(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210994440.8 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市碑林区友谊西 路127号 (72)发明人 郭淑霞　刘恩泽　高颖　张朋　 刘宁　王江宇　杨康　白倩　陈笑　 胡圣泽　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于PCHIP的电磁环境模拟的修 正方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于PCHIP的电磁环境模 拟的修正方法， 首先在模拟的电磁环 境频段内选 取样本点， 作为理论模型与实际测量的功率对照 点， 根据实测结果修正理论模型计算结果， 然后 利用分段三次H ermite插 值法在修正后的理论模 型基础上插值拟合出在其他频点下的功率结果， 通过在模拟电磁环境的频段按照随机抽样原则 选取验证点， 检验在验证点处的理论模型计算结 果与实测结果是否满足置信 度， 通过不断迭代修 正， 使理论模 型的计算结果与实测结果在验证点 处满足置信度要求。 本发明减少实际工程中为了 修正仿真模 型所需要的测试量， 并建立兼顾精度 与效率的电磁环境仿真模型， 避免了为了验证模 型进行大量的实验， 简化计算流程， 减少实际计 算量。 权利要求书3页 说明书8页 附图6页 CN 115374627 A 2022.11.22 CN 115374627 A 1.一种基于PC HIP的电磁环境模拟的修 正方法， 其特 征在于包括下述 步骤： 步骤一： 对电磁环境进行建模； 对电磁环境的模拟包括注入式模拟以及暗室辐射式模拟， 针对不同环境模拟方式分别 进行理论建模； 模拟电磁环境的参数按照 实际研究的电磁环境进行设置， 或者根据要建模 对象来设置模拟电磁环境的参数； 建模流程为首先确定模拟电磁环境的仿 真模型参数信号 体制、 信号频段和信号功率， 之后按照相应的信号体制建立电磁环 境理论仿 真模型； 建立起 电磁环境理论仿真模型后， 按照随机抽样原则确定样本量并在频段范围内抽取样本点， 通 过仿真模型计算样本点处的接收信号带内平均功率 值； 步骤二： 实际测量 实际测量样本频点处接收信号的功率值， 分析频率与实测功率之间的数学关系， 从而 对电磁环境的仿真模型进行修 正； 步骤三： 基于实测结果和PC HIP法对仿真结果进行拟合； 根据步骤二中注入式测量和辐射式测量中获得的实测数据， 得到n个样本频点处的接 收信号带内平均功率值[P1,P2,…Pn]， 根据实际测量的数据对仿真模型中样本频点处的理 论接收信号带内平均功率值[P`1,P`2,…P`n]进行修正， 使样 本点处的模 型计算功率值等于 实测功率 值， 即Pi＝P`i， i＝1,2,…n； 利用PCHIP方法， 结合步骤二中分析得出的实测功率与频率之间的数学关系， 对注入式 模拟电磁环境仿真模型和辐射式模拟电磁环境仿真模型的离散功率值[P`1,P`2,…P`n]进 行插值拟合， 从而得到在仿真频段和功率范围内， 样本频点以外的接 收信号带内平均功率 值； 步骤四： 置信度检验 在步骤二中确定的频段和功率范围内随机抽取验证点， 修正后的仿真模型在验证点处 的信号接收功率与实际测量的信号接收功率的绝对误差应在置信度范围内， 置信度的取值 范围为α ∈[ ‑0.5dB,0.5dB]， 当P模型与P实测的功率差在置信度内， 则可认为模 型修正的计算功 率P模型和实测功率P实测满足置信度要求； 若理论模型计算的信号接收功 率与实际测量的接收 信号功率绝对误差大于0.5dB， 即绝对误差在置信度取值范围之外， 则将验证点作为样本点 补充到实测样本中， 再重复步骤一～步骤三， 直到理论模型在随机抽样的原则下抽取 的验 证点满足置信度要求， 则完成最终理论模型的修 正。 2.