一種hirf測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，包含：S1、根據(jù)HIRF測試確定中心測試點位置以及N個輔助測試點位置，配置建立地面多路徑反射干擾模型；S2、采用射線路徑追蹤法分別計算中心測試點和N個輔助測試點的合成場強；S3、采用最小平方誤差逼近法確定中心測試點的合成場強函數(shù)中的待定系數(shù)，實現(xiàn)中心測試點處的直射電磁波分量和地面反射電磁波分量的分離；S4、確定地面多路徑反射干擾的消除因子，并對中心測試點的地面多路徑反射干擾誤差進行消除處理。本發(fā)明用于對HIRF測試數(shù)據(jù)進行地面多路徑反射干擾誤差的消除處理，確保HIRF測試數(shù)據(jù)的正確性，從而解決航空航天器HIRF地面模擬測試中因地面多路徑反射干擾誤差所產(chǎn)生的影響。
【專利說明】一種HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在航空航天器的HIRF (High Intensity Radio Field,高強度福 射場）地面模擬測試中，消除地面多路徑反射干擾誤差的方法，屬于航空航天器電磁環(huán)境 效應(yīng)測試領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 航空航天器受到的外部人為電磁干擾包括來自機場（地面控制雷達等）、地面發(fā) 射機（商業(yè)電臺等）、艦船（導航雷達等）和空中（跟蹤雷達等）的電磁輻射，這些輻射的 總和稱為HIRF環(huán)境。近十幾年來，隨著雷達、微波蜂窩通信、人工通信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的射頻源 的發(fā)展，現(xiàn)在的航空航天器面臨的HIRF環(huán)境變得越來越復雜，HIRF對航空航天器的飛行安 全帶來的影響也日漸顯現(xiàn)。
[0003] 為了保護航空航天器的關(guān)鍵性系統(tǒng)免受HIRF的不利影響，中國民航總局頒布了 相應(yīng)的標準，規(guī)定了國家大力開展的大飛機等系列民用航空航天器的研制項目必須進行 HIRF適航符合性驗證試驗的測試。
[0004] 實際中的HIRF測試均為地面模擬測試，受航空航天器尺寸與重量等因素的制約， HIRF測試一般均在開闊的外部場地進行。由于存在地面多路徑反射干擾，導致地面模擬測 試不能真實地反映航空航天器的飛行狀態(tài)，測試結(jié)果存在地面多路徑反射干擾的誤差。
[0005] 本發(fā)明從上述所提到的問題出發(fā)，旨在提出一種HIRF測試中地面多路徑反射干 擾誤差的消除方法，從而能夠消除HIRF測試中的地面多路徑反射干擾誤差的不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，用 于實現(xiàn)對HIRF測試數(shù)據(jù)進行地面多路徑反射干擾誤差的消除處理，確保HIRF測試數(shù)據(jù)的 正確性，從而解決航空航天器HIRF地面模擬測試中因地面多路徑反射干擾誤差所產(chǎn)生的 影響。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除 方法，包含以下步驟：
[0008] S1、根據(jù)HIRF測試確定中心測試點位置以及N個輔助測試點位置，配置建立地面 多路徑反射干擾模型；其中，所述的地面多路徑反射干擾模型包括發(fā)射天線增益、發(fā)射天線 位置與高度和地面反射系數(shù)；
[0009] S2、采用射線路徑追蹤法分別計算中心測試點和N個輔助測試點的合成場強；其 中，所述的合成場強是以發(fā)射天線增益、測試點位置與高度、地面反射系數(shù)為自變量的函 數(shù)；
[0010] S3、根據(jù)HIRF測試中在中心測試點和N個輔助測試點測試得到的場強幅值數(shù)據(jù)， 采用最小平方誤差逼近法確定中心測試點的合成場強函數(shù)中的待定系數(shù)，實現(xiàn)中心測試點 處的接收天線接收信號中直射電磁波分量和地面反射電磁波分量的分離；
