CN111460900B - 一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法 - Google Patents

一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，包括：步骤1，进行复杂电磁环境矢量分解，得到待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集；步骤2，对待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集进行矢量信号波形剪裁；步骤3，通过计算剪裁后的待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集中相对应的矢量信号波形组的相似度，进行构建等效性量化评估。本发明的一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，无需预先知道复杂电磁环境环境所包含信号的信号特征及具体参数即可完成构建前后的环境等效性评估，可以简化评估的复杂程度，实施性强。

Description

一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法
技术领域
本发明涉及电磁环境效应技术领域，尤其是一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法。
背景技术
近年来，日益复杂的电磁环境对电子系统的生存能力构成了极大威胁，电子系统容易受到电磁波的干扰而出现不同程度的电磁环境效应，如：干扰、扰乱、系统性能降级、损伤甚至毁伤等，影响其效能发挥。为保证电子系统能够适应外部电磁环境、稳定可靠的工作，需开展电磁环境效应试验，研究、验证电子系统对复杂电磁环境的适应能力。而在开展复杂电磁环境适应性测试之前，需对所构建复杂电磁环境与实际复杂电磁环境的等效性进行评估，以确保测试结果的有效性。
目前，现有的电磁环境构建等效性评估方法是将模拟环境的信号特征与目标电磁环境进行对比分析，以确定模拟电磁环境的逼真度。要实现评估，需预先知道模拟环境和目标电磁环境的信号特征及信号的具体参数。但对于实际复杂电磁环境而言，大多数情况下，只能测量得到随时间变化的离散信号值，难以提前进行信号组成分析；并且，现有评估方法未对目标复杂电磁环境进行边界约束，而目标电磁环境往往具有频率覆盖范围宽、幅值动态范围大、极化方向多等特征，以致现有评估方法在实际应用中受到极大限制，评估结果可信度难以评价。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，该方法只需复杂电磁环境构建前后的离散幅值即可完成等效性量化评估，无需知道复杂电磁环境的具体信号特征，可以简化评估的复杂程度，可实施性强。
本发明采用的技术方案如下：
一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，包括：
步骤1，进行复杂电磁环境矢量分解，得到待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集；
步骤2，对待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集进行矢量信号波形剪裁；
步骤3，通过计算剪裁后的待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集中相对应的矢量信号波形组的相似度，进行构建等效性量化评估。
进一步地，步骤1包括如下子步骤：
步骤1.1，根据效应物的外形尺寸，确定一个外切长方体区域，该区域即为复杂电磁环境矢量分解区域Ω；
步骤1.2，确定复杂电磁环境矢量分解区域Ω中所有6个面{S1,S2,S3,S4,S5,S6}的水平矢量方向和垂直矢量方向；
步骤1.3，通过复杂电磁环境矢量分解区域Ω确定待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000021
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000022
进一步地，步骤1.3包括如下子步骤：
步骤1.31，在待构建环境中，将空间复杂电磁环境对第i个面Si进行投影，并沿该面的水平矢量方向和垂直矢量方向进行信号矢量分解，得到待构建环境在复杂电磁环境矢量分解区域Ω第i面的水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000023
和垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000024
在效应物所处的构建环境中，在复杂电磁环境矢量分解区域Ω周围第i个面上，测量得到构建环境在复杂电磁环境矢量分解区域Ω第i面的水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000031
和垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000032
步骤1.32，重复步骤1.31，分别得到待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000033
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000034
Figure GDA0004147896100000035
Figure GDA0004147896100000036
其中，
Figure GDA0004147896100000037
分别为面Si的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，且：
Figure GDA0004147896100000038
Figure GDA0004147896100000039
式中，i＝1,2,…,6，其中：
Figure GDA00041478961000000310
Figure GDA00041478961000000311
Figure GDA00041478961000000312
Figure GDA00041478961000000313
式中，
Figure GDA00041478961000000314
为矢量信号时域离散点幅值，N为矢量信号长度。
进一步地，步骤1.31中采用双极化天线测量得到构建环境在复杂电磁环境矢量分解区域Ω第i面的水平矢量信号
Figure GDA00041478961000000315
和垂直矢量信号
Figure GDA00041478961000000316
进一步地，步骤2包括如下子步骤：
步骤2.1，根据效应物敏感频率范围[fL,fU]，对待构建环境矢量信号集
Figure GDA00041478961000000317
和构建环境矢量信号集
Figure GDA00041478961000000318
中每个元素的水平矢量信号和垂直矢量信号进行频率剪裁，得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure GDA00041478961000000319