根据权利要求1所述的基于PC HIP的电磁环境模拟的修 正方法， 其特 征在于： 所述步骤一中， 采用AM体制信号电磁环境， 则： (1)电磁环境注入式模拟； 首先根据建模对象确定模型的仿真模型参数， 然后建立对应信号体制的电磁环境数学 模型； AM信号的表达形式为： SAM(t)＝[A0+m(t)]cos(2 π fct+φ)                 (2) 其中， A0为直流电平， m(t)为基带信号， 即原 始电信号， fc为载波频率， 为初始相位； m(t)取值范围是[ ‑Am,+Am]， 则AM的调制指数为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115374627 A 2对于AM信号， 带宽计算公式为： B＝2Rs                         (4) 其中， B为带宽， Rs为基带信号速率； 对AM信号进行数学建模， 在AM信号确定模型的频段内， 以f1 Hz为抽样间隔选 取样本点， 其他参数不变， 计算发射功率的信号功率， 信号带内平均功率Prec等于发射功率Ptran减去系 统损耗Ploss， 即： Prec＝Ptran‑Ploss                       (5) 式中， Prec为接收信号功率， Ptran为发射信号功率， Ploss为系统损耗； (2)电磁环境暗室辐射式模拟； 保持调制指数与基带信号速率不变， 在AM信号确定模型的频段内， 以f2 Hz为间隔选取 样本点， 计算发射功率的信号功率， 辐 射式模拟时的信号带内平均功率等于发射功率减系 统损耗减路径损耗， 即： Prec＝Ptran‑Ploss‑Ppath                     (6) 其中， Prec为接收信号功率， Ptran为发射信号功率， Ploss为系统损耗， Ppath为路径损耗。 3.根据权利要求1所述的基于PC HIP的电磁环境模拟的修 正方法， 其特 征在于： 所述步骤二中， 测量 步骤为： (1)注入式测量 注入式电磁环境模拟 实际测量 时， 利用仪表产生调制信号， 设置仪表参数， 使仪表产生 与步骤一中注入式模拟 中的信号体制、 频率、 发射功率、 基带信号速率完全一致的信号， 利 用频谱分析仪观察信号频域特 征， 与理论仿真频域特 征进行对比； 在AM信号确定模型的频段内， 以f1 Hz为间隔改变射频频率， 其他参数不变， 测量功率， 得到在样本频点处接收信号带内平均功率； 设置信号源输出功率范围， 以1dBm为间隔改变信号源输出功率， 其他参数不变， 使用频 谱分析仪测量带内平均功率， 得到信号源输出功率与频谱仪实测功率； (2)辐射式测量 辐射式电磁环境模拟实际测量时， 利用仪表产生调制信号， 设置信号调制方式、 频率、 功率等参数与 理论仿真保持一致， 利用频谱分析仪观察信号频域特征， 与 理论仿真频域特 征进行对比； 在AM信号确定模型的频段内， 以f2 Hz为间隔， 改变射频频率， 其他参数不变， 测量功率， 得到在实验情况 下的不同频率时的输出功率； 改变信号源输出功率， 以1dBm为间隔改变信号源输出功率， 其他参数不变， 记录频谱分 析仪的带内平均功率， 得到信号源输出与频谱仪 输入关系。 4.根据权利要求1所述的基于PC HIP的电磁环境模拟的修 正方法， 其特 征在于： 所述步骤三中PC HIP插值的具体步骤如下： 将实际测量的样本点按照频率从小到大的顺序排列， 记为[x0,x1,x2,…,xn]， 在对应频 点下的实测功率记为[y0,y1,y2,…,yn]， 其中， x0≤x1≤…≤xn； 通过不断对相邻两个样本点间进行分段三次Hermite插值， 最终通过拼接每个子区间 上的插值 函数最终得到整个区间的插值 函数； 分段三次Hermite插值多 项式为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115374627 A 3