[0011] S4、根據(jù)直射電磁波分量和地面反射電磁波分量，確定地面多路徑反射干擾的消 除因子，并對中心測試點的地面多路徑反射干擾誤差進行消除處理。
[0012] 所述的步驟Sl中，在建立地面多路徑反射干擾模型的過程中，發(fā)射天線與中心測 試點位置之間的測試距離R需滿足以下條件：發(fā)射天線的半功率波束寬度（也稱為3dB波 束寬度）能夠完全照射航空航天器的待測艙室，以及地面多路徑反射滿足鏡面反射條件。
[0013] 所述的發(fā)射天線與中心測試點位置之間的測試距離R具體需滿足的條件為：
[0014] 根據(jù)瑞利準則，當僅考慮地面的鏡面反射時，地面的起伏高度h應(yīng)滿足：
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在于，包含以下步 驟： 51、 根據(jù)HIRF測試確定中心測試點位置以及N個輔助測試點位置，配置建立地面多路 徑反射干擾模型； 其中，所述的地面多路徑反射干擾模型包括發(fā)射天線增益、發(fā)射天線位置與高度和地 面反射系數(shù)； 52、 采用射線路徑追蹤法分別計算中心測試點和N個輔助測試點的合成場強； 其中，所述的合成場強是以發(fā)射天線增益、測試點位置與高度、地面反射系數(shù)為自變量 的函數(shù)； 53、 根據(jù)HIRF測試中在中心測試點和N個輔助測試點測試得到的場強幅值數(shù)據(jù)，采用 最小平方誤差逼近法確定中心測試點的合成場強函數(shù)中的待定系數(shù)，實現(xiàn)中心測試點處的 接收天線接收信號中直射電磁波分量和地面反射電磁波分量的分尚； 54、 根據(jù)直射電磁波分量和地面反射電磁波分量，確定地面多路徑反射干擾的消除因 子，并對中心測試點的地面多路徑反射干擾誤差進行消除處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在 于，所述的步驟Sl中，在建立地面多路徑反射干擾模型的過程中，發(fā)射天線與中心測試點 位置之間的測試距離R需滿足以下條件：發(fā)射天線的半功率波束寬度（也稱為3dB波束寬 度）能夠完全照射航空航天器的待測艙室，以及地面多路徑反射滿足鏡面反射條件。
3. 如權(quán)利要求2所述的HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在 于，所述的發(fā)射天線與中心測試點位置之間的測試距離R具體需滿足的條件為： 根據(jù)瑞利準則，當僅考慮地面的鏡面反射時，地面的起伏高度h應(yīng)滿足：
其中為由發(fā)射天線所發(fā)射的電磁波與地面所形成的擦地角，λ ^為該電磁波對應(yīng)的 波長； 測試距離R與接收天線設(shè)置位置的高度H需滿足：
聯(lián)立式（1)和式（2)可得，地面多路徑反射滿足鏡面反射時，測試距離R需滿足：
4. 如權(quán)利要求3所述的HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在 于，所述的步驟Sl中，以中心測試點為中心，在其左右、前后、上下三個方向上對稱選取N個 輔助測試點。
5. 如權(quán)利要求4所述的HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在 于，所述的步驟S2中，計算中心測試點和N個輔助測試點中的其中某一個測試點處的合成 場強的步驟，具體為： S21、在當前測試點位置設(shè)置接收天線，其用于對當前測試點處的合成場強的測量；由 發(fā)射天線發(fā)射的、且不經(jīng)地面反射而直接到達當前測試點的電磁波稱為直射電磁波，所述 的直射電磁波在當前測試點處形成的電場場強為：
其中，Ztl為空氣波阻抗；P為發(fā)射天線的輻射功率；Gi為發(fā)射天線在直射電磁波方向的 增益；^為直射電磁波的波矢量；弓為發(fā)射天線與接收天線之間的距離矢量；毛為?^的單 位矢量；j為虛數(shù)單位，表示為= ; i為當前測試點的下標，表示為i = 1，2......N+1，其 中i = 1時，表示當前測試點為中心測試點，i = 2......N+1時，表示當前測試點為輔助測試 占. 522、 上述式（4)中的直射電磁波在當前測試點處的場強在三個正交方向上的分量分 別為：
