一种短波天线通信覆盖范围预测方法、装置及电子设备

本申请涉及短波天线通信覆盖技术领域，具体而言，涉及一种短波天线通信覆盖范围预测方法、装置及电子设备。

背景技术：

短波通信是无线电通信的鼻祖，无线电发明之初的传播方式就是短波。到了近代，无线电的使用频段扩展到超短波、微波甚至更高，但是短波通信具有无需中继、传播距离远、安全性高等优点，仍然在民用和国防领域发挥着极为重要的作用。

众所周知，短波通信系统之所以能够实现远距离主要是由于电离层的反射。整个通信系统的覆盖范围就决定了其保障能力。覆盖范围的评估和预测在整个短波通信系统的设计建造过程中就显得尤为重要。由短波通信系统的组成可知，影响覆盖范围的主要因素有发射天线、电离层、接收天线以及背景噪声。

对于覆盖范围的计算，通常的方式是采用its等短波传播分析软件，该软件内嵌了电离层的相关模型。利用该软件计算时，只需根据系统要求设置发射天线、接收天线、背景噪声以及时间、太阳黑子数等关键参数来进行计算。该方法操作简单，计算速度快，广泛应用于短波通信系统覆盖范围的计算。

但由于its软件中的天线模型固定，且架设环境相对理想，然而实际天线辐射性能与其架设环境有较大的影响，例如水上平台的天线。同时，对于一些具有特殊用途的或者新研制的短波天线，例如短波相控阵天线，由于软件内部没有相对应的模型，导致无法对这类天线进行有效的覆盖计算。

三维电场仿真软件在短波天线设计中起到了非常关键的作用，它能够对不同环境下的短波天线进行建模计算，并对其性能进行有效评估。由于电离层的复杂性和时变性，目前的三维电场仿真软件都没有对短波天线进行覆盖范围计算的能力。可以说，三维电磁仿真软件只能对短波天线的性能进行评估，但对整个短波通信系统的覆盖计算尚没有办法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种短波天线通信覆盖范围预测方法、装置及电子设备。

第一方面，本发明实施例提供了一种短波天线通信覆盖范围预测方法，所述方法包括：

确定短波天线的实际架设环境，基于所述实际架设环境在电磁仿真软件中构建短波天线模型；

通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，整合提取数据并对所述提取数据进行格式转换后，得到模型文件；

导入并保存所述模型文件至短波传播分析软件；

在所述短波传播分析软件中设置所述短波天线的覆盖范围计算参数，并基于所述模型文件计算所述短波天线的通信覆盖范围，生成所述短波天线的通信覆盖范围预测图。

优选的，所述通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，包括：

设置所述短波天线模型的计算频率，并根据所述计算频率计算所述短波天线的三维增益方向图，生成保存数据文件；

通过matlab对所述保存数据文件进行提取，得到三维方向图数据、频率信息数据、天线效率数据。

优选的，所述覆盖范围计算参数包括经纬度、架设方向、计算时间、太阳黑子数。

优选的，所述导入并保存所述模型文件至短波传播分析软件之后，还包括：

基于所述模型文件对应的天线类型以及所述电气参数，为所述模型文件设置触发关键词；

当检测到针对模型数据库的关键词搜索且确定所述关键词与所述触发关键词匹配时，展示所述模型文件。

优选的，所述方法还包括：

当所述短波天线在所述实际架设环境中工作时，获取所述短波天线的实际通信覆盖范围数据；

对比所述实际通信覆盖范围数据与通信覆盖范围预测图；

若所述实际通信覆盖范围数据与通信覆盖范围预测图的误差大于预设的误差值，则获取所述实际架设环境的实际环境参数，基于所述实际环境参数调整并优化所述短波天线模型。

优选的，所述基于所述实际环境参数调整并优化所述短波天线模型之后，还包括：

再次执行所述通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，整合提取数据并对所述提取数据进行格式转换后，得到模型文件的步骤，得到优化后新的模型文件；

根据新的模型文件在模型数据库中替换所述模型文件。

第二方面，本发明实施例提供了一种短波天线通信覆盖范围预测装置，所述装置包括：

构建模块，用于确定短波天线的实际架设环境，基于所述实际架设环境在电磁仿真软件中构建短波天线模型；

提取模块，用于通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，整合提取数据并对所述提取数据进行格式转换后，得到模型文件；

存储模块，用于导入并保存所述模型文件至短波传播分析软件；

生成模块，用于在所述短波传播分析软件中设置所述短波天线的覆盖范围计算参数，并基于所述模型文件计算所述短波天线的通信覆盖范围，生成所述短波天线的通信覆盖范围预测图。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法。

本发明的有益效果为：采用matlab对三维电磁仿真软件feko中的天线数据文件进行提取和处理，按照一定的格式形成its软件能够识别的天线数据模型，将其导入至its软件中进行仿真，以此实现短波天线的通信覆盖范围的预测，预测效果准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种短波天线通信覆盖范围预测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种短波天线通信覆盖范围预测方法的原理示意图；

