CN109270504B - 微波暗室阵列仿真控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微波暗室阵列仿真控制方法及系统，其中所述微波暗室阵列仿真控制方法包括：根据预配置的仪器标校表格来校准相连接的下位机设备，其中所述下位机设备包括以下中的一者或多者：信号源、失网、阵面和转台；根据待仿真的目标的方位俯仰角设置微波暗室阵列，并检测目标对应于微波暗室阵列中三条天线支路的三元组信息值；确定对应于三元组信息值的移相值和衰减值，并基于移相值和衰减值生成对应微波暗室阵列在各个频点的移相控制码和衰减控制码。由此，自动化校准微波暗室阵列的下位机设备并使得微波暗室阵列仿真控制过程的模块化，从而提高可移植性和实时性，且具有极高的适用性，能够适用不同的微波暗室环境。

Description

微波暗室阵列仿真控制方法及系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种微波暗室阵列仿真控制方法及系统。

背景技术

随着通信理论和技术的飞速发展，阵列天线在移动通信、广播电台、雷达等无线电系统中扮演着越来越重要的角色，而阵列信号的处理性能的优劣直接影响着整个通信系统的性能。微波暗室，又称电波无反射室或者吸波室。微波暗室是通过对来波尽可能多的吸收以提供一个能够抑制内部电磁多路径反射干扰、屏蔽外界电磁干扰的相对寂静的电磁测量环境。

微波暗室阵列应用于电磁环境仿真，主要用于测试雷达扥角度识别功能，微波阵列天线的控制的优良与否决定着雷达回波信号角度模拟的精度高低。虽然暗室环境和微波器件影响着雷达回波角度精度的模拟，然而阵列的控制仍然是影响角度精度的重要因素。不同的阵列暗室环境，不同的阵列布阵方式都影响着软件的开发、测试和调试工作，所以高度模块化、可移植化的、能快速搭建的软件为降低暗室建造成本铺平了道路。

目前，业界正在大力发展微波暗室仿真技术，但一般都致力于微波暗室的解决方案，而对其控制软件没有提出良好的解决方案，导致控制软件很难在不同的微波暗室环境之间进行移植而导致开发周期长。

发明内容

本发明实施例提供一种微波暗室阵列仿真控制方法及系统，用于至少解决上述技术问题之一。

第一方面，本发明实施例提供一种微波暗室阵列仿真控制方法，包括：根据预配置的仪器标校表格来校准相连接的下位机设备，其中所述下位机设备包括以下中的一者或多者：信号源、失网、阵面和转台；根据待仿真的目标的方位俯仰角设置所述微波暗室阵列，并检测所述目标对应于所述微波暗室阵列中三条天线支路的三元组信息值；确定对应于所述三元组信息值的移相值和衰减值，并基于所述移相值和所述衰减值生成对应所述微波暗室阵列在各个频点的移相控制码和衰减控制码。

第二方面，本发明实施例提供一种微波暗室阵列仿真控制系统，包括：标校下位机单元，用于根据预配置的仪器标校表格来校准相连接的下位机设备，其中所述下位机设备包括以下中的一者或多者：信号源、失网、阵面和转台；三元组信息检测单元，用于根据待仿真的目标的方位俯仰角设置所述微波暗室阵列，并检测所述目标对应于三条天线支路的三元组信息值；控制码生成单元，用于确定对应于所述三元组信息值的移相值和衰减值，并基于所述移相值和所述衰减值生成对应所述微波暗室阵列在各个频点的移相控制码和衰减控制码。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够本发明任一实施例方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现本发明任一实施例方法的步骤。

本发明实施例的有益效果在于：其一，利用预配置的仪器标校表格来对应校准相连接的下位机设备，使得对阵列的校准操作高度自动化，不需要大量的人力投入；其二，根据待仿真的目标的方位俯仰角设置微波暗室阵列，并确定其三元组信息值所对应的移相值和衰减值，由此使得微波暗室阵列仿真控制过程的模块化，从而提高可移植性和实时性，且具有极高的适用性，能够适用不同的微波暗室环境。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的微波暗室阵列仿真控制方法的流程图；