和构建环境矢量信号集
Figure GDA00041478961000000320
步骤2.2，根据效应物敏感电平A，对待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000041
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000042
中每个元素的水平矢量信号和垂直矢量信号进行幅度剪裁，得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000043
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000044
进一步地，步骤2.1包括如下子步骤：
步骤2.11，通过离散傅里叶变换，将待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000045
中第i个矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000046
的水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000047
和垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000048
变换至频域，分别得到水平矢量信号频域波形
Figure GDA0004147896100000049
和垂直矢量信号频域波形
Figure GDA00041478961000000410
将构建环境信号集
Figure GDA00041478961000000411
中第i个矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000000412
的水平矢量信号
Figure GDA00041478961000000413
和垂直矢量信号
Figure GDA00041478961000000414
变换至频域，分别得到水平矢量信号频域波形
Figure GDA00041478961000000415
和垂直矢量信号频域波形
Figure GDA00041478961000000416
其中：
Figure GDA00041478961000000417
Figure GDA00041478961000000418
Figure GDA00041478961000000419
Figure GDA00041478961000000420
式中，
Figure GDA00041478961000000421
为矢量信号频域离散点幅值；
步骤2.12，根据效应物敏感频率范围[fL,fU]，依据下式对待构建环境的
Figure GDA00041478961000000422
和构建环境的
Figure GDA00041478961000000423
进行频率剪裁，分别得到剪裁后的
Figure GDA00041478961000000424
和
Figure GDA00041478961000000425
Figure GDA00041478961000000426
Figure GDA00041478961000000427
Figure GDA00041478961000000428
Figure GDA00041478961000000429
其中：
Figure GDA0004147896100000051
Figure GDA0004147896100000052
Figure GDA0004147896100000053
Figure GDA0004147896100000054
其中ε(f)表示阶跃函数；
步骤2.13，通过逆离散傅里叶变换，将待构建环境剪裁后的水平矢量信号频域波形
Figure GDA0004147896100000055
垂直矢量信号频域波形
Figure GDA0004147896100000056
变换至时域，得到水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000057
和垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000058
将构建环境剪裁后的水平矢量信号频域波形
Figure GDA0004147896100000059
垂直矢量信号频域波形
Figure GDA00041478961000000510
变换至时域，得到水平矢量信号
Figure GDA00041478961000000511
和垂直矢量信号
Figure GDA00041478961000000512
其中：
Figure GDA00041478961000000513
Figure GDA00041478961000000514
Figure GDA00041478961000000515
Figure GDA00041478961000000516
步骤2.14，更新剪裁后的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，得到待构建环境矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000000517
和构建环境矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000000518
其中：
Figure GDA00041478961000000519
Figure GDA00041478961000000520
步骤2.15，重复步骤2.11～2.14，直至对
Figure GDA00041478961000000521
中所有矢量信号波形组完成频率剪裁，并得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure GDA00041478961000000522
和构建环境矢量信号集
Figure GDA00041478961000000523
其中：
Figure GDA0004147896100000061
Figure GDA0004147896100000062
进一步地，步骤2.2包括如下子步骤：
步骤2.21，根据效应物敏感电平，依据下式，对待构建环境的第i个矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000063
的
Figure GDA0004147896100000064
和构建环境第i个矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000065
的
Figure GDA0004147896100000066
Figure GDA0004147896100000067
进行幅度剪裁，分别得到剪裁后的
Figure GDA0004147896100000068
和
Figure GDA0004147896100000069
其中：