图3为本申请实施例提供的一种短波天线通信覆盖范围预测装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本发明也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征a、b、c，另一个实施例包含特征b、d，那么本发明也应视为包括含有a、b、c、d的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本发明内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。

参见图1，图1是本申请实施例提供的一种短波天线通信覆盖范围预测方法的流程示意图。在本申请实施例中，所述方法包括：

s101、确定短波天线的实际架设环境，基于所述实际架设环境在电磁仿真软件中构建短波天线模型。

所述实际架设环境在本申请实施例中可以理解为该短波天线实际使用时的预计架设环境。

在本申请实施例中，如图2所示，电磁仿真软件可以选择feko，在确定了短波天线的实际架设环境后，便能够根据实际架设环境在feko中建立所需要的短波天线模型。

s102、通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，整合提取数据并对所述提取数据进行格式转换后，得到模型文件。

所述提取数据在本申请实施例中可以理解为从短波天线模型中提取出来的电气参数数据。

在本申请实施例中，将采用matlab对短波天线模型进行电气参数的提取，并对提取数据进行整合，按照一定格式写入文件，得到模型文件。

在一种可实施方式中，所述通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，包括：

设置所述短波天线模型的计算频率，并根据所述计算频率计算所述短波天线的三维增益方向图，生成保存数据文件；

通过matlab对所述保存数据文件进行提取，得到三维方向图数据、频率信息数据、天线效率数据。

在本申请实施例中，首先需要设置短波天线模型的计算频率，并以此对短波天线的三维增益方向图进行计算，将数据保存至生成的.out文件中。采用matlab将数据进行格式转换后，文件的格式为.n13格式。

s103、导入并保存所述模型文件至短波传播分析软件。

在本申请实施例中，短波传播分析软件可以是its软件，matlab对提取数据进行格式转换得到模型文件后，会将其导入至its软件中的voacap，并保存该模型文件。

在一种可实施方式中，所述导入并保存所述模型文件至短波传播分析软件之后，还包括：

基于所述模型文件对应的天线类型以及所述电气参数，为所述模型文件设置触发关键词；

当检测到针对模型数据库的关键词搜索且确定所述关键词与所述触发关键词匹配时，展示所述模型文件。

在本申请实施例中，由于会将新导入的模型文件作为软件中的新模型模板保存，为了便于后续的使用，将会根据该模型文件的天线类型和对应的电气参数，为其设置触发关键词。触发关键词包括名称、类型、电气参数数值等，用户如果在软件中为了查找需要的模型而进行搜索，将检测到针对模型数据库的关键词搜索，当至少一种触发关键词与用户输入的搜索词汇的重复率高于预设阈值时，即认为关键词与触发关键词匹配，将会在软件中展示该模型文件供用户选择。这么做的目的是因为，新导入的模型不会像其他自带的常规模型一样容易被用户已熟知，用户可能会找不到导入的模型，或者由于导入的模型过多，用户已无法分辨哪个模型是此次操作可能需要用到的模型，故通过这种方式来辅助用户进行模型选择。

s104、在所述短波传播分析软件中设置所述短波天线的覆盖范围计算参数，并基于所述模型文件计算所述短波天线的通信覆盖范围，生成所述短波天线的通信覆盖范围预测图。

在本申请实施例中，在voacap软件中设置发射天线或接收天线的覆盖范围计算参数后，就能够对短波天线的覆盖范围进行计算，并基于计算结果生成短波天线的通信覆盖范围预测图，使用户能够直观的看到覆盖范围预测结果。

在一种可实施方式中，所述覆盖范围计算参数包括经纬度、架设方向、计算时间、太阳黑子数。

在一种可实施方式中，所述方法还包括：

当所述短波天线在所述实际架设环境中工作时，获取所述短波天线的实际通信覆盖范围数据；

对比所述实际通信覆盖范围数据与通信覆盖范围预测图；

若所述实际通信覆盖范围数据与通信覆盖范围预测图的误差大于预设的误差值，则获取所述实际架设环境的实际环境参数，基于所述实际环境参数调整并优化所述短波天线模型。

在本申请实施例中，在得到通信范围预测图后，短波天线在后续会被实际的设置到实际架设环境中进行工作，此时会获取短波天线在实际环境中的实际通信覆盖范围数据，并将获得的实际通信覆盖范围数据与之前生成的通信覆盖范围预测图进行比对。若二者的误差大于预设的误差值，即认为之前生成的预测图误差较大，将会根据获取的实际通信覆盖范围数据对建立的短波天线模型进行调整与优化。

在一种可实施方式中，所述基于所述实际环境参数调整并优化所述短波天线模型之后，还包括：

再次执行所述通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，整合提取数据并对所述提取数据进行格式转换后，得到模型文件的步骤，得到优化后新的模型文件；

