电磁态势可视化系统设计研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 电磁态势可视化系统设计研究 【摘 要】各种用频和电子干扰 设备的电磁辐射构成了复杂的电磁环境。 本文提出了一种电磁态势可视化系统的 设计方案，系统采用 C/S/S 三层结构， 通过统计图表、频谱图、瀑布图等综合 展现战场电磁态势数据的时域、频域分 布，结合地理信息系统与自然环境信息 绘制已知通信、雷达、电子对抗等用频 装备的辐射区域，实时显示电磁态势。 中国论文网 /8/view-12933114.htm 【关键词】电磁态势；可视化； 电磁信号多维数据 中图分类号： E91；TN974 文 献标识码： A 文章编号： 2095- 2457（2018）04-0232-002 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Research on Design of Electromagnetic Situation Visualization System CHENG Fang （91404 Troops，Qinhuangdao Hebei 066000，China） 【Abstract】Electromagnetic radiation of various frequency and electronic interference devices constitutes a complex electromagnetic environment. This paper proposes a design scheme of the electromagnetic situation visualization system. The system adopts a C/S/S three- tier structure and comprehensively presents the time domain and frequency domain distribution of battlefield electromagnetic situation data through statistical charts， spectrum charts， and waterfall maps， combined with geography. The information system and natural environment information are used -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 to map radiation areas of known communications， radar， electronic countermeasures， and other frequency equipment， and the electromagnetic state is displayed in real time. 【Key words】 Electromagnetic situation； Visualization； Multidimensional data of electromagnetic signals 0 引言 S 着电子技术的不断发展，各 种电子战装备不断投入作战应用，战场 的信号密度将十分密集，且信号形式复 杂多样。战场电磁态势的分析与显示一 直是制约指挥员实施准确、高效指挥的 关键环节。科学、直观地描述电磁态势， 不但有助于指挥员对电磁环境准确判断、 科学决策、合理部署，而且对于指挥员 准确把握训练进程至关重要。准确、全 面、直观的战场综合态势能够让指挥员 以最短的时间掌握战场的变化情况，支 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 持指挥员进行及时准确的战术态势分析， 有效评估电子信息装备与主战武器在复 杂电磁环境下的适应能力与作战效能， 为复杂电磁环境下信息化战争的作战与 指挥提供决策依据。 所谓电磁态势的可视化就是通过 二维、三维相结合的可视化方法将战场 各种电磁信号的类型、属性和分布等情 况的分析结果用统计图表、频谱图、瀑 布图等形式表现出来。电磁态势可视化 的意义在于，增强作战指挥人员对战场 电磁态势的直观感知能力，为雷达、通 信、电子对抗装备的使用和试验指挥的 正确、及时决策提供可靠依据。电子对 抗态势显示系统主要用于指挥员迅速直 观地了解战场电磁态势，为雷达、通信、 电子对抗装备的使用和训练的指挥决策 提供可靠依据。系统有效结合空间地理 信息系统以及虚拟现实技术，形象展示 特定的战场空间中、特定的时间下的电 磁态势时、空、能、频的分布情况，为 指挥人员提供全方位、多视角、各尺度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 的战场复杂电磁环境信息。 1 系统设计目标 电磁态势可视化系统的基本功能 是以图形图像的形式表现以下三个方面 内容：电磁环境中的主要用频装备和电 子干扰装备的作战效能评估；空间中敌 我频谱利用态势感知；战场空间中信号 情报的分析与获取。 运用多种可视化手段，将模型仿 真数据和电磁环境监测所采集到的数据 进行科学的、形象的表现，帮助指挥员 分析与预测战场电磁态势，增强对看不 见、摸不着的战场电磁环境的感知能力， 进而做出正确的指挥决策。 可视化的具体实现方法是：使用 科学计算可视化的体绘制和面绘制技术， 表现雷达三维作用范围以及雷达探测概 率的空间分布、通信干扰机的压制范围、 战场空间中各频段频谱时频分布图；使 用信息可视化的平行坐标和雷达图等技 术，表现战场电磁信号的统计特征。 