Figure GDA00041478961000000610
Figure GDA00041478961000000611
Figure GDA00041478961000000612
Figure GDA00041478961000000613
且：
Figure GDA00041478961000000614
Figure GDA00041478961000000615
Figure GDA00041478961000000616
Figure GDA00041478961000000617
其中sgn(x)表示符号函数，且有：
Figure GDA00041478961000000618
步骤2.22，更新剪裁后的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，得到待构建环境矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000000619
和构建环境矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000071
其中：
Figure GDA0004147896100000072
Figure GDA0004147896100000073
步骤2.23，重复步骤2.21～2.22，直至对
Figure GDA0004147896100000074
中所有矢量信号波形组完成幅度剪裁，并得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000075
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000076
其中：
Figure GDA0004147896100000077
Figure GDA0004147896100000078
进一步地，步骤3包括如下子步骤：
步骤3.1，计算矢量信号波形集
Figure GDA0004147896100000079
中第i个矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000000710
与
Figure GDA00041478961000000711
之间的相似度λi，步骤如下：
步骤3.11，根据下式，计算水平矢量信号
Figure GDA00041478961000000712
与
Figure GDA00041478961000000713
之间的相似度αi：
Figure GDA00041478961000000714
步骤3.12，根据下式，计算垂直矢量信号
Figure GDA00041478961000000715
与
Figure GDA00041478961000000716
之间的相似度βi：
Figure GDA00041478961000000717
步骤3.13，根据下式，计算矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000000718
与
Figure GDA00041478961000000719
之间的相似度λi：
Figure GDA00041478961000000720
步骤3.2，重复步骤3.11，计算出矢量信号波形集
Figure GDA00041478961000000721
所有对应矢量信号波形组的相似度λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6；
步骤3.3，根据下式，进行构建等效性量化评估：
Figure GDA0004147896100000081
其中ηi为等效性评估权重系数，表征效应物在复杂电磁环境矢量分解区域Ω中Si面上的电磁敏感度，与效应物在该面处的孔缝、天线分布有关，且
Figure GDA0004147896100000082
μi为构建等效性量化值。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，无需预先知道复杂电磁环境环境所包含信号的信号特征及具体参数即可完成构建前后的环境等效性评估，可以简化评估的复杂程度，实施性强；
2、本发明的一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，基于效应物敏感频率和敏感电平对所评估的环境进行剪裁，缩减了待评价环境的频率与幅度范围，降低了评估难度；
3、本发明的一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，可直接计算出等效性量化值，评估结果直观。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明的一种复杂电磁环境构建等效性评估方法的流程图；
图2为本发明实施例中所构建的复杂电磁环境矢量分解区域示意图；
图3为本发明实施例中复杂电磁环境矢量分解区域的水平矢量方向和垂直矢量方向示意图；
图4为本发明实施例中在示例面上待构建环境矢量分解得到的水平矢量信号波形和垂直矢量信号波形；
图5为本发明实施例中在示例面上构建环境矢量分解得到的水平矢量信号波形和垂直矢量信号波形；
图6为本发明实施例中在示例面上待构建环境矢量信号敏感频率剪裁前的频域波形；
图7为本发明实施例中在示例面上构建环境矢量信号敏感频率剪裁前的频域波形；
图8为本发明实施例中在示例面上待构建环境矢量信号敏感频率剪裁后的频域波形；
图9为本发明实施例中在示例面上构建环境矢量信号敏感频率剪裁后的频域波形；
图10为本发明实施例中在示例面上待构建环境矢量信号敏感频率剪裁后的时域波形；
图11为本发明实施例中在示例面上构建环境矢量信号敏感频率剪裁后的时域波形；
图12为本发明实施例中在示例面上待构建环境矢量信号敏感电平剪裁后的时域波形；
图13为本发明实施例中在示例面上构建环境矢量信号敏感电平剪裁后的时域波形；
图中：1-效应物，2-空间复杂电磁环境矢量分解区域Ω，3-矢量方向规则，4-矢量分解示例面S1，5-矢量分解面S2，6-矢量分解面S3，7-矢量分解面S4，8-矢量分解面S5，9-矢量分解面S6。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
如图1所示，本发明的一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，包括：复杂电磁环境矢量分解、矢量信号波形剪裁、以及复杂电磁环境构建等效性量化评估3个步骤，具体为：
步骤1，进行复杂电磁环境矢量分解，得到待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集；
步骤2，对待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集进行矢量信号波形剪裁；
步骤3，通过计算剪裁后的待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集中相对应的矢量信号波形组的相似度，进行构建等效性量化评估。
1、复杂电磁环境矢量分解
步骤1.1，根据效应物的外形尺寸，确定一个外切长方体区域，该区域即为复杂电磁环境矢量分解区域Ω；
