一种飞机天线方向图建模方法和装置与流程

1.本发明涉及飞机天线布局设计领域，尤其涉及一种飞机天线方向图建模方法和装置。


背景技术：

2.为满足无线通信、导航、监视、搜索等功能需求，飞机天线的数量逐渐增多，且集中布置在飞机平台局部狭小的空间上，机体结构对天线的辐射特性会有一定影响，且天线间的距离较近存在因天线电磁能量场场耦合而导致出现无线收发系统间电磁干扰的可能性。天线布局设计已成为飞机研制成功与否的关键技术，而天线装机方向图仿真、天线隔离度仿真正是天线布局设计的有效方法和手段。
3.天线装机方向图和天线隔离度仿真的前提是飞机和天线的建模，精准的飞机模型和天线的馈电模型是保证仿真有效性和准确性的先决条件。
4.天线布局仿真设计对于飞机研制方而言难以有效开展，而利用通用天线设计形式的馈电模型无法保证仿真的有效性和准确性。


技术实现要素：

5.本发明提供一种飞机天线方向图建模方法和装置，解决飞机天线的装机方向图和天线隔离度仿真的有效性和准确性低的问题。
6.本发明第一方面提供一种飞机天线方向图建模方法，包括：
7.获取待建模天线的自由空间方向图测试数据图片；
8.从所述待建模天线的自由空间方向图测试数据图片中，提取所述待建模天线的数据点；
9.将所述待建模天线的数据点、频率、方向图几何扫描信息存储为电磁仿真软件识别的预设格式的文件；所述方向图几何扫描信息包括：所述待建模天线的theta角范围、步长、phi角；
10.采用电磁仿真软件，读取所述预设格式的文件，完成所述待建模天线的建模，实现所述待建模天线馈电模型的等效替代。
11.可选的，所述自由空间方向图测试数据图片中横坐标为角度，纵坐标为天线增益；所述从所述待建模天线的自由空间方向图测试数据图片中，提取所述待建模天线的数据点，包括：
12.根据自由空间方向图测试数据图片中的坐标横轴的最小值和最大值，坐标纵轴的最小值和最大值，确定数值范围；
13.在数值范围内，按照预设采样频率，提取所述待建模天线的数据点。
14.可选的，所述提取所述待建模天线的数据点，包括：
15.利用数据提取工具engauge digitizer，提取所述待建模天线的数据点，并将所述待建模天线的数据点保存在“.csv”格式的文本中；
16.所述将所述待建模天线的数据点、频率、方向图几何扫描信息存储为电磁仿真软件识别的预设格式的文件，包括：
17.将“.csv”格式的文本中的待建模天线的数据点转换存储到所述预设格式的文件中；
18.在所述预设格式的文件中补充所述待建模天线的频率、方向图几何扫描信息。
19.可选的，所述采用电磁仿真软件，读取所述预设格式的文件，完成所述待建模天线的建模，包括：
20.在电磁仿真软件galileo emt中，采用synthetic建模新建所述待建模天线的模型；
21.在新建所述待建模天线的模型的基础上，根据所述待建模天线的频率、方向图几何扫描信息，创建频率扫描和方向图几何扫描；
22.导入所述预设格式的文件，完成所述待建模天线的建模。
23.可选的，所述从所述待建模天线的自由空间方向图测试数据图片中，提取所述待建模天线的数据点之前，所述方法还包括：
24.对所述待建模天线的自由空间方向图测试数据图片进行修正。
25.本发明第二方面提供一种飞机天线方向图建模装置，包括：
26.图片获取模块，用于获取待建模天线的自由空间方向图测试数据图片；
27.提取模块，用于从所述待建模天线的自由空间方向图测试数据图片中，提取所述待建模天线的数据点；
28.存储模块，用于将所述待建模天线的数据点、频率、方向图几何扫描信息存储为电磁仿真软件识别的预设格式的文件；所述方向图几何扫描信息包括：所述待建模天线的theta角范围、步长、phi角；
29.建模模块，用于采用电磁仿真软件，读取所述预设格式的文件，完成所述待建模天线的建模，作为所述待建模天线的馈电模型。
30.可选的，所述自由空间方向图测试数据图片中横坐标为角度，纵坐标为天线增益；所述提取模块具体用于：
31.根据自由空间方向图测试数据图片中的坐标横轴的最小值和最大值，坐标纵轴的最小值和最大值，确定数值范围；
32.在数值范围内，按照预设采样频率，提取所述待建模天线的数据点。
33.可选的，所述提取模块具体用于：
34.利用数据提取工具engauge digitizer，提取所述待建模天线的数据点，并将所述待建模天线的数据点保存在“.csv”格式的文本中；
35.所述存储模块具体用于：
36.将“.csv”格式的文本中的待建模天线的数据点转换存储到所述预设格式的文件中；
37.在所述预设格式的文件中补充所述待建模天线的频率、方向图几何扫描信息。
38.可选的，所述建模模块具体用于：
39.在电磁仿真软件galileo emt中，采用synthetic建模新建所述待建模天线的模型；
40.在新建所述待建模天线的模型的基础上，根据所述待建模天线的频率、方向图几何扫描信息，创建频率扫描和方向图几何扫描；
41.导入所述预设格式的文件，完成所述待建模天线的建模。
42.可选的，所述装置还包括：
43.修正模块，用于对所述待建模天线的自由空间方向图测试数据图片进行修正。
