【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相控阵天线，具体涉及一种基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法及装置。
技术介绍
1、相控阵天线的工作原理为：通过控制组成天线的各辐射单元的馈电相位来改变波束指向，进而实现目标区域的扫描。相较于基于机械结构进行波束指向改变的天线而言，其扫描速度更快、抗干扰能力更强；进而在航空、交通及自动驾驶等场景中具有重要应用。
2、在相控阵天线投入各应用场景前需要对其进行分析优化以确保扫描探测的顺利进行。现有技术中，对相控阵天线的分析过程为：获取一天线样机或待使用的天线真机，对其进行不同的天线参数设置以确认相应的辐射性能是否满足需求，进而实现相应相控阵天线的性能评估以及天线设计方案的优化。但该类直接基于样机或真机的分析方法在实际应用时存在开发周期长、调试成本高的缺陷。
3、虽然已有分析方法将仿真手段引入了相控阵天线的优化中。但现有的仿真手段仅基于计算机软件进行，在分析优化过程中与实际的相控阵天线相脱离。进而在基于仿真手段完成天线调试优化后还需要再通过天线样机或天线真机进行调试结果的验证；并经过多轮的仿真-验证过程才可完成相应的相控阵天线的分析优化。因此该类基于仿真手段的方法在开发周期及调试成本方面仍存在一定的技术缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法及装置，用于解决现有技术中对相控阵天线进行分析优化的各类方法在实际应用时均存在开发周期长、开发成本高的技术问题。
2、为达成上述目的，本专利技术
3、第一方面，本技术方案提供了一种基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法。包括：
4、构建目标相控阵天线的天线几何模型，并对所述天线几何模型添加馈电网络以构建目标相控阵天线的天线物理模型；
5、其中，所述天线几何模型包括可编辑的第一仿真参数；所述第一仿真参数包括：阵元排布、子阵规划，以及与激励幅度分布及激励相位分布相应的阵面加权；所述天线物理模型包括可编辑的第二仿真参数；所述第二仿真参数包括：微波链路参数；
6、将所述天线物理模型中的第一仿真参数、第二仿真参数与目标相控阵天线中的对应的天线参数相关联以构建天线孪生模型；
7、基于所述天线孪生模型同步获取目标相控阵天线中与第一仿真参数、第二仿真参数相应的各天线参数的实时数值以输入至方向图推演算法，进而获取相应的辐射特性的数值以基于其对目标相控阵天线进行分析优化；其中，所述辐射特性包括：方向图、方向性系数、主瓣宽度及副瓣电平；
8、判断目标相控阵天线达到性能最佳时，将与之相应的最优天线孪生模型加载于预构建的场景模型中；并基于所述最优天线孪生模型对所述场景模型进行分区扫描以获取若干分区数据；
9、对各分区数据进行三维重构以获取若干重构区域，并将各重构区域与相应的场景模型区域分别进行重叠设置以判断是否存在扫描异常；其中，所述扫描异常包括：数据缺失及数据重复；
10、基于所述最优天线孪生模型对扫描异常的场景模型区域进行重新扫描，并判断扫描异常仍存在时，在相应的异常场景模型区域内对所述最优天线孪生模型进行进一步优化直至扫描正常；
11、基于所述最优天线孪生模型的进一步优化参数对目标相控阵天线进行进一步优化。
12、进一步的，所述对所述天线几何模型添加馈电网络以构建目标相控阵天线的天线物理模型；包括：
13、基于历史数据库获取若干样本以构建训练集及验证集；其中，所述样本以历史天线参数作为特征，以相应的历史辐射特性作为标签；
14、基于所述训练集对初始物理模型进行训练，并基于验证集对训练后的初始物理模型进行验证；
15、重复执行上一步骤直至初始物理模型输出的各辐射特性的数值与相应历史辐射特性的数值间的差值小于预设的误差阈值以获取所述天线物理模型。
16、进一步的，所述基于所述天线孪生模型同步获取目标相控阵天线中与第一仿真参数、第二仿真参数相应的各天线参数的实时数值以输入至方向图推演算法，进而获取相应的辐射特性的数值之前，包括：
17、判断所述天线孪生模型输出的辐射特性的仿真数值与所述目标相控阵天线输出的辐射特性的实际数值不一致时，以所述实际数值和所述仿真数值间的差值作为天线孪生模型的输出量的补偿值。
18、进一步的，构建所述场景模型；包括：
19、获取所述目标相控阵天线所处场景的地形参数及环境参数；其中，所述地形参数包括：待扫描目标的外形结构、尺寸及坐标位置；所述环境参数包括：环境湿度、环境温度；
20、基于所述地形参数构建地理模型，并将所述环境参数加载于所述地理模型内以构建初始场景模型；
21、将获取各环境参数的传感器与初始场景模型相关联以构建所述场景模型。
22、进一步的，所述获取相应的辐射特性的数值以基于其对目标相控阵天线进行分析优化；还包括：