步骤1.2，确定复杂电磁环境矢量分解区域Ω中所有6个面{S1,S2,S3,S4,S5,S6}的水平矢量方向和垂直矢量方向；
步骤1.3，通过复杂电磁环境矢量分解区域Ω确定待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000111
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000112
具体地，步骤1.3包括如下子步骤：
步骤1.31，在待构建环境中，将空间复杂电磁环境对第i个面Si进行投影，并沿该面的水平矢量方向和垂直矢量方向进行信号矢量分解，得到待构建环境在复杂电磁环境矢量分解区域Ω第i面的水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000113
和垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000114
在效应物所处的构建环境中，在复杂电磁环境矢量分解区域Ω周围第i个面上，测量得到构建环境在复杂电磁环境矢量分解区域Ω第i面的水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000115
和垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000116
其中，可以采用双极化天线进行测量；
步骤1.32，重复步骤1.31，分别得到待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000117
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000118
Figure GDA0004147896100000119
Figure GDA00041478961000001110
其中，
Figure GDA00041478961000001111
分别为面Si的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，且：
Figure GDA00041478961000001112
Figure GDA00041478961000001113
式中，i＝1,2,…,6，其中：
Figure GDA00041478961000001114
Figure GDA00041478961000001115
Figure GDA00041478961000001116
Figure GDA00041478961000001117
式中，
Figure GDA00041478961000001118
为矢量信号时域离散点幅值，N为矢量信号长度。
2、矢量信号波形剪裁
步骤2.1，根据效应物敏感频率范围[fL,fU]，对待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000121
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000122
中每个元素的水平矢量信号和垂直矢量信号进行频率剪裁，得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000123
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000124
具体地：
步骤2.11，通过离散傅里叶变换，将待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000125
中第i个矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000126
的水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000127
和垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000128
变换至频域，分别得到水平矢量信号频域波形
Figure GDA0004147896100000129
和垂直矢量信号频域波形
Figure GDA00041478961000001210
将构建环境信号集
Figure GDA00041478961000001211
中第i个矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000001212
的水平矢量信号
Figure GDA00041478961000001213
和垂直矢量信号
Figure GDA00041478961000001214
变换至频域，分别得到水平矢量信号频域波形
Figure GDA00041478961000001227
和垂直矢量信号频域波形
Figure GDA00041478961000001215
其中：
Figure GDA00041478961000001216
Figure GDA00041478961000001217
Figure GDA00041478961000001218
Figure GDA00041478961000001219
式中，
Figure GDA00041478961000001220
为矢量信号频域离散点幅值；
步骤2.12，根据效应物敏感频率范围[fL,fU]，依据下式对待构建环境的
Figure GDA00041478961000001221
和构建环境的
Figure GDA00041478961000001222
进行频率剪裁，分别得到剪裁后的
Figure GDA00041478961000001223
和
Figure GDA00041478961000001224
Figure GDA00041478961000001225
Figure GDA00041478961000001226
Figure GDA0004147896100000131
Figure GDA0004147896100000132
其中：
Figure GDA0004147896100000133
Figure GDA0004147896100000134
Figure GDA0004147896100000135
Figure GDA0004147896100000136
其中ε(f)表示阶跃函数；
步骤2.13，通过逆离散傅里叶变换，将待构建环境剪裁后的水平矢量信号频域波形
Figure GDA0004147896100000137
垂直矢量信号频域波形
Figure GDA0004147896100000138
变换至时域，得到水平矢量分解信号
Figure GDA0004147896100000139
和垂直矢量分解信号
Figure GDA00041478961000001310
将构建环境剪裁后的水平矢量信号频域波形
Figure GDA00041478961000001311
垂直矢量信号频域波形
Figure GDA00041478961000001312
变换至时域，得到水平矢量分解信号