图2为本发明一实施例的针对下位机设备的标校原理流程图；

图3为本发明一实施例中利用粗控模块确定三元组信息值的过程；

图4为本发明一实施例的移相控制码和衰减控制码的确定流程图；

图5为本发明一实施例的利用精控模块确定三相组信息所对应的移相控制码和衰减控制码的流程图；

图6为本发明一实施例所应用的软件结构示意图；

图7为本发明一实施例的微波暗室阵列仿真控制系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、元件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

在本发明中，“模块”、“系统”等等指应用于计算机的相关实体，如硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件等。详细地说，例如，元件可以、但不限于是运行于处理器的过程、处理器、对象、可执行元件、执行线程、程序和/或计算机。还有，运行于服务器上的应用程序或脚本程序、服务器都可以是元件。一个或多个元件可在执行的过程和/或线程中，并且元件可以在一台计算机上本地化和/或分布在两台或多台计算机之间，并可以由各种计算机可读介质运行。元件还可以根据具有一个或多个数据包的信号，例如，来自一个与本地系统、分布式系统中另一元件交互的，和/或在因特网的网络通过信号与其它系统交互的数据的信号通过本地和/或远程过程来进行通信。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”，不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1所示，本发明一实施例的微波暗室阵列仿真控制方法，包括：

S11、根据预配置的仪器标校表格来对应校准相连接的下位机设备，其中下位机设备包括以下中的一者或多者：信号源、失网、阵面和转台。

本发明实施例方法的执行客体，可以是专用于微波暗室阵列仿真控制的仿真控制仪器设备，其可以是配备任意的通用性辅助单元，例如显示器、键盘等；另外，其也还可以是任意的通用终端、例如计算机、工控机等，在其上配置有指令、软件程序模块或集成电路，以用于实现本发明实施例方法中的步骤。

作为示例，应用本发明实施例方法的仿真控制仪器设备可以是基于预配置的仪器标校表格来校准相连接的下位机设备，例如可以是调用特定或所有标校表格对特定或各个下位机设备实施标校操作，其中该下位机设备可以是包括信号源、失网、阵面和/或转台。

具体的，可以是在下位机设备的标校操作完成之后，可以是及时向操作员反馈(例如显示)标校的结果，由此直观地展示标校的完成进度。优选地，在下位机设备的数量为多个时，可以是根据第一仪器标校表格校准相连接的第一下位机设备，以生成相应的第一反馈结果；显示第一反馈结果，并检测是否接收到由操作人员所发出的继续标校触发指令；当检测到继续标校触发指令时，根据第二仪器标校表格校准第二下位机设备；以及当未检测到继续标校触发指令时，中止对下位机设备的标校操作。在一应用场景下，可以是仿真仪器设备首先实施对衰减器的标校操作，并将该标校操作的结果显示在界面上，当操作人员点击或触摸以发出移相触发指令时，仿真仪器设备控制对移相器实施标校操作，从而解决了在雷达阵面校准过程中的自动化程度，减低了开发过程中重复性工作。

如图2所示，本发明一实施例的针对下位机设备的标校原理流程图，其中将转台、阵面、信号源和失网等下位机设备的控制集中到阵列仿真控制仪器设备上，这些下位机设备的状态由阵列仿真控制仪器根据校准状态来设置。仿真控制仪器在校准运行初会初始化检查各个下位机设备的状态是否到位，操作人员根据显示界面的反馈确定是否进行下一步操作。在校准过程中，仿真控制仪器会实时的反馈校准的完成进度及相关的结果。