23、基于各辐射特性预设的权重求解所述辐射特性的数值的权重和；
24、判断所述权重和满足预设的天线指标要求时则确认所述目标相控阵天线已达到最优状态。
25、第二方面，本技术方案提供了一种基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析装置。包括：
26、第一构建模块，构建目标相控阵天线的天线几何模型，并对所述天线几何模型添加馈电网络以构建目标相控阵天线的天线物理模型；
27、其中，所述天线几何模型包括可编辑的第一仿真参数；所述第一仿真参数包括：阵元排布、子阵规划，以及与激励幅度分布及激励相位分布相应的阵面加权；所述天线物理模型包括可编辑的第二仿真参数；所述第二仿真参数包括：微波链路参数；
28、第二构建模块，用于将所述天线物理模型中的第一仿真参数、第二仿真参数与目标相控阵天线中的对应的天线参数相关联以构建天线孪生模型；
29、仿真分析模块，用于基于所述天线孪生模型同步获取目标相控阵天线中与第一仿真参数、第二仿真参数相应的各天线参数的实时数值以输入至方向图推演算法，进而获取相应的辐射特性的数值以基于其对目标相控阵天线进行分析优化；其中，所述辐射特性包括：方向图、方向性系数、主瓣宽度及副瓣电平；
30、第三构建模块，用于第一判断目标相控阵天线达到性能最佳时，将与之相应的最优天线孪生模型加载于预构建的场景模型中；并基于所述最优天线孪生模型对所述场景模型进行分区扫描以获取若干分区数据；
31、异常判断模块，用于对各分区数据进行三维重构以获取若干重构区域，并将各重构区域与相应的场景模型区域分别进行重叠设置以判断是否存在扫描异常；其中，所述扫描异常包括：数据缺失及数据重复；
32、仿真优化模块，用于基于所述最优天线孪生模型对扫描异常的场景模型区域进行重新扫描，并判断扫描异常仍存在时，在相应的异常场景模型区域内对所述最优天线孪生模型进行进一步优化直至扫描正常；
33、天线优化模块，用于基于所述最优天线孪本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特征在于，所述对所述天线几何模型添加馈电网络以构建目标相控阵天线的天线物理模型；包括：
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特征在于，所述基于所述天线孪生模型同步获取目标相控阵天线中与第一仿真参数、第二仿真参数相应的各天线参数的实时数值以输入方向图推演算法，进而获取相应的辐射特性的数值之前，包括：
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特征在于，包括构建所述场景模型；包括：
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特征在于，所述基于辐射特性的数值对目标相控阵天线进行分析优化；包括：
6.一种基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析装置，其特征在于，所述第一构建模块包括：
8.根据权利要求6所述
9.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被配置为被所述处理器运行时执行所述权利要求1-5中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行所述权利要求1-5任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特征在于，所述对所述天线几何模型添加馈电网络以构建目标相控阵天线的天线物理模型；包括：
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特征在于，所述基于所述天线孪生模型同步获取目标相控阵天线中与第一仿真参数、第二仿真参数相应的各天线参数的实时数值以输入方向图推演算法，进而获取相应的辐射特性的数值之前，包括：
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特征在于，包括构建所述场景模型；包括：
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的相控阵天线性能仿真分析方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：任波，戴盛，李光胜，于家伟，
申请(专利权)人：南京华成微波技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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