根据新的模型文件在模型数据库中替换所述模型文件。

在本申请实施例中，对短波天线模型进行优化后，会再次通过matlab对其进行参数提取与格式转换的计算过程，来的到新的模型文件，并以新的模型文件来替换模型数据库中存储的模型文件。以此实现模型数据库中导入的模型文件能够不断地调整优化，使得数据库中地模型精度越来越高。

下面将结合附图3，对本发明实施例提供的短波天线通信覆盖范围预测装置进行详细介绍。需要说明的是，附图3所示的短波天线通信覆盖范围预测装置，用于执行本发明图1所示实施例的方法，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参考本发明图1所示的实施例。

请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种短波天线通信覆盖范围预测装置。如图3所示，所述装置包括：

构建模块301，用于确定短波天线的实际架设环境，基于所述实际架设环境在电磁仿真软件中构建短波天线模型；

提取模块302，用于通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，整合提取数据并对所述提取数据进行格式转换后，得到模型文件；

存储模块303，用于导入并保存所述模型文件至短波传播分析软件；

生成模块304，用于在所述短波传播分析软件中设置所述短波天线的覆盖范围计算参数，并基于所述模型文件计算所述短波天线的通信覆盖范围，生成所述短波天线的通信覆盖范围预测图。

在一种可实施方式中，提取模块302包括：

设置所述短波天线模型的计算频率，并根据所述计算频率计算所述短波天线的三维增益方向图，生成保存数据文件；

通过matlab对所述保存数据文件进行提取，得到三维方向图数据、频率信息数据、天线效率数据。

在一种可实施方式中，所述装置还包括：

触发关键词设置模块，用于基于所述模型文件对应的天线类型以及所述电气参数，为所述模型文件设置触发关键词；

展示模块，用于当检测到针对模型数据库的关键词搜索且确定所述关键词与所述触发关键词匹配时，展示所述模型文件。

在一种可实施方式中，所述装置还包括：

实际数据获取模块，用于当所述短波天线在所述实际架设环境中工作时，获取所述短波天线的实际通信覆盖范围数据；

对比模块，用于对比所述实际通信覆盖范围数据与通信覆盖范围预测图；

优化模块，用于若所述实际通信覆盖范围数据与通信覆盖范围预测图的误差大于预设的误差值，则获取所述实际架设环境的实际环境参数，基于所述实际环境参数调整并优化所述短波天线模型。

在一种可实施方式中，所述装置还包括：

重复模块，用于再次执行所述通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，整合提取数据并对所述提取数据进行格式转换后，得到模型文件的步骤，得到优化后新的模型文件；

替换模块，用于根据新的模型文件在模型数据库中替换所述模型文件。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)、集成电路(integratedcircuit，ic)等。

本发明实施例的各处理单元和/或模块，可通过实现本发明实施例所述的功能的模拟电路而实现，也可以通过执行本发明实施例所述的功能的软件而实现。

参见图4，其示出了本发明实施例所涉及的一种电子设备的结构示意图，该电子设备可以用于实施图1所示实施例中的方法。如图4所示，电子设备400可以包括：至少一个中央处理器401，至少一个网络接口404，用户接口403，存储器405，至少一个通信总线402。

其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。

其中，用户接口403可以包括显示屏(display)、摄像头(camera)，可选用户接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。

其中，网络接口404可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。

其中，中央处理器401可以包括一个或者多个处理核心。中央处理器401利用各种接口和线路连接整个终端400内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器405内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器405内的数据，执行终端400的各种功能和处理数据。可选的，中央处理器401可以采用数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)、可编程逻辑阵列(programmablelogicarray，pla)中的至少一种硬件形式来实现。中央处理器401可集成中央中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、图像中央处理器(graphicsprocessingunit，gpu)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到中央处理器401中，单独通过一块芯片进行实现。

其中，存储器405可以包括随机存储器(randomaccessmemory，ram)，也可以包括只读存储器(read-onlymemory)。可选的，该存储器405包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitorycomputer-readablestoragemedium)。存储器405可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器405可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器405可选的还可以是至少一个位于远离前述中央处理器401的存储装置。如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器405中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。

在图4所示的电子设备400中，用户接口403主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器401可以用于调用存储器405中存储的短波天线通信覆盖范围预测应用程序，并具体执行以下操作：

确定短波天线的实际架设环境，基于所述实际架设环境在电磁仿真软件中构建短波天线模型；

通过matlab对所述短波天线模型的电气参数进行提取，整合提取数据并对所述提取数据进行格式转换后，得到模型文件；

导入并保存所述模型文件至短波传播分析软件；

在所述短波传播分析软件中设置所述短波天线的覆盖范围计算参数，并基于所述模型文件计算所述短波天线的通信覆盖范围，生成所述短波天线的通信覆盖范围预测图。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、dvd、cd-rom、微型驱动器以及磁光盘、rom、ram、eprom、eeprom、dram、vram、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器ic)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：u盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取器(randomaccessmemory，ram)、磁盘或光盘等。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。