S12、根据待仿真的目标的方位俯仰角设置微波暗室阵列，并检测目标对应于微波暗室阵列中三条天线支路的三元组信息值。

具体的，可以是自动生成对应于待仿真的目标的方位俯仰角(包括方位角和俯仰角)并利用该方位俯仰角设置微波暗室阵列，然后判断目标位置是否在微波暗室阵列的阵面的边界上，当目标位置是在阵面的边界上时，向内查找以获取矩形内的两个天线的信息值，以及当目标位置不在阵面的边界上时，向外查找以获取矩形内的两个天线的信息值；之后，基于所查找到的两个天线的信息值，计算第三个天线的信息值，进而组合成三元组信息值。

本发明实施例中的仿真控制主要包括了粗控和精控两个部分，三元组信息值的确定可以是由仿真控制仪器内置的粗控模块所实现的。如图3所示，本发明实施例中利用粗控模块确定三元组信息值的过程，粗控模块包括对外接口部分和内部实现两部分，对外接口部分包括初始化、设置方位角俯仰角和获取三元组信息三部分，而内部实现部分用于三元组信息的检测和获取。模块采用函数的方式作为对外的接口，内部所有数据对外不可见，数据的设置和传递接通过接口完成。

初始化部分在模块仿真运行前配置完成，“设置天线分布表格”函数setWireTable加载天线分布表格，天线分布表格是根据阵面排布的二维表格，没有天线的点以0来代替，有天线的点填充天线信息，信息包括支路号、序号和控制编码。“设置波形”函数setWaveType在复合阵中会使用，在仿真时会根据波形来确定使用的天线分布表格。“设置支路-天线编号-控制码表格”函数setBranchWireCodeTable设置的表格信息和天线分布表的信息最大的不同之处在于该表格中体现不出天线的位置，该表格用于本地模式的开发测试使用。“设置天线角位置修正表格”函数setAmendTable为选用函数，只有使用角位置修正时才会使用该函数，角位置修正主要用于低频段，高频段效果不明显。

在仿真运行过程中，首先使用函数setAzimuthPitching设置目标的方位角俯仰角，然后调用getTernaryInfo函数获取三元组信息，该函数中调用了内部实现各个函数，从而最终输出三元组的信息，图3中所有步骤所对应的函数都有相应的状态放回值，最终会通过对外接口模块返回给操作人员，操作人员可以根据返回的信息判断粗控输出的三元组信息值是否有效，如果无效，则显示报错返回值，可以根据报错返回值确定报错的函数，从而确定在检测三元组信息值的过程中发生中断的步骤。

在确定三元组信息过程中，首先会根据实际阵面情况判断输入的方位角、俯仰角是否有效，在有效的情况下，判断目标位置在阵面内部还是在阵面的边界上，目标所处的位置决定了使用的函数。根据矩形只能确定三元组两个天线的相关信息，还要进一步计算得出第三个天线的相关信息。对于具体的阵面或频段，可能会使用角位置修正方法，该方法根据实际情况来选择是否使用，最后得到粗控模块输出的三元组信息。

S13、确定对应于三元组信息值的移相值和衰减值，并基于移相值和衰减值生成对应微波暗室阵列在各个频点的移相控制码和衰减控制码。

在一些实施方式中，可以是由精控模块来完成自三元组信息值至控制码的转换。如图4，其示出了本发明实施例的移相控制码和衰减控制码的确定过程，包括：S41、计算三元组信息值所对应的理论移相值和理论衰减值，具体可以是基于预配置的近场修正表，确定对应于三元组信息值的近场修正值，并应用该近场修正值修正三元组信息值，然后计算经修正的三元组信息值所对应的理论移相值和理论衰减值，由此完成近场效应的修正，提高了计算结果的精准度；在一优选实施方式中，还可以是基于路径校准表格校准理论移相值和理论衰减值，以使得经校准后的理论移相值和理论衰减值是对应于三条天线支路处于相同的相位和幅度的状态下的数值。S42、基于预配置的移相衰减迭代表格，确定三条天线支路在受控移相和衰减的过程中所导致的移相偏差值和衰减偏差值；关于该移相偏差值和衰减偏差值，需说明的是，微波器件在移动相位时会带来衰减的改变，控制衰减时会带来相位的改变，从而产生相应的移相偏差值和衰减偏差值。S43、根据理论移相值和移相偏差值确定目标移相值，以及根据理论衰减值和衰减偏差值确定目标衰减值。S44、基于预配置的移相控制码表和衰减控制码表，确定目标移相值所对应的移相控制码和目标衰减值所对应的衰减控制码。

