一种飞机结构强度试验环境下5G网络深度覆盖方法与流程

一种飞机结构强度试验环境下5g网络深度覆盖方法
技术领域
1.本申请属于飞机强度试验技术领域，特别涉及一种飞机结构强度试验环境下5g网络深度覆盖方法。


背景技术：

2.飞机结构强度试验一般在实验室内实施，通过技术手段获得飞机在各种载荷作用下的响应数据，最终验证飞机的强度等性能，因此航空强度试验的本质是离散型的数据生产。目前采用的有线数据传输模式，试验准备期长，大量人工耗费在环境的搭建准备环节，采用5g网络能够很好的实现试验环境柔性按需搭建，加速传统试验数据的数字化传输。航空强度试验的发展目标就是数字化、信息化和智能化，同时为了实现试验设备、设施的柔性按需部署，5g无线网络也将广泛用于航空强度试验数据的传输，这都对航空强度试验提出了更高的数据传输和处理要求。
3.现阶段航空强度试验尤其是疲劳实验中，飞机被固定在巨大的钢结构框架内。钢架内部分层，每层间会增加很多的承重结构和行走通道，机身周围有很多种类的实验设施，材料种类多样，对电磁波的衰减系统差异很大。飞机机身主要由复合材料构成，机舱内会有很多的填充物来减小空间，这些钢结构、实验设施、飞机、填充物都会对电磁波有衰减作用，导致5g信号在传输中不断衰减，信号质量和传输速率随基站天线距离、遮挡物增加呈现恶化趋势。此外，航空强度试验将自下而上的产生海量试验响应数据和试验监控数据(视频监控、机器视觉巡检、响应传感器等)，这些数据都需要通过5g网络上行数据信道完成数据的上传，因此急需更高的上行带宽和更低的时延。由于现在的5g网络制式因素，下行资源远多于上行资源，因此对上行数据的承载资源受限，同时实验室环境复杂，5g信号传输干扰多，试验数据的高速上行传输存在很大困难。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本申请提供一种复杂试验环境下5g网络深度覆盖方法，能够构建一套复杂航空试验环境下具备最佳网络性能的5g网络。
5.本申请飞机结构强度试验环境下5g网络深度覆盖方法，包括：
6.步骤s1、在飞机结构强度试验的框架边缘处设置多个一级prru的安装位置，所述一级prru的数量为1
‑
10个；
7.步骤s2、确定与一级prru相邻的二级prru的安装位置，并根据二级prru的安装位置确定与其相邻的三级prru的安装位置，直至确定n级prru的安装位置，形成prru初始位置，其中，第二级及第n级prru的数量范围为2
‑
5个，确定各级prru的安装位置包括通过动态规划算法使prru信号覆盖飞机结构强度试验的整个框架；
8.步骤s3、基于slva算法，按照prru初始位置，对飞机结构强度试验的框架的各个区域进行信号仿真，获得仿真结果，在仿真结果中，若达到预设信号值，则确定prru最终位置，若未达到预设信号值，则继续对各级prru位置进行微调；
9.步骤s4、根据所述prru最终位置，布置prru，同时所有的prru均与rhub连接。
10.优选的是，形成prru初始位置之后进一步包括根据飞机结构强度强度试验的框架实际位置，对各级prru位置进行微调，以使各级prru能够安装在框架的h型钢上。
11.优选的是，形成prru初始位置之后进一步包括：
12.建立飞机结构强度强度试验的框架三维数字模型，并根据所述prru初始位置，将所有prru点位标注在所述试验框架三维数字模型上，通过变换视角，调整各prru的位置，直至确保飞机结构强度强度试验的框架的任意位置到最近的prru的遮挡都不超过两层，其中，所述飞机结构强度强度试验的框架共计2
‑
7层。
13.优选的是，还包括在所述框架三维数字模型中，获得所有prru点位的覆盖范围，调整各prru的位置，直至保证飞机结构强度强度试验的框架的至少80％空间位置到prru均为直视径，所述直视径是指框架中的某一位置与其中一个prru之间没有物体遮挡。
14.优选的是，步骤s3中，所述slva算法包括对于网络信号欠佳、误码率超过阈值的区域和终端用户，采用最高64条最优路径译码算法，提高终端的传输速率。
15.优选的是，步骤s3中，所述仿真结果包括信号覆盖范围、信号强度、网络上传速率、网络下载速率以及信号源干扰强度。
16.优选的是，步骤s4中，布置prru包括：
17.基于飞机对称面，在机翼翼根处相对设置的两个prru为相反发射；其余位置相对设置的两个prru为相对发射。
18.优选的是，在prru上安装60
°