Figure GDA00041478961000001313
和垂直矢量分解信号
Figure GDA00041478961000001314
其中：
Figure GDA00041478961000001315
Figure GDA00041478961000001316
Figure GDA00041478961000001317
Figure GDA00041478961000001318
步骤2.14，更新剪裁后的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，得到待构建环境矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000001319
和构建环境矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000001320
其中：
Figure GDA00041478961000001321
Figure GDA00041478961000001322
步骤2.15，重复步骤2.11～2.14，直至对
Figure GDA00041478961000001323
中所有矢量信号波形组完成频率剪裁，并得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000141
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000142
其中：
Figure GDA0004147896100000143
Figure GDA0004147896100000144
步骤2.2，根据效应物敏感电平A，对待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000145
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000146
中每个元素的水平矢量信号和垂直矢量信号进行幅度剪裁，得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000147
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000148
具体地：
步骤2.21，根据效应物敏感电平，依据下式，对待构建环境的第i个矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000149
的
Figure GDA00041478961000001410
和构建环境的第i个矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000001411
的
Figure GDA00041478961000001412
进行幅度剪裁，分别得到剪裁后的
Figure GDA00041478961000001413
和
Figure GDA00041478961000001414
其中：
Figure GDA00041478961000001415
Figure GDA00041478961000001416
Figure GDA00041478961000001417
Figure GDA00041478961000001418
且：
Figure GDA00041478961000001419
Figure GDA00041478961000001420
Figure GDA00041478961000001421
Figure GDA00041478961000001422
其中sgn(x)表示符号函数，且有：
Figure GDA0004147896100000151
步骤2.22，更新剪裁后的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，得到待构建环境矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000152
和构建环境矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000153
其中：
Figure GDA0004147896100000154
Figure GDA0004147896100000155
步骤2.23，重复步骤2.21～2.22，直至对
Figure GDA0004147896100000156
中所有矢量信号波形组完成幅度剪裁，并得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000157
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000158
其中：
Figure GDA0004147896100000159
Figure GDA00041478961000001510
3、复杂电磁环境构建等效性量化评估
步骤3.1，计算矢量信号波形集
Figure GDA00041478961000001511
中第i个矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000001512
与
Figure GDA00041478961000001513
之间的相似度λi，步骤如下：
步骤3.11，根据下式，计算水平矢量信号
Figure GDA00041478961000001514
与
Figure GDA00041478961000001515
之间的相似度αi：
Figure GDA00041478961000001516
步骤3.12，根据下式，计算垂直矢量信号
Figure GDA00041478961000001517
与
Figure GDA00041478961000001518
之间的相似度βi：
Figure GDA00041478961000001519
步骤3.13，根据下式，计算矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000161
与
Figure GDA0004147896100000162
之间的相似度λi：
Figure GDA0004147896100000163
步骤3.2，重复步骤3.11，计算出矢量信号波形集
Figure GDA0004147896100000164
所有对应矢量信号波形组的相似度λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6；
步骤3.3，根据下式，进行构建等效性量化评估：
Figure GDA0004147896100000165
其中ηi为等效性评估权重系数，表征效应物在复杂电磁环境矢量分解区域Ω中Si面上的电磁敏感度，与效应物在该面处的孔缝、天线分布有关，且
Figure GDA0004147896100000166
μi为构建等效性量化值，μi越大，等效性越差；μi越小，等效性越好。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
步骤1，复杂电磁环境矢量分解
