建立相对完善的影响导航安全的效能分析系统，进而满足复杂对抗环境下及复杂应用场景下的导航安全分析需求以进一步支撑任务。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种卫星导航安全效能分析系统及建立方法，通过建立完善的涵盖导航系统模型、增强系统模型、威胁系统模型、环境模型、用户接收模型和备份导航模型等多类仿真模型库，采用标准易扩展的仿真架构，简单易用的界面和接口，解决导航安全任务筹划、效能评估和导航模拟训练和战术战法研究的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种卫星导航安全效能分析系统及建立方法，包括：任务制定与规划子系统，用于根据规划任务脚本、仿真模式及运行流程脚本、运行场景脚本对导航安全典型场景进行构建和模型参数等效；控制仿真引擎子系统的启停，并进行初始运行的加载；仿真引擎子系统，与所述任务制定与规划子系统连接，用于获取设计完成的场景，调用导航安全体系模型子系统中的各个模型，按照场景设定的流程进行导航安全分析，模拟用户使用导航设备的全过程，将各个监测点的结果输出至安全分析子系统进行安全分析；运行显示子系统，与所述仿真引擎子系统连接，用于仿真场景展示、仿真状态态势展示和分析结果展示；导航安全体系模型子系统，与所述仿真引擎子系统连接，用于提供导航安全分析过程中涉及到的模型体系；实物系统驱动子系统，用于实现利用导航安全分析系统构建的软件场景控制实物硬件平台，基于所述平台根据指定任务场景驱动相应的硬件设备模拟物理世界的任务场景；安全分析子系统，与所述运行显示子系统连接，用于根据评估指标对仿真引擎子系统全过程节点输出的监测点指标进行安全性能分析；态势接入子系统，与所述实物系统驱动子系统连接，用于接收外部传输的数据，以及进行数据提取和存储。
[0010]优选地，所述任务制定与规划子系统包括场景开发模块、任务规划开发模块；所述场景开发模块用于通过用户规划任务场景或外接系统导入任务，明确场景对象、对象属性、对象行为，描述不同场景的组成参数；所述任务规划开发模块用于获取任务的观测及评估节点、初始输入启动数据、输入的态势数据。
[0011]优选地，所述仿真引擎子系统包括并行仿真引擎核、公共算法支持服务模块、模型驱动诊断接口、主框架模块；所述仿真引擎核，用于为并行仿真程序提供服务，服务内容至少包括仿真时间管理、事件处理和内存管理；所述公共算法支持服务模块，用于为并行离散事件仿真提供服务库；所述模型驱动诊断接口，用于为仿真人员提供仿真基本状态和控制显示，用以监控和改变模型的状态；所述主框架模块，用于为并行仿真提供了可执行外壳函数，支持对仿真成员和仿真主体系统进行对接。
[0012]优选地，所述运行显示子系统包括仿真场景展示模块、仿真状态态势展示模块、分析结果展示模块；所述仿真场景展示模块用于显示试验任务及系统初始状态；所述仿真状态态势展示模块用于通过试验运行管理收集仿真过程中的各类状态数据，对仿真系统运行过程中参与的所有逻辑系统相关信息的监控显示；所述分析结果展示模块用于将体系评估的相关结果进行显示。
[0013]优选地，所述导航安全体系模型子系统所提供的模型至少包括导航系统模型、增强系统模型、威胁系统模型、环境模型、用户接收模型、备份导航模型。
[0014]优选地，所述评估指标包括第一评估指标、第二评估指标；所述第一评估指标包括导航可用性、定位精度、可见和可用卫星数、各卫星载噪比、跟踪状态、所在方位，威胁目标的方位、威胁到达功率，分析目标的威胁态势；所述第二评估指标包括天线性能、概率误差、目标损毁概率、任务规划行动总结。
[0015]优选地，所述安全分析子系统包括导航服务性能分析模块、干扰影响叠加模块、效能分析模块；所述导航服务性能分析模块用于分析用户装备的基本性能；所述基本性能包括：覆盖性分析、DOP值计算、导航定位精度分析、可见卫星数计算、可用性计算、载噪比、干信比；所述干扰影响叠加模块用于根据干扰参数与导航装备抗干扰参数，根据理论模型推算干扰对装备的可用性、通信、测距、定位等的定量影响，获得可用性与连续性下降情况、测距与定位精度下降情况、通信误码率性能恶化情况的推算结果，并在仿真运行中进行模拟叠加；所述效能分析本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航安全效能分析系统，其特征在于，包括：任务制定与规划子系统，用于根据规划任务脚本、仿真模式及运行流程脚本、运行场景脚本对导航安全典型场景进行构建和模型参数等效；控制仿真引擎子系统的启停，并进行初始运行的加载；仿真引擎子系统，与所述任务制定与规划子系统连接，用于获取设计完成的场景，调用导航安全体系模型子系统中的各个模型，按照场景设定的流程进行导航安全分析，模拟用户使用导航设备的全过程，将各个监测点的结果输出至安全分析子系统进行安全分析；运行显示子系统，与所述仿真引擎子系统连接，用于仿真场景展示、仿真状态态势展示和分析结果展示；导航安全体系模型子系统，与所述仿真引擎子系统连接，用于提供导航安全分析过程中涉及到的模型体系；实物系统驱动子系统，用于实现利用导航安全分析系统构建的软件场景控制实物硬件平台，基于所述平台根据指定任务场景驱动相应的硬件设备模拟物理世界的任务场景；安全分析子系统，与所述运行显示子系统连接，用于根据评估指标对仿真引擎子系统全过程节点输出的监测点指标进行安全性能分析；态势接入子系统，与所述实物系统驱动子系统连接，用于接收外部传输的数据，以及进行数据提取和存储。2.根据权利要求1所述的卫星导航安全效能分析系统，其特征在于，所述任务制定与规划子系统包括场景开发模块、任务规划开发模块；所述场景开发模块用于通过用户规划任务场景或外接系统导入任务，明确场景对象、对象属性、对象行为，描述不同场景的组成参数；所述任务规划开发模块用于获取任务的观测及评估节点、初始输入启动数据、输入的态势数据。3.根据权利要求1所述的卫星导航安全效能分析系统，其特征在于，所述仿真引擎子系统包括并行仿真引擎核、公共算法支持服务模块、模型驱动诊断接口、主框架模块；所述仿真引擎核，用于为并行仿真程序提供服务，服务内容至少包括仿真时间管理、事件处理和内存管理；所述公共算法支持服务模块，用于为并行离散事件仿真提供服务库；所述模型驱动诊断接口，用于为仿真人员提供仿真基本状态和控制显示，用以监控和改变模型的状态；所述主框架模块，用于为并行仿真提供了可执行外壳函数，支持对仿真成员和仿真主体系统进行对接。4.根据权利要求1所述的卫星导航安全效能分析系统，其特征在于，所述运行显示子系统包括仿真场景展示模块、仿真状态态势展示模块、分析结果展示模块；所述仿真场景展示模块用于显示试验任务及系统初始状态；所述仿真状态态势展示模块用于通过试验运行管理收集仿真过程中的各类状态数据，对仿真系统运行过程中参与的所有逻辑系统相关信息的监控显示；
所述分析结果展示模块用于将体系评估的相关结果进行显示。5.根据权利要求1所述的卫星导航安全效能分析系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞雪，刘文祥，李柏渝，覃曼丽，肖伟，鲁祖坤，叶小舟，陈飞强，聂苇，谢郁辰，刘金圆，欧阳丹，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：