44.本发明提供一种飞机天线方向图建模方法和装置，在缺少飞机天线的馈电模型仅有其自由空间方向图测试数据图片的情况下，通过本发明提出的飞机天线方向图建模方法，仍可准确有效地开展飞机天线装机方向图仿真和天线隔离度仿真，实现飞机天线布局的优化设计和预测评估。本发明针对飞机天线自由空间方向图测试数据的图片，采用图片修正、数据提取、格式转换等方法建立一种电磁仿真软件可识别的天线方向图等效模型，并将天线方向图等效模型加载到飞机模型上开展天线装机方向图和天线隔离度的仿真，完成飞机天线布局的优化设计和预测评估，本发明将对飞机天线布局设计和型号研制有积极的作用和价值。
附图说明
45.图1是飞机天线方向图建模主要步骤的实施例；
46.图2是某飞机天线的自由空间方向图测试数据图片；
47.图3是针对某飞机天线的自由空间方向图测试数据图片的数据点提取。
具体实施方式
48.下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
49.如图1-3所示，本发明提供一种飞机天线方向图建模方法，用于飞机天线布局优化设计和预测评估。通过对飞机天线自由空间方向图测试数据图片进行图片修正、数据点提取，格式转换等处理，生成一种电磁仿真软件可识别的天线方向图等效模型，使得在缺少飞机天线馈电模型的情况下，仍可有效开展飞机天线装机方向图仿真和天线隔离度仿真。所述飞机天线方向图建模方法具体步骤如下：
50.步骤一、获取飞机天线的自由空间方向图测试数据图片，并判断图片是否需要修正，若需修正，则执行步骤二，否则执行步骤三；
51.示例性的飞机天线可以为距离测量设备(distance measuring equipment， dme)天线、高度表天线等。
52.示例性的，对于天线自由空间方向图的测试图片存在畸形的情况，需要对天线自由空间方向图的测试图片进行修正。
53.步骤二、利用图片修正工具，对飞机天线自由空间方向图的测试数据图片进行修正，将其横坐标和纵坐标修正为规范的坐标轴线，其中横坐标为角度(单位：
°
)，纵坐标为天线增益(单位：db)。
54.步骤三、利用数据提取工具，对修正后或规范的天线自由空间方向图测试数据图片进行数据点提取，依次选择图片上坐标横轴、纵轴的最小值和最大值这三个点，确定坐标轴的数值范围，在图片的曲线上选取一定密集度的点(包括曲线的起始点)，将所提取的点保存导出为“.csv”格式的文本；
55.示例性的，可以采用预设的采样频率在图片的曲线上选取点，也可以具体根据图片的曲线的变化剧烈程度，设定变化的采样频率。
56.步骤四、新建“.txt”格式文本，将“.csv”格式文本数据转换为电磁仿真软件可识别的“.txt”格式文本数据，并补充天线的频率、方向图几何扫描信息 (包括theta角范围、步长、phi角)，保存新建的“.txt”格式文本；
57.其中，phi角是方位面(水平面)内的角度，范围0～360度，theta角是俯仰面(竖直面)内的角度，范围0～180度。
58.步骤五、打开电磁仿真软件，新建天线模型，选择合成(或人工)建模，创建频率扫描和方向图几何扫描，必须保证所创建的频率和方向图几何扫描与由步骤四补充的天线的频率、方向图几何扫描信息一致，选择要导入的由步骤四生成的天线方向图“.txt”格式文本，至此完成天线方向图等效模型的建立。
59.本发明的优点是在缺少飞机天线的馈电模型仅有其自由空间方向图测试数据图片的情况下，通过本发明提出的飞机天线方向图建模方法，仍可准确有效地开展飞机天线装机方向图仿真和天线隔离度仿真，实现飞机天线布局的优化设计和预测评估。
60.本发明针对飞机天线自由空间方向图测试数据的图片，采用图片修正、数据提取、格式转换等方法建立一种电磁仿真软件可识别的天线方向图等效模型，并将天线方向图等效模型加载到飞机模型上开展天线装机方向图和天线隔离度的仿真，完成飞机天线布局的优化设计和预测评估，本发明将对飞机天线布局设计和型号研制有积极的作用和价值。
61.示例性的，在某一具体实施例中，本实施例采取的飞机天线方向图建模方法具体为：
62.步骤一、获取飞机某dme天线的自由空间方向图测试数据图片，见图2，判断图片是否需要修正；
63.步骤二、利用图片修正工具如perspective image correction，对某dme天线的自由空间方向图测试数据图片进行修正，将其横坐标和纵坐标修正为规范的坐标轴线，其中横坐标为角度(单位：
°
)，纵坐标为天线增益(单位：db)；
64.步骤三、利用数据提取工具如engauge digitizer，对修正后的某dme天线自由空间方向图测试数据图片进行数据点提取，依次选择图片上坐标横轴、纵轴的最小值和最大值这三个点，确定坐标轴的数值范围，在图片的曲线上选取一定密集度的点(包括曲线的起始点)，见图3，将所提取的点保存导出为“.csv”格式的文本；
65.步骤四、新建“.txt”格式文本，将“.csv”格式文本数据转换为电磁仿真软件可识别的“.txt”格式文本数据，并补充某dme天线的频率、方向图几何扫描信息(包括theta角范围、步长，phi角)，保存新建的“.txt”格式文本；
66.步骤五、打开电磁仿真软件如galileo emt软件，新建某dme天线模型，选择synthetic建模，创建频率扫描和方向图几何扫描，必须保证所创建的频率和方向图几何扫描与由步骤四补充的某dme天线的频率、方向图几何扫描信息一致，选择要导入的由步骤四生成的天线方向图“.txt”格式文本，至此完成天线方向图等效模型的建立。