其中，Θ Ei為電場極化角，Θ i、奶分別為直射電磁波的入射俯仰角和方位角； 523、 由發(fā)射天線發(fā)射的、且經(jīng)過地面反射后到達當前測試點的電磁波稱為地面反射電 磁波，所述的地面反射電磁波在當前測試點處形成的電場場強為：
其中，Gfi為發(fā)射天線在地面反射電磁波方向的增益，^為地面反射電磁波的波矢量， 4為發(fā)射天線鏡像與接收天線之間的距離矢量，毛為弓的單位矢量，rfi和Θ fi分別為地面 反射電磁波方向的地面反射系數(shù)的幅值和相位； 524、 上述式￠)中的地面反射電磁波在當前測試點處的場強在三個正交方向上的分 量分別為：
其中，9fi、心分別為地面反射電磁波的入射俯仰角和方位角； 525、 聯(lián)立式（5)和式（7)可得，當前測試點處直射電磁波和地面反射電磁波干涉后的 合成場強在三個正交方向上的分量分別為：
因此，當前測試點處的合成場強幅值為：
6. 如權(quán)利要求5所述的HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在 于，所述的步驟S3具體包含以下步驟： 531、 在HIRF測試中得到中心測試點和N個輔助測試點的場強幅值為Etest(i); 532、 根據(jù)HIRF測試所得到的中心測試點和N個輔助測試點的場強幅值，以及根據(jù)在射 線路徑追蹤法中計算得到的中心測試點和N個輔助測試點的場強幅值，采用最小平方誤差 逼近法來確定式（9)中的未知量。
7. 如權(quán)利要求6所述的HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在 于，所述的步驟S32具體包含以下步驟： 5321、 針對中心測試點和N個輔助測試點，計算其在射線路徑追蹤法中得到的場強幅 值與在HIRF測試中得到的場強幅值的平方誤差值： δω(Α，6,，Γ^，θ〇 = (Εω(Α，6，Γ^，θ〇-Ε?^ω)2 (10)； 5322、 計算中心測試點和N個輔助測試點的累積平方誤差值：
5323、 分別在Gi, Gfi，rfi，Θ fi四個自變量的變化區(qū)間內(nèi)進行迭代計算，當 6叫，^1^，0〇達到最小值時，即可確定61，'1^，0,的最佳擬合值； 3324、將匕，'1^，0,分別代入式（5)和式（7)中，即可將中心測試點處的直射電磁波 和地面反射電磁波的分量分離出來，并可計算出式（4)中的直射電磁波在中心測試點的場 強EintJ⑴。
8. 如權(quán)利要求7所述的HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在 于，所述的步驟3323中，61，&在發(fā)射天線增益范圍內(nèi)、1^在[-1，1]范圍內(nèi)、0,在[-18〇， 180]范圍內(nèi)線性間隔取值進行迭代計算。
9. 如權(quán)利要求8所述的HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在 于，所述的步驟S4具體包含以下步驟： 541、 計算地面多路徑反射干擾的消除因子： Correct(dB) = 201og (Eind⑴/Etest(1)) (12)； 其中，Etest(1)為根據(jù)HIRF測試得到的中心測試點處的場強幅值； 542、 通過消除因子Correct^對HIRF測試數(shù)據(jù)Etest(dB)進行校正，即可實現(xiàn)地面多路 徑反射干擾誤差的消除，表示為： 修正數(shù)據(jù) _= Etest(dB)+Correct (dB) (13)； 其中，Etest_ - 201〇g(EtestG))。
10. 如權(quán)利要求9所述的HIRF測試中地面多路徑反射干擾誤差的消除方法，其特征在 于，還包含：步驟S5、重復步驟Sl?S4,在HIRF測試中，完成對其他確定的各個中心測試點 的地面多路徑反射干擾消除操作。
【文檔編號】G01R31/00GK104375045SQ201410706144
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】方金鵬, 武亞君, 張元 , 陳奇平 申請人:上海無線電設(shè)備研究所