CN113139157A - 一种dut主能量方向的计算方法和计算机设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电磁场领域，提供了一种DUT主能量方向的计算方法，包括：用函数表示DUT的远场方向图；通过近场算法输出所述函数在二维网格上离散点的值；将离散点的值通过样条插值得到所述函数的近似函数；最优化所述函数的近似函数，解得DUT的实测主能量方向。本发明方法可自动计算DUT的主能量方向。

Description

一种DUT主能量方向的计算方法和计算机设备
技术领域
本发明属于电磁场领域，尤其涉及一种DUT主能量方向的计算方法、计算机可读存储介质及计算机设备。
背景技术
在应用近场算法的到DUT的远场方向图(如图1所示)后，现有的后处理技术：一般先要对其主能量出现的角度进行手动定位(见图1的圆圈区域)，然后沿着X轴(Azimuth)以及Y轴(Elevation)方向对DUT远场方向图(即图1对应的曲面)截出两条曲线，曲面为Farfields H-cut,Far fields V-cut，如图2，图3所示。
这种传统的技术方案有明显不足：DUT的主能量方向需要手动确定，效率低，有误差；所截的曲线只能沿着X轴，Y轴方向，一旦DUT发生旋转则截出来的H-cut,V-cut则离兴趣曲线相差甚远。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DUT主能量方向的计算方法、计算机可读存储介质及计算机设备，旨在解决DUT的主能量方向需要手动确定的问题。
第一方面，本发明提供了一种DUT主能量方向的计算方法，包括：
用函数表示DUT的远场方向图；
通过近场算法输出所述函数在二维网格上离散点的值；
将离散点的值通过样条插值得到所述函数的近似函数；
最优化所述函数的近似函数，解得DUT的实测主能量方向。
进一步地，所述解得DUT的实测主能量方向，之后还包括计算DUT的实测主能量方向与理论主能量方向的差值。
进一步地，所述计算DUT的实测主能量方向与理论主能量方向的差值具体为：根据计算得到的后处理坐标系，解得DUT的理论主能量方向为
Figure BDA0003033892630000021
得出实测主能量方向和理论主能量方向的差值为：
Figure BDA0003033892630000022
进一步地，所述根据计算得到的后处理坐标系具体为:
设后处理坐标系为
Figure BDA0003033892630000023
DUT的局部坐标系为
Figure BDA0003033892630000024
两者关系为：
Figure BDA0003033892630000025
opost＝olocal+τ (8)；
其中，
Figure BDA0003033892630000026
分别表示后处理坐标系的x轴，y轴，z轴方向上的单位向量，opost表示后处理坐标系的中心原点；
Figure BDA0003033892630000027
分别表示局部坐标系的x轴，y轴，z轴方向上的单位向量，olocal表示局部坐标系的中心原点；Rot表示旋转矩阵，τ表示平移向量；
当主能量方向和局部坐标系
Figure BDA0003033892630000028
确定，则Rot和τ确定，则根据式(7)和(8)求解后处理坐标系
Figure BDA0003033892630000029
进一步地，所述局部坐标系
Figure BDA00030338926300000210
确定具体为：局部坐标系由DUT的标记点计算得到；当DUT为一个矩形开口喇叭，在喇叭矩形口顶点上作三个标记点，解得：
Figure BDA00030338926300000211
Figure BDA00030338926300000212
其中，A,B和C为三个标记点在参考坐标系的坐标，由校准技术得到。
第二方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的DUT主能量方向的计算方法的步骤。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备包括：一个或多个处理器、存储器、以及一个或多个计算机程序，其中所述处理器和所述存储器通过总线连接，所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的DUT主能量方向的计算方法的步骤。
在本发明中，用函数表示DUT的远场方向图，通过近场算法输出所述函数在二维网格上离散点的值，通过样条插值得到所述函数的近似函数，最优化后解得DUT的实测主能量方向，可自动计算DUT的主能量方向，不需要手动确定；可通过确定后处理坐标系，计算理论主能量方向，得到实测和理论差值。在特定的Rot和τ数值得到的后处理坐标系，计算出的DUT远场方向图Far(θ,φ)在沿着后处理坐标系
Figure BDA0003033892630000031
的x轴，y轴方向截出来的H-cut和V-cut曲线不随DUT的旋转平移而变化。
附图说明
图1是一个现有的近场算法输出的DUT远场方向三维图
图2是过图1曲面的峰值点在X轴方向上所截出来的曲线。
图3是过图1曲面的峰值点在Y轴方向上所截出来的曲线。
图4是本发明一实施例提供的DUT主能量方向的计算方法的流程图。