步骤如下：
步骤1.1，如图2所示，根据效应物1最大尺寸，构建的复杂电磁环境矢量分解区域Ω2的尺寸为3m×1m×1m；
步骤1.2，按照如图3所示的矢量方向规则3对空间复杂电磁环境矢量分解区域Ω2各面的水平矢量方向和垂直矢量方向进行定义；
步骤1.3，通过复杂电磁环境矢量分解区域Ω2确定待构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000167
和构建环境矢量信号集
Figure GDA0004147896100000168
以矢量分解示例面S14为例详细说明复杂电磁环境矢量分解过程，其余5个面参照该示例进行矢量分解；
步骤1.3.1，对待构建环境和构建环境在矢量分解示例面S14上进行投影，并进行水平矢量和垂直矢量分解，分别得到待构建环境的水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000169
垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000171
如图4所示，和构建环境的水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000172
垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000173
如图5所示；进而得到矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000174
和
Figure GDA0004147896100000175
其中
Figure GDA0004147896100000176
步骤2，矢量信号波形剪裁
以矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000177
Figure GDA0004147896100000178
为例，详细说明矢量信号波形剪裁过程，其余矢量信号波形组参照该示例进行矢量信号波形剪裁，步骤如下：
步骤2.1，频率剪裁：
步骤2.11，分别将矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000179
Figure GDA00041478961000001710
通过离散傅里叶变换变换至频域，得到频域波形
Figure GDA00041478961000001711
如图6所示，和频域波形
Figure GDA00041478961000001712
如图7所示；
步骤2.12，根据敏感频率范围[200MHz,500MHz]，通过式(13)～(20)计算得到剪裁后的频域波形
Figure GDA00041478961000001713
如图8所示，和频域波形
Figure GDA00041478961000001714
Figure GDA00041478961000001715
如图9所示；
步骤2.13，通过逆离散傅里叶变换，将频域波形
Figure GDA00041478961000001716
和
Figure GDA00041478961000001717
Figure GDA00041478961000001718
变换至时域，得到频率剪裁后的时域波形
Figure GDA00041478961000001719
如图10所示，和时域波形
Figure GDA00041478961000001720
如图11所示；
步骤2.14，更新剪裁后的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，得到矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000001721
和
Figure GDA00041478961000001722
其中
Figure GDA00041478961000001723
Figure GDA00041478961000001724
步骤2.2，幅度剪裁：
步骤2.21，根据敏感电平1200V/m，根据式(29)～(36)将矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000001725
中各矢量信号进行幅度剪裁，得到剪裁后的待构建环境的水平矢量信号
Figure GDA00041478961000001726
垂直矢量信号
Figure GDA00041478961000001727
如图12所示，和构建环境的水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000181
垂直矢量信号
Figure GDA0004147896100000182
如图13所示；
步骤2.22，更新剪裁后的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，得到矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000183
和
Figure GDA0004147896100000184
其中
Figure GDA0004147896100000185
Figure GDA0004147896100000186
步骤3，复杂电磁环境构建等效性量化评估
步骤如下：
步骤3.1，以矢量信号波形组
Figure GDA0004147896100000187
为例，详细说明待构建环境矢量信号波形组和相应的构建环境矢量信号波形组之间相似度计算过程，其余矢量信号波形组之间相似度计算参考该示例进行；步骤如下：
步骤3.11，根据式(42)，计算待构建环境水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000188
和构建环境水平矢量信号
Figure GDA0004147896100000189
之间相似度α1为1.3187；
步骤3.12，根据式(43)，计算待构建环境垂直矢量信号
Figure GDA00041478961000001810
和构建环境水平矢量信号
Figure GDA00041478961000001811
之间相似度β1为1.5039；
步骤3.13，根据式(44)，计算矢量信号波形组
Figure GDA00041478961000001812
与
Figure GDA00041478961000001813
之间相似度λ1为2.0002；
步骤3.2，根据上述步骤的示例，计算矢量分解面S25、矢量分解面S36、矢量分解面S47、矢量分解面S58、矢量分解面S69的待构建环境矢量信号波形组与构建环境矢量信号波形组相似度，分别为λ2＝2.9496，λ3＝1.0545，λ4＝1.6120，λ5＝1.2401，λ5＝1.3451；
步骤3.3，根据效应物1的电磁敏感度η1＝0.5，η2＝0，η3＝0，η4＝0，η5＝0.3，η6＝0.2，通过式(45)，计算得到复杂电磁环境构建等效性评估量化值为2.2744。
至此，完成复杂电磁环境构建等效性量化评估。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，其特征在于，包括：