如图5所示，本发明实施例的利用精控模块确定三相组信息所对应的移相控制码和衰减控制码的流程，其中精控模块采用函数的方式作为对外的接口，内部所有数据对外不可见，数据的设置和传递接通过接口完成。

其中，精位控制模块和粗位控制模块同样在仿真前需要对其做大量的初始化工作，在这里加载的表格有近场修正表格、路径校准表格、移相衰减迭代表格、控制码映射表格，在本地仿真过程中所有使用频点的表格都需初始化加载。同样对于复合阵，需要设置波形。频率的设置作为预留接口，并未使用。

在仿真过程中，精控首先接收粗控发送过来的三元组信息，在三元组信息中包含了目标在三元组具体位置的信息。近场修正模块根据这些信息，对目标的位置作进一步修正。理论移相衰减值计算模块根据近场模块输出的信息计算出三个支路的移相值和衰减值。理论移相值和衰减值并不足以用于使用，需要通过路径校准模块对移相衰减值做进一步修正保证三条支路在相位、幅度相同状态下对理论计算的结果做移相衰减。微波器件在移动相位时会带来衰减的改变，控制衰减时会带来相位的改变。针对微波器件的这种特性，移相值衰减值需要进一步的反复迭代来降低这种特性带来的影响，在这里调用的就是移相、衰减修正模块。最后通过移相值-移相控制码，衰减值-衰减控制码表查找出供下位机设备所使用的器件控制码。由此，能够自动化地完成微波阵列控制，在提升效率的同时还节约了成本，且功能模块化使得本实施例方法具有高移植性和实时性，还具有较强的适用性，能够满足不同的阵面环境。

关于粗控模块和精控模块这两个部分的流程的实现，其可以是部分或全部借助于软件的配置所实现的，并优选地可以是基于C++类而进行封装的，如图6所示，本发明的主要部件包括一个MainWindow窗口类，一个光反通信线程类(SimRfThread类)和一个网络通信类(CalibTcpSever类)。阵列的控制仿真的主要实现在在SimRfThread线程类中，通过粗控类(HqinterfaceRawCtrl类)和精控类(HqInterfaceExactCtrl类)来实现仿真阵列的角度模拟仿真控制。

如图7所示，本发明一实施例的微波暗室阵列仿真控制系统70，包括：标校下位机单元701，用于根据预配置的仪器标校表格来校准相连接的下位机设备，其中所述下位机设备包括以下中的一者或多者：信号源、失网、阵面和转台；三元组信息检测单元702，用于根据待仿真的目标的方位俯仰角设置所述微波暗室阵列，并检测所述目标对应于三条天线支路的三元组信息值；控制码生成单元703，用于确定对应于所述三元组信息值的移相值和衰减值，并基于所述移相值和所述衰减值生成对应所述微波暗室阵列在各个频点的移相控制码和衰减控制码。

本发明一实施例还提供电子设备(未示出)，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请上述的微波暗室阵列仿真控制方法的步骤。

上述本发明实施例的微波组件的仿真控制系统和电子设备实施例具体的细节可以参照上文关于微波暗室阵列仿真控制方法实施例，并相应的达到上述本发明系统实施例系统所达到的技术效果，这里不再赘述。

本发明实施例中可以通过硬件处理器(hardware processor)来实现相关功能模块。

另一方面，本发明一实施例提供存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行本申请上述的微波暗室阵列仿真控制方法的步骤。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的系统。

本申请实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:

(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。

(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(4)其他具有数据交互功能的电子装置。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种微波暗室阵列仿真控制方法，包括：

根据预配置的仪器标校表格来校准相连接的下位机设备，其中所述下位机设备包括以下中的一者或多者：信号源、失网、阵面和转台；

根据待仿真的目标的方位俯仰角设置所述微波暗室阵列，并检测所述目标对应于所述微波暗室阵列中三条天线支路的三元组信息值；

计算所述三元组信息值所对应的理论移相值和理论衰减值；

基于预配置的移相衰减迭代表格，确定所述三条天线支路在受控移相和衰减的过程中所导致的移相偏差值和衰减偏差值；

根据所述理论移相值和所述移相偏差值确定目标移相值，以及根据所述理论衰减值和所述衰减偏差值确定目标衰减值；以及

基于预配置的移相控制码表和衰减控制码表，确定所述目标移相值所对应的移相控制码和所述目标衰减值所对应的衰减控制码。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算所述三元组信息值所对应的理论移相值和理论衰减值包括：

基于预配置的近场修正表，确定对应于所述三元组信息值的近场修正值，并应用该近场修正值修正所述三元组信息值；

计算经修正的三元组信息值所对应的理论移相值和理论衰减值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述计算经修正的三元组信息值所对应的理论移相值和理论衰减值之后，该方法还包括：

基于路径校准表格校准所述理论移相值和理论衰减值，以使得经校准后的所述理论移相值和所述理论衰减值是对应于所述三条天线支路处于相同的相位和幅度的状态下的数值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据待仿真的目标的方位俯仰角设置所述微波暗室阵列并检测所述目标对应于所述微波暗室阵列中三条天线支路的三元组信息值包括：

生成针对待仿真的目标的方位俯仰角，并利用该方位俯仰角设置微波暗室阵列；

判断目标位置是否在所述微波暗室阵列的阵面的边界上；

当所述目标位置是在阵面的边界上时，向内查找以获取矩形内的两个天线的信息值，以及当所述目标位置不在阵面的边界上时，向外查找以获取矩形内的两个天线的信息值；

基于所查找到的两个天线的信息值，计算第三个天线的信息值，进而组合成所述三元组信息值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述检测所述目标对应于三条天线支路的三元组信息值包括：

当未检测到对应于所述三条天线支路的所述三元组信息值时，生成报错返回值，其中所述报错返回值指示在检测三元组信息值的过程中发生中断的步骤；

显示所述报错返回值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述下位机设备的数量为多个，其中所述根据预配置的仪器标校表格来对应校准相连接的下位机设备包括：

根据第一仪器标校表格校准第一下位机设备，以生成相应的第一反馈结果；

显示所述第一反馈结果，并检测是否接收到由操作人员所发出的继续标校触发指令；

当检测到所述继续标校触发指令时，根据第二仪器标校表格校准第二下位机设备；以及

当未检测到所述继续标校触发指令时，中止对所述第二下位机设备的标校操作。

7.一种微波暗室阵列仿真控制系统，包括：

标校下位机单元，用于根据预配置的仪器标校表格来校准相连接的下位机设备，其中所述下位机设备包括以下中的一者或多者：信号源、失网、阵面和转台；

三元组信息检测单元，用于根据待仿真的目标的方位俯仰角设置所述微波暗室阵列，并检测所述目标对应于三条天线支路的三元组信息值；

控制码生成单元，用于计算所述三元组信息值所对应的理论移相值和理论衰减值；

基于预配置的移相衰减迭代表格，确定所述三条天线支路在受控移相和衰减的过程中所导致的移相偏差值和衰减偏差值；

根据所述理论移相值和所述移相偏差值确定目标移相值，以及根据所述理论衰减值和所述衰减偏差值确定目标衰减值；以及

基于预配置的移相控制码表和衰减控制码表，确定所述目标移相值所对应的移相控制码和所述目标衰减值所对应的衰减控制码。

8.一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

Images