图5是本发明一实施例提供的计算机设备的具体结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参阅图4，本发明一实施例提供的DUT主能量方向的计算方法包括以下步骤：需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的DUT主能量方向的计算方法并不以图4所示的流程顺序为限。
S1.用函数表示DUT的远场方向图；
S2.通过近场算法输出所述函数在二维网格上离散点的值；
S3.将离散点的值通过样条插值得到所述函数的近似函数；
S4.最优化所述函数的近似函数，解得DUT的实测主能量方向。
在本发明一实施例中，所述用函数表示DUT的远场方向图具体为：
用函数表示DUT的远场方向图为：
Far(θ,φ)∈C3,θ∈[0,π],φ∈[-π,π] (1)；
其中，C3表示三维复数，θ为方位角,φ为俯仰角。
在本发明一实施例中，所述通过近场算法输出所述函数在二维网格上离散点的值具体为：
用近场算法输出Far(θ,φ)在二维网格上离散点的值为：
{Far(θi,φj):θi∈[0,π],φj∈[-π,π],1≤i,j≤N} (2)。
在本发明一实施例中，所述将离散点的值通过样条插值得到所述函数的近似函数具体为：
数据(2)通过样条插值得到作为Far(θ,φ)近似的
Figure BDA0003033892630000041
Figure BDA0003033892630000042
Figure BDA0003033892630000043
对Far(θ,φ)的近似误差是O max{Δθd,Δφd}，Δθ和Δφ分别表示式(2)中相邻两个θi，相邻两个φi的间隔最大值；d是正整数，表示所用样条插值的阶数。
在本发明一实施例中，所述最优化所述函数的近似函数，解得DUT的实测主能量方向具体为：
最优化函数
Figure BDA0003033892630000044
得到：
Figure BDA0003033892630000045
解得DUT的实测主能量方向：
υ＝[sin θ* cos φ*,sin θ* sin φ*,cos θ*]T (5)。
其中，T表示矩阵的转制。
在本发明一实施例中，所述解得DUT的实测主能量方向，之后还包括计算DUT的实测主能量方向与理论主能量方向的差值。
在本发明一实施例中，所述计算DUT的实测主能量方向与理论主能量方向的差值具体为：根据计算得到的后处理坐标系，解得DUT的理论主能量方向为
Figure BDA0003033892630000051
得出实测主能量方向和理论主能量方向的差值为：
Figure BDA0003033892630000052
在本发明一实施例中，所述根据计算得到的后处理坐标系具体为:
设后处理坐标系为
Figure BDA0003033892630000053
DUT的局部坐标系为
Figure BDA0003033892630000054
两者关系为：
Figure BDA0003033892630000055
opost＝olocal+τ (8)；
其中，
Figure BDA0003033892630000056
分别表示后处理坐标系的x轴，y轴，z轴方向上的单位向量，opost表示后处理坐标系的中心原点；
Figure BDA0003033892630000057
分别表示局部坐标系的x轴，y轴，z轴方向上的单位向量，olocal表示局部坐标系的中心原点；Rot表示旋转矩阵，τ表示平移向量；
当主能量方向和局部坐标系
Figure BDA0003033892630000058
确定，则Rot和τ确定，则根据式(7)和(8)求解后处理坐标系
Figure BDA0003033892630000059
后处理坐标系的x轴和y轴分别对应DUT远场方向图H-cut和V-cut的方向。当DUT为一个矩形开口喇叭，令Rot＝I、τ＝0，得到后处理坐标系，计算出的DUT远场方向图Far(θ,φ)在沿着后处理坐标系
Figure BDA00030338926300000510
的x轴，y轴方向截出来的H-cut和V-cut曲线不随DUT的旋转平移而变化。
在本发明一实施例中，所述局部坐标系
Figure BDA00030338926300000511
确定具体为：局部坐标系由DUT的标记点计算得到；当DUT为一个矩形开口喇叭，在喇叭矩形口顶点上作三个标记点，解得：
Figure BDA0003033892630000061
Figure BDA0003033892630000062
其中，A,B和C为三个标记点在参考坐标系的坐标，由校准技术得到。
本发明一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明一实施例提供的DUT主能量方向的计算方法的步骤。
图5示出了本发明一实施例提供的计算机设备的具体结构框图，一种计算机设备100包括：一个或多个处理器101、存储器102、以及一个或多个计算机程序，其中所述处理器101和所述存储器102通过总线连接，所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器102中，并且被配置成由所述一个或多个处理器101执行，所述处理器101执行所述计算机程序时实现如本发明一实施例提供的DUT主能量方向的计算方法的步骤。