2 系统体系设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 2.1 系统组成 电磁态势可视化系统包括协议适 配器、传输分发服务器、地理信息数据 库、数据处理器、态势显示分系统、实 兵模型管理分系统、数据管理分系统等 六个分系统，如图 1 所示。 2.2 分系统设计 协议适配器主要完成试验区各种 训练、试验数据的协议适配，对各种格 式、内容的数据进行适配，转化成实兵 对抗研练战场综合态势系统所能识别、 应用的数据；协议适配器根据筛选规则 提供数据筛选的功能，减少系统处理数 据的流量。 传输分发服务器主要完成系统内 数据业务的路由和分发，体现在两个方 面，一方面完成适配后的数据的路由和 分发，满足系统内其他节点对适配后数 据的订阅需求，另一方面可以完成态势 类原始数据的存储。 2）新方案 的参数内容：最大功率（KW）：205、 扭矩（Nm）：500、最高转速（rpm）： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 12000、重量（kg）：102、车桥轴荷 （T）：8、车桥速比：24.8、自重 （kg）：580。 由上可知，纯电动客车的最大驱 动力矩参数：50024.8=12400Nm，需 要注意的是，在对车桥总成进行设计过 程中，还需要考虑到整车布置的要求， 通过整车布置情况，具体地确定布置结 构。比如，该车桥总成利用双曲线齿轮 改变扭矩传动的方向，最终实现变向、 减速、增扭的目的，而制动器则采用了 气压盘式制动，以此保证制动效能的稳 定，提高整车制动环节的可靠性。这种 设计方案的整体性较强，加工精度较高， 噪音较低，在运行过程中扭矩较大，承 载力得到了全面的提高。将这种方案应 用到实际的整车之中，能够有效降低整 车底盘高度和整车重量，从根本上提高 整车操纵的稳定性，为客车运行奠定良 好的基础。 （2）制动能量回收设计 研究表示，传统电动客车在制动 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 能量回收方面的能力相对较差，因此在 设计集成车桥总成的过程中，还需要对 纯电动客车的制动能量回收环节展开设 计。在传统的车桥设计中，车桥和整体 车形的方向垂直，因此整体的车桥动力 传送就需要依靠锥齿轮传动来完成。根 据车桥螺旋锥齿轮的设计规则可知，在 设计过程中如果能够保证凹凸两面之间 的制造精度，就能够有效的提高制动能 量回收能力。但是，现阶段制造能力有 限，想要保证凹凸两面之间的精度，存 在著较大的困难，因此大部分设计企业 都选择将参与啮合的凹面作为精度齿面。 综合纯电动客车的运行特点，在实际的 运行过程中经常会面临整车制动的情况。 首先，将整车的惯性动能转化为电能， 以此起到节能的作用，由此可知，保证 设计时选择合理的齿轮，就能够驱动电 机在行驶时驱动车辆前进。比如，某企 业在设计过程中齿轮的凹面是参与啮合 的齿面，但是齿轮凹面的精度能力较为 有限，因此在客车运行时经常会出现齿 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 面划伤和异响，其中最为常见的一种情 况就是：如果客车的反向发电回收能力 设置在 30%或者 30%以上，就会出现划 伤，严重的时候还会引起齿轮打齿。为 了解决上述问题，该企业决定将所有的 圆锥齿轮换成圆柱齿轮，圆柱齿轮能够 控制正方方面的传递扭矩，让扭矩能力 完全相同，从而保证较高的精确度，让 制动能力回收达到了 100%。 （3）重量对比 在对传统电动客车进行改革设计 过程中，重量也会发生变化，正常的设 计方案下，传统纯电动客车中电机的重 量为 300kg，车桥自重为 550kg，而传 动轴的重量为 40kg，其中电机集成车桥 的重量达到了 682kg，而在新方案中， 全面落实了轻量化原则，重量仅为 208kg2。以车桥设计公司为例，该企 业设计的集成车桥中是由横置发动机和 角传动车桥共同组成的，这种车桥的设 计，有效提高了纯电动客车的整体性能， 且完成集成车桥设计后，整车底盘在设 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 计中不需要保留电机空间，客车的后悬 部分缩短，这种新方案在保证和传统电 动客车车长相同。 （4）新旧方案的指标对比 在上述方案中，新型纯电动可用 电机集成车桥和传统电动车桥系统之间 存在这一定的区别，虽然原理上没有较 大的改变，但是在多个细节上发生了变 化。1.车桥系统在新方案中自成动力总 成，传递效率得到全面的提高，整车布 置也更加的便捷合理。2.在传递扭矩能 力不变的情况下，制动能量的回收能力 得到全面提升，最高可以达到 100%。3.真 正的实现了系统轻量化，让 8.5m 长的 客车，总体重量降低到 208kg 以下3。 一个电机集成车桥总成中包括了横梁、 C 型梁、 U 型架等，其中不同的元件承 担着不同的工作，C 型梁是其中最为重 要的部分，不仅承担着整车的重量，还 承担了保证着确保整车的舒适性和安全 性的作用，因此在设计过程中要对 C 型 梁进行受力分析，通过相应的信息技术 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 软件，对其进行划分，判断最小尺寸， 和最大约束，本文的 C 型梁选择了 ZG310 型号，其中屈服极限达到了 310MPa，而抗拉极限达到了 570MPa， 泊松比例为 0.3，表现出了极好的性能， 在实际应用的过程中充分保证了电动客 车的安