一种面向通信的空基用户仿真模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种面向通信的空基用户仿真模拟系统，所述系统包括：空基用户节点生成模块，用于获取仿真需求并根据仿真需求生成对应类型的用于仿真的多个空基用户并配置空基用户参数；空基用户运动位置生成模块，用于输出空基用户运动过程中的位置坐标；空基用户业务状态生成模块，用于基于业务需求模拟不同空基用户在仿真周期内的业务状态变化和业务持续时间；空基用户业务流量生成模块，用于基于所述空基用户业务行为生成模块模拟的空基用户的状态变化输出不同空基用户的业务数据流；仿真数据输出模块，用于融合空基用户位置坐标、业务数据流以生成不同空基用户仿真周期内的仿真模拟数据。仿真模拟数据。仿真模拟数据。

【技术实现步骤摘要】
一种面向通信的空基用户仿真模拟系统及方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体来说，涉及无线通信场景模拟技术，更具体地说，涉及一种面向通信的空基用户仿真模拟系统及方法。

技术介绍

[0002]下一代移动通信系统拟对全球广域空间进行无缝覆盖，提出“泛在连接”的概念，极大拓展了通信接入的地理空间，包括空、天、地、海等多种接入方式被融合，广泛区域下的空基、地基、海基用户被接入，旨在建立全球、全域立体覆盖的面向全场景的“泛在连接”网络。也就是说，“智慧连接、深度连接、全息连接、泛在连接”是下一代6G无线通信系统的总体愿景，卫星互联网以其全球广域无缝覆盖的优势，将作为地面5G移动通信网络的延伸，完成对偏远地区、空域、海域、沙漠、灾区等的全覆盖，在6G网络中扮演不可或缺的角色。目前，卫星互联网的应用需求、组网架构、协议体制、关键技术研究处于探索和仿真论证阶段，上述论证需求与用户的需求和行为密不可分，也就是说，针对不同类型的用户进行仿真论证时，需要紧密结合该类用户的需求和行为。
[0003]在空基用户、地基用户、海基用户三类用户中，空基用户作为运动行为状态最复杂，运动位置最多变的一类，是三类用户模拟中最具挑战性的一类。关于空基用户的仿真模拟，国内外学者多采用在空基用户轨迹建模上利用空气动力学建模的方式，或利用原始轨迹数据进行预测和估计等方式，或在业务的时序建模上利用泊松过程进行近似估计的方式，或利用历史业务时序数据进行预测建模的方式。需要说明的是，对空基用户的仿真模拟分为对空基用户运动轨迹以及姿态的模拟、空基用户时序业务上的模拟。在现有技术中，空基用户运动轨迹和姿态在单个用户级别上的建模已经考虑的比较成熟，包括风阻、温度等对运动估计的影响，但是对于业务在用户粒度级别上的模拟，包括业务与用户的运动行为相结合方面的模拟，还尚未有成熟的方案。网络通信场景下，单个用户级别上的运动行为模拟、业务模拟、流量生成，对整个通信系统论证协议体制、网络架构、资源管理、应用需求等都是不可或缺的基础保证，因此，急需研究新的技术方案，保障空基用户在通信系统中的贴近真实的模拟。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种面向通信的空基用户仿真模拟系统及方法。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供一种面向通信的空基用户仿真模拟系统，用于基于仿真需求模拟空基用户的运动和业务行为以获得仿真模拟数据，所述系统包括：空基用户节点生成模块，用于获取仿真需求并根据仿真需求生成对应类型的用于仿真的多个空基用户并配置空基用户参数；其中，所述仿真需求包括空基用户类型需求、业务需求、仿真周期；空基用户运动位置生成模块，其包括静态分布模型和动态移动模型，其中，所述静态分布模型用于生成不同空基用户的初始位置坐标，所述动态移动模型用于模拟不同空基用户节点
在仿真周期内的运动行为状态变化和运动行为状态持续时间并输出其运动过程中的位置坐标；空基用户业务状态生成模块，用于基于业务需求模拟不同空基用户在仿真周期内的业务状态变化和业务持续时间；空基用户业务流量生成模块，用于基于所述空基用户业务行为生成模块模拟的空基用户的状态变化输出不同空基用户的业务数据流；仿真数据输出模块，用于融合所述空基用户运动位置生成模块生成的空基用户位置坐标、所述空基用户流量生成模块生成的业务数据流以生成不同空基用户仿真周期内的仿真模拟数据。
[0006]优选的，所述空基用户为民用无人机、民航客机、军用直升机、军用飞机中的一种或多种。
[0007]优选的,所述空基用户参数包括转弯速度、飞行速度、重量、最大俯仰角、最大倾斜角、飞行高度。
[0008]优选的，所述静态分布模型为二维随机分布模型、二维高斯分布模型、二维等差分布模型、高度随机均匀分布模型、或高度按地形高度分布模型。
[0009]优选的，所述动态移动模型模拟不同空基用户在仿真周期内的运动行为状态变化时模拟空基用户的起飞阶段、中间运动阶段以及下降阶段的状态变化，其中，空基用户的中间运动阶段包括多种运动行为状态且所述动态移动模型通过构建运动行为状态机以模拟空基用户中间运动阶段的运动行为状态变化。
[0010]优选的，所述动态移动模型模拟空基用户的运动行为状态时，空基用户的起飞阶段被配置为仿真开始后的固定时长时间、下降阶段被配置为仿真结束前的固定时长时间。
[0011]优选的，所述运动行为状态机被配置为第一随机生成器并基于运动行为状态概率转移矩阵在空基用户不同的运动行为状态之间进行随机切换。