步骤1，进行复杂电磁环境矢量分解，得到待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集；
步骤2，对待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集进行矢量信号波形剪裁；
步骤3，通过计算剪裁后的待构建环境矢量信号集和构建环境矢量信号集中相对应的矢量信号波形组的相似度，进行构建等效性量化评估；
步骤1包括如下子步骤：
步骤1.1，根据效应物的外形尺寸，确定一个外切长方体区域，该区域即为复杂电磁环境矢量分解区域Ω；
步骤1.2，确定复杂电磁环境矢量分解区域Ω中所有6个面{S1,S2,S3,S4,S5,S6}的水平矢量方向和垂直矢量方向；
步骤1.3，通过复杂电磁环境矢量分解区域Ω确定待构建环境矢量信号集
Figure FDA0004140662420000011
和构建环境矢量信号集
Figure FDA0004140662420000012
步骤1.3包括如下子步骤：
步骤1.31，在待构建环境中，将空间复杂电磁环境对第i个面Si进行投影，并沿该面的水平矢量方向和垂直矢量方向进行信号矢量分解，得到待构建环境在复杂电磁环境矢量分解区域Ω第i面的水平矢量信号
Figure FDA0004140662420000013
和垂直矢量信号
Figure FDA0004140662420000014
在效应物所处的构建环境中，在复杂电磁环境矢量分解区域Ω周围第i个面上，测量得到构建环境在复杂电磁环境矢量分解区域Ω第i面的水平矢量信号
Figure FDA0004140662420000015
和垂直矢量信号
Figure FDA0004140662420000016
步骤1.32，重复步骤1.31，分别得到待构建环境矢量信号集
Figure FDA0004140662420000017
和构建环境矢量信号集
Figure FDA0004140662420000018
Figure FDA0004140662420000021
Figure FDA0004140662420000022
其中，
Figure FDA0004140662420000023
分别为面Si的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，且：
Figure FDA0004140662420000024
Figure FDA0004140662420000025
式中，i＝1,2,...,6，其中：
Figure FDA0004140662420000026
Figure FDA0004140662420000027
Figure FDA0004140662420000028
Figure FDA0004140662420000029
式中，
Figure FDA00041406624200000210
为矢量信号时域离散点幅值，N为矢量信号长度；
步骤3包括如下子步骤：
步骤3.1，计算矢量信号波形集
Figure FDA00041406624200000211
中第i个矢量信号波形组
Figure FDA00041406624200000212
与
Figure FDA00041406624200000213
之间的相似度λi，步骤如下：
步骤3.11，根据下式，计算水平矢量信号
Figure FDA00041406624200000214
与
Figure FDA00041406624200000215
之间的相似度αi：
Figure FDA00041406624200000216
步骤3.12，根据下式，计算垂直矢量信号
Figure FDA00041406624200000217
与
Figure FDA00041406624200000218
之间的相似度βi：
Figure FDA00041406624200000219
步骤3.13，根据下式，计算矢量信号波形组
Figure FDA00041406624200000220
与
Figure FDA00041406624200000221
之间的相似度λi：
Figure FDA0004140662420000031
步骤3.2，重复步骤3.11，计算出矢量信号波形集
Figure FDA0004140662420000032
所有对应矢量信号波形组的相似度λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6；
步骤3.3，根据下式，进行构建等效性量化评估：
Figure FDA0004140662420000033
其中ηi为等效性评估权重系数，表征效应物在复杂电磁环境矢量分解区域Ω中Si面上的电磁敏感度，与效应物在该面处的孔缝、天线分布有关，且
Figure FDA0004140662420000034
μi为构建等效性量化值。
2.根据权利要求1所述的复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，其特征在于，步骤1.31中采用双极化天线测量得到构建环境在复杂电磁环境矢量分解区域Ω第i面的水平矢量信号
Figure FDA0004140662420000035
和垂直矢量信号
Figure FDA0004140662420000036
3.根据权利要求1所述的复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，其特征在于，步骤2包括如下子步骤：
步骤2.1，根据效应物敏感频率范围[fL,fU]，对待构建环境矢量信号集
Figure FDA0004140662420000037
和构建环境矢量信号集
Figure FDA0004140662420000038
中每个元素的水平矢量信号和垂直矢量信号进行频率剪裁，得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure FDA0004140662420000039
和构建环境矢量信号集
Figure FDA00041406624200000310
步骤2.2，根据效应物敏感电平A，对待构建环境矢量信号集
Figure FDA00041406624200000311
和构建环境矢量信号集
Figure FDA00041406624200000312
中每个元素的水平矢量信号和垂直矢量信号进行幅度剪裁，得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure FDA00041406624200000313
和构建环境矢量信号集
Figure FDA00041406624200000314
4.根据权利要求3所述的复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，其特征在于，步骤2.1包括如下子步骤：
步骤2.11，通过离散傅里叶变换，将待构建环境矢量信号集
Figure FDA00041406624200000315
中第i个矢量信号波形组
Figure FDA0004140662420000041
的水平矢量信号
Figure FDA0004140662420000042