天线做为定向天线的信号传播角度，左右侧框架均安装定向天线，两侧天线水平对称安装，其发射角度沿水平方向辐射范围为60
°
。
19.优选的是，步骤s4中，所述rhub安装在机柜中，所述机柜安装在飞机结构强度试验的框架上，prru与rhub连接线缆沿h型钢布置。
20.优选的是，所述prru设置有4.9g频段扩容模块。
21.本发明的有益效果为：首次提出了针对试验机强度试验复杂环境下的5g网络深度覆盖方法，为实验室设施柔性按需布置提供网络基础；解决了复杂试验环境下5g网络信号衰减等问题，能实现大规模试验数据安全、可靠、高速无线传输；可实现实验室大规模数据的无线高速传输，为试验数据实时处理和远程监测提供技术基础。
附图说明
22.图1为本发明提供的航空强度试验现场prru安装位置示意图；
23.图2为本发明提供的航空强度实验室5g无线网络拓扑图；
24.图3为本发明提供的试验承载钢结构网络设备布置示意图。
具体实施方式
25.为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，
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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
26.为了解决飞机全机强度试验中超复杂环境下构建用于数据传输的高可靠、高性能的5g无线网络的问题，本申请提出了一种复杂试验环境下5g网络深度覆盖方法，实现复杂试验环境多遮挡情况下在满足多终端、多射频发射接受源及低干扰的网络深度覆盖，所述方法包括：
27.步骤s1、在飞机结构强度试验的框架边缘处设置多个一级prru的安装位置，所述一级prru的数量为1
‑
10个；
28.步骤s2、确定与一级prru相邻的二级prru的安装位置，并根据二级prru的安装位置确定与其相邻的三级prru的安装位置，直至确定n级prru的安装位置，形成prru初始位置，其中，第二级及第n级prru的数量范围为2
‑
5个，确定各级prru的安装位置包括通过动态规划算法使prru信号覆盖飞机结构强度试验的整个框架；
29.步骤s3、基于slva算法，按照prru初始位置，对飞机结构强度试验的框架的各个区域进行信号仿真，获得仿真结果，在仿真结果中，若达到预设信号值，则确定prru最终位置，若未达到预设信号值，则继续对各级prru位置进行微调；
30.步骤s4、根据所述prru最终位置，布置prru，同时所有的prru均与rhub连接。
31.本申请的飞机结构强度试验的框架的总体尺寸大于试验机；飞机结构强度试验的框架包括前部分、中部分、后部分、左部分和右部分，分别覆盖试验机的机头及前机身、中机身、后机身及尾翼、左机翼、右机翼，飞机全机疲劳强度试验框架的中间预留空间放置试验飞机；飞机结构强度试验的框架的主结构均采用h型钢；前部分、中部分、后部分、左部分和右部分区域通过螺栓连接或焊接成桁架结构，确保整体强度及刚度安全。
32.图1给出了根据本申请的5g网络深度覆盖方法确定的航空强度试验现场prru安装位置示意图。图2是prru与rhub及bbu的连接关系，本申请网络由以下几个部分组成：5g终端，5g基站、5g承载网和5g核心网。本项目的网络热点区域是飞机承载框架及飞机舱内部分，其无线网络拓扑图如图2所示。
33.参考图1及图2，试验现场prru(微型射频拉远模块)立体式冗余覆盖布置。增加每个终端信号有效覆盖范围内的基站信号源数量，从而增加独立的传输信道，以热备份的方式形成信道冗余。当某些信道被遮挡导致无法工作时，仍有足够的信道可以替补传输。终端可感知速率的可靠性取决于信道热备份的程度，当信道热备份数量多，则在同样的遮挡情况下，业务可用性越高。
34.疲劳试验现场，试验机处在承载框架内部，试验机可视为密封筒体及悬臂机翼，承载框架包围在试验机外部，共计分7层，左右对称结构，材质为a3钢。prru、外接天线安装在承载框架上，rhub(射频模块集线器)安装在承载框架上的机柜中，bbu(基带模块)安装在机房。
35.整个试验承载框架共计布置36个prru。在框架后端布置16个prru，分布在框架四层(从下往上分别是第二层、第三层、第四层、第六层)，左右对称分布，编号1
‑
8。框架中间区域布置6个prru，分布在底部支柱和框架顶层，左右对称分布，编号9，17，18。框架前端区域布置14个prru，分布在框架四层(从下往上分别是第二层、第三层、第四层、第五层)，左右对称分布，编号10
‑