在本发明实施例中，用函数表示DUT的远场方向图，通过近场算法输出所述函数在二维网格上离散点的值，通过样条插值得到所述函数的近似函数，最优化后解得DUT的实测主能量方向，可自动计算DUT的主能量方向，不需要手动确定；可通过确定后处理坐标系，计算理论主能量方向，得到实测和理论差值。在特定的Rot和τ数值得到的后处理坐标系，计算出的DUT远场方向图Far(θ,φ)在沿着后处理坐标系
Figure BDA0003033892630000063
的x轴，y轴方向截出来的H-cut和V-cut曲线不随DUT的旋转平移而变化。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
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 (11)

1.一种DUT主能量方向的计算方法，其特征在于，包括：
用函数表示DUT的远场方向图；
通过近场算法输出所述函数在二维网格上离散点的值；
将离散点的值通过样条插值得到所述函数的近似函数；
最优化所述函数的近似函数，解得DUT的实测主能量方向。
2.如权利要求1所述的DUT主能量方向的计算方法，其特征在于，所述用函数表示DUT的远场方向图具体为：
用函数表示DUT的远场方向图为：
Far(θ,φ)∈C3,θ∈[0,π],φ∈[-π,π] (1)；
其中，C3表示三维复数，θ为方位角,φ为俯仰角。
3.如权利要求1所述的DUT主能量方向的计算方法，其特征在于，所述通过近场算法输出所述函数在二维网格上离散点的值具体为：
用近场算法输出Far(θ,φ)在二维网格上离散点的值为：
{Far(θi,φj):θi∈[0,π],φj∈[-π,π],1≤i,j≤N} (2)。
4.如权利要求1所述的DUT主能量方向的计算方法，其特征在于，所述将离散点的值通过样条插值得到所述函数的近似函数具体为：
数据(2)通过样条插值得到作为Far(θ,φ)近似的
Figure FDA0003033892620000011
Figure FDA0003033892620000012
Figure FDA0003033892620000013
对Far(θ,φ)的近似误差是O max{Δθd,Δφd}，Δθ和Δφ分别表示式(2)中相邻两个θi，相邻两个φi的间隔最大值；d是正整数，表示所用样条插值的阶数。
5.如权利要求1所述的DUT主能量方向的计算方法，其特征在于，所述最优化所述函数的近似函数，解得DUT的实测主能量方向具体为：
最优化函数
Figure FDA0003033892620000021
得到：
Figure FDA0003033892620000022
解得DUT的实测主能量方向：
υ＝[sinθ*cosφ*,sinθ*sinφ*,cosθ*]T (5)。
其中，T表示矩阵的转制。
6.如权利要求1所述的DUT主能量方向的计算方法，其特征在于，所述解得DUT的实测主能量方向，之后还包括计算DUT的实测主能量方向与理论主能量方向的差值。
7.如权利要求6所述的DUT主能量方向的计算方法，其特征在于，所述计算DUT的实测主能量方向与理论主能量方向的差值具体为：根据计算得到的后处理坐标系，解得DUT的理论主能量方向为
Figure FDA0003033892620000023
得出实测主能量方向和理论主能量方向的差值为：
Figure FDA0003033892620000024
8.如权利要求7所述的DUT主能量方向的计算方法，其特征在于，所述根据计算得到的后处理坐标系具体为:
设后处理坐标系为
Figure FDA0003033892620000025
DUT的局部坐标系为
Figure FDA0003033892620000026
两者关系为：
Figure FDA0003033892620000027
opost＝olocal+τ (8)；
其中，
Figure FDA0003033892620000028
分别表示后处理坐标系的x轴，y轴，z轴方向上的单位向量，opost表示后处理坐标系的中心原点；
Figure FDA0003033892620000029
分别表示局部坐标系的x轴，y轴，z轴方向上的单位向量，olocal表示局部坐标系的中心原点；Rot表示旋转矩阵，τ表示平移向量；
当主能量方向和局部坐标系
Figure FDA0003033892620000031
确定，则Rot和τ确定，则根据式(7)和(8)求解后处理坐标系
Figure FDA0003033892620000032
9.如权利要求8所述的DUT主能量方向的计算方法，其特征在于，所述局部坐标系
Figure FDA0003033892620000033
确定具体为，局部坐标系由DUT的标记点计算得到；当DUT为一个矩形开口喇叭，在喇叭矩形口顶点上作三个标记点，解得：
Figure FDA0003033892620000034
Figure FDA0003033892620000035
其中，A,B和C为三个标记点在参考坐标系的坐标，由校准技术得到。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述的DUT主能量方向的计算方法的步骤。
11.一种计算机设备，包括：一个或多个处理器、存储器以及一个或多个计算机程序，所述处理器和所述存储器通过总线连接，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述的DUT主能量方向的计算方法的步骤。
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