[0012]优选的，空基用户的运动行为状态包括：直线飞行状态、垂直方向转弯状态、水平方向转弯状态、倾斜机身状态、原地转弯状态、倾斜机身水平移动状态中的多种或全部。
[0013]优选的，所述空基用户业务行为生成模块模拟不同空基用户仿真周期内的业务状态变化时模拟空基用户起飞阶段、中间运动阶段以及下降阶段的业务状态变化，其中，所述中间运动阶段的业务状态包括多种业务状态，且所述空基用户业务状态生成模块通过构建业务状态机以模拟空基用户中间运动阶段的业务状态变化和业务持续时间。
[0014]优选的，所述业务状态机被配置为第二随机生成器并基于业务状态概率转移矩阵在空基用户不同的业务之间进行随机切换。
[0015]根据本专利技术的第二方面，提供一种基于本专利技术第一方面所述系统的空基用户仿真模拟方法，所述方法包括：S1、获取仿真需求，所述仿真需求包括空基用户类型、业务需求、仿真周期；S2、基于仿真需求生成对应类型的用于仿真的多个空基用户并配置空基用户参数；S3、生成空基用户的初始位置坐标，并模拟不同空基用户在仿真周期内的运动行为状态变化、输出不同空基用户运动过程中的位置坐标；以及，基于业务需求模拟不同空基用户在仿真周期内的业务状态变化、输出空基用户的业务数据流；S4、融合所述空基用户位置坐标和业务数据流以生成不同空基用户的仿真模拟数据。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术针对6G通信系统中缺少拟真空基用户的问题，提出了一种根据用户运动行为和通信业务行为构建空基用户的方法，对用户运动和业务行为创建两种状态机，并在不同的运动阶段创建从运动行为到业务行为间的映射。此外，提出一种空基用户流量生成平台的设计，完成对空基用户的高保真模拟，解决通
信系统中缺少高保真空基模拟用户的问题，实现空基用户在6G通信系统下的广泛连接，提升通信系统中用户拟真度。
附图说明
[0017]以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中：
[0018]图1为根据本专利技术实施例的一种面向通信的空基用户仿真模拟系统架构示意图；
[0019]图2为根据本专利技术实施例的民用无人机/直升机运动行为转移原理示意图；
[0020]图3根据本专利技术实施例的民用客机运动行为转移原理示意图；
[0021]图4根据本专利技术实施例的军用飞机运动行为转移原理示意图；
[0022]图5为根据本专利技术实施例的空基用户坐标轴示意图；
[0023]图6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向通信的空基用户仿真模拟系统，用于基于仿真需求模拟空基用户的运动和业务行为以获得仿真模拟数据，其特征在于，所述系统包括：空基用户节点生成模块，用于获取仿真需求并根据仿真需求生成对应类型的用于仿真的多个空基用户并配置空基用户参数；其中，所述仿真需求包括空基用户类型需求、业务需求、仿真周期；空基用户运动位置生成模块，其包括静态分布模型和动态移动模型，其中，所述静态分布模型用于生成不同空基用户的初始位置坐标，所述动态移动模型用于模拟不同空基用户节点在仿真周期内的运动行为状态变化和运动行为状态持续时间并输出其运动过程中的位置坐标；空基用户业务状态生成模块，用于基于业务需求模拟不同空基用户在仿真周期内的业务状态变化和业务持续时间；空基用户业务流量生成模块，用于基于所述空基用户业务行为生成模块模拟的空基用户的状态变化输出不同空基用户的业务数据流；仿真数据输出模块，用于融合所述空基用户运动位置生成模块生成的空基用户位置坐标、所述空基用户流量生成模块生成的业务数据流以生成不同空基用户仿真周期内的仿真模拟数据。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空基用户为民用无人机、民航客机、军用直升机、军用飞机中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于,所述空基用户参数包括转弯速度、飞行速度、重量、最大俯仰角、最大倾斜角、飞行高度。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述静态分布模型为二维随机分布模型、二维高斯分布模型、二维等差分布模型、高度随机均匀分布模型、或高度按地形高度分布模型。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述动态移动模型模拟不同空基用户在仿真周期内的运动行为状态变化时模拟空基用户的起飞阶段、中间运动阶段以及下降阶段的状态变化，其中，空基用户的中间运动阶段包括多种运动行为状态且所述动态移动模型通过构建运动行为状态机以模拟空基用户中间运动阶段的运动行为状态变化。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述动态移动模型模拟空基用户的运动行为状态时，空基用户的起飞阶段被配置为仿真开始后的固定时长时...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵佳伟，曹欢，石晶林，周一青，陈道进，刘子凡，陈岩，王龙河，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：