16。prru整体分布侧视图如图1所示。
36.在框架左侧尾部区域，第6层布置1号prru,靠近尾部区域后端。第5层布置2号prru，靠近尾部区域前端。第4层布置3、4号prru，两者间距9米。第3层布置5、6号prru，两者间距9米。第2层布置7、8号prru，两者间距9米。右侧对称分布。
37.在框架左侧中部区域，第5层布置9号prru,靠近中部区域前端。第4层布置17号prru，布置在中部区域中间。第2层布置18号prru，安装在底部支柱上。右侧对称分布。
38.在框架左侧前部区域，第5层布置10号prru,布置在前部区域中间。第4层布置11、12号prru，两者间距7米。第3层布置13、14号prru，两者间距7米。第2层布置15、16号prru，两者间距9米。右侧对称分布。
39.本申请采用定向精准降干扰。限制基站信号源射频发射角度，大幅度的减小无用信号，同时将信号功率集中在航空强度试验业务终端所在区域，可提升热点区域的信噪比。整个试验承载框架分为四层，各层之间以钢制地板分开。
40.每层prru从框架头部向尾部按规划分布，在prru上安装60
°
天线做为定向天线的信号传播角度，左右侧框架均安装定向天线，两侧天线水平对称安装，其发射角度沿水平方向辐射范围为60
°
，具体安装位置及辐射范围见图3。
41.在一些可选实施方式中，形成prru初始位置之后进一步包括根据飞机结构强度强度试验的框架实际位置，对各级prru位置进行微调，以使各级prru能够安装在框架的h型钢上。
42.在一些可选实施方式中，形成prru初始位置之后进一步包括：
43.建立飞机结构强度强度试验的框架三维数字模型，并根据所述prru初始位置，将所有prru点位标注在所述试验框架三维数字模型上，通过变换视角，调整各prru的位置，直至确保飞机结构强度强度试验的框架的任意位置到最近的prru的遮挡都不超过两层，其中，所述飞机结构强度强度试验的框架共计2
‑
7层。
44.在一些可选实施方式中，还包括在所述框架三维数字模型中，获得所有prru点位的覆盖范围，调整各prru的位置，直至保证飞机结构强度强度试验的框架的至少80％空间位置到prru均为直视径，所述直视径是指框架中的某一位置与其中一个prru之间没有物体遮挡。
45.在一些可选实施方式中，步骤s3中，所述slva算法包括对于网络信号欠佳、误码率超过阈值的区域和终端用户，采用最高64条最优路径译码算法，提高终端的传输速率。
46.在一些可选实施方式中，步骤s3中，所述仿真结果包括信号覆盖范围、信号强度、网络上传速率、网络下载速率以及信号源干扰强度。
47.在一些可选实施方式中，步骤s4中，布置prru包括：
48.基于飞机对称面，在机翼翼根处相对设置的两个prru为相反发射；其余位置相对设置的两个prru为相对发射。
49.在一些可选实施方式中，步骤s4中，所述rhub安装在机柜中，所述机柜安装在飞机结构强度试验的框架上，prru与rhub连接线缆沿h型钢布置，本申请rhub设置在飞机全机疲劳强度试验框架中预设位置，所有的prru均与rhub连接，所述预设位置与所有prru连接距离越短越好。
50.在一些可选实施方式中，所述prru设置有4.9g频段扩容模块，如图2所述。
51.本申请增加各终端信号有效覆盖范围内的基站信号源数量，实现立体式冗余覆
盖。以某型号疲劳试验为例，为了能够给95％以上的试验点位提供充足的信道冗余覆盖，将传统的基站间距从30米
‑
50米降低到2米
‑
8米，在终端信号有效覆盖范围内，空间独立信道的数量从1个提高到4
‑
8个。试验承载钢结构网络设备布置示意图见图1，图3。
52.本申请限制基站信号源射频发射角度，大幅度的减小无用信号，同时将信号功率集中在航空强度试验业务终端所在区域。实验室选择60
°
天线做为定向天线的信号传播角度。在试验环境的组网规划中，60
°
定向天线向周边小区发射的信号强度可以减小20db以上(相比全向天线)。干扰减小20db后，可以确保周边小区/终端信噪比能达到20db以上。
53.可见，本申请在全机强度试验中提供一种复杂试验环境下5g网络深度覆盖方法，构建一套复杂航空试验环境下具备最佳网络性能的5g网络，为航空强度实验室提供高可靠、高性能的无线网络服务，实现飞机全机强度试验中大规模试验数据安全、可靠、高速传输的目的，为智慧航空实验室构建网络基础。
54.以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。