和垂直矢量信号
Figure FDA0004140662420000043
变换至频域，分别得到水平矢量信号频域波形
Figure FDA0004140662420000044
和垂直矢量信号频域波形
Figure FDA0004140662420000045
将构建环境信号集
Figure FDA0004140662420000046
中第i个矢量信号波形组
Figure FDA0004140662420000047
的水平矢量信号
Figure FDA0004140662420000048
和垂直矢量信号
Figure FDA0004140662420000049
变换至频域，分别得到水平矢量信号频域波形
Figure FDA00041406624200000410
和垂直矢量信号频域波形
Figure FDA00041406624200000411
其中：
Figure FDA00041406624200000412
Figure FDA00041406624200000413
Figure FDA00041406624200000414
Figure FDA00041406624200000415
式中，
Figure FDA00041406624200000416
为矢量信号频域离散点幅值；
步骤2.12，根据效应物敏感频率范围[fL,fU]，依据下式对待构建环境的
Figure FDA00041406624200000417
和构建环境的
Figure FDA00041406624200000418
进行频率剪裁，分别得到剪裁后的
Figure FDA00041406624200000419
和
Figure FDA00041406624200000420
Figure FDA00041406624200000421
Figure FDA00041406624200000422
Figure FDA00041406624200000423
Figure FDA00041406624200000424
其中：
Figure FDA00041406624200000425
Figure FDA00041406624200000426
Figure FDA00041406624200000427
Figure FDA00041406624200000428
其中ε(f)表示阶跃函数；
步骤2.13，通过逆离散傅里叶变换，将待构建环境剪裁后的水平矢量信号频域波形
Figure FDA0004140662420000051
垂直矢量信号频域波形
Figure FDA0004140662420000052
变换至时域，得到水平矢量信号
Figure FDA0004140662420000053
和垂直矢量信号
Figure FDA0004140662420000054
将构建环境剪裁后的水平矢量信号频域波形
Figure FDA0004140662420000055
垂直矢量信号频域波形
Figure FDA0004140662420000056
变换至时域，得到水平矢量信号
Figure FDA0004140662420000057
和垂直矢量信号
Figure FDA0004140662420000058
其中：
Figure FDA0004140662420000059
Figure FDA00041406624200000510
Figure FDA00041406624200000511
Figure FDA00041406624200000512
步骤2.14，更新剪裁后的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，得到待构建环境矢量信号波形组
Figure FDA00041406624200000513
和构建环境矢量信号波形组
Figure FDA00041406624200000514
其中：
Figure FDA00041406624200000515
Figure FDA00041406624200000516
步骤2.15，重复步骤2.11～2.14，直至对
Figure FDA00041406624200000517
中所有矢量信号波形组完成频率剪裁，并得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure FDA00041406624200000518
和构建环境矢量信号集
Figure FDA00041406624200000519
其中：
Figure FDA00041406624200000520
Figure FDA00041406624200000521
5.根据权利要求3所述的复杂电磁环境构建等效性量化评估方法，其特征在于，步骤2.2包括如下子步骤：
步骤2.21，根据效应物敏感电平，依据下式，对待构建环境的第i个矢量信号波形组
Figure FDA0004140662420000061
的
Figure FDA0004140662420000062
和构建环境第i个矢量信号波形组
Figure FDA0004140662420000063
的
Figure FDA0004140662420000064
Figure FDA0004140662420000065
进行幅度剪裁，分别得到剪裁后的
Figure FDA0004140662420000066
和
Figure FDA0004140662420000067
其中：
Figure FDA0004140662420000068
Figure FDA0004140662420000069
Figure FDA00041406624200000610
Figure FDA00041406624200000611
且：
Figure FDA00041406624200000612
Figure FDA00041406624200000613
Figure FDA00041406624200000614
Figure FDA00041406624200000615
其中sgn(x)表示符号函数，且有：
Figure FDA00041406624200000616
步骤2.22，更新剪裁后的待构建环境矢量信号波形组和构建环境矢量信号波形组，得到待构建环境矢量信号波形组
Figure FDA00041406624200000617
和构建环境矢量信号波形组
Figure FDA00041406624200000618
其中：
Figure FDA00041406624200000619
Figure FDA00041406624200000620
步骤2.23，重复步骤2.21～2.22，直至对
Figure FDA00041406624200000621
中所有矢量信号波形组完成幅度剪裁，并得到剪裁后的待构建环境矢量信号集
Figure FDA0004140662420000071
和构建环境矢量信号集
Figure FDA0004140662420000072
其中：
Figure FDA0004140662420000073
Figure FDA0004140662420000074
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