基于元宇宙的电磁环境构建方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于元宇宙的电磁环境构建方法及装置。所述方法包括：获取待建模空间；待建模空间包括电磁辐射信号源；构建数字模型，利用数字模型对电磁辐射信号源进行数字化处理，得到数字信号；将待建模空间划分为网格空间，在网格空间内以电磁辐射信号源为中心径向传播数字信号，根据信号辐射功率和数字信号发射角度迭代计算每一个网格点上的功率强度，得到待建模空间中各个位置的功率强度；根据空间中各个位置的功率强度按线性关系进行颜色分配，得到功率强度分布；利用XR设备与空间中的装备和人员进行关联，将功率强度分布投显到XR设备中进行展示。采用本方法能够提高电磁环境感知度。境感知度。境感知度。

【技术实现步骤摘要】
基于元宇宙的电磁环境构建方法及装置


[0001]本申请涉及数据处理
，特别是涉及一种基于元宇宙的电磁环境构建方法及装置。

技术介绍

[0002]电磁环境是由一定空间内各种电磁现象的总和，电磁现象是电和磁及其相互作用结果的一种表现。电磁环境反映的是具体事物与周边的一种电磁关系，它体现的是电子系统或装备在规定任务时，可能遇到的各种电磁辐射在不同频率、时间、空间范围内的分布情况。随着人类活动对信息系统和装备依赖程度的加深，电磁信号是信息是主要承载手段之一，因此电磁环境对于一定空间的人类活动具有不可忽视的影响，电磁环境已经与传统的地理、气象、水文等环境成为人类环境的组成部分。
[0003]然而，目前的各种电磁信号并不能被人的感官直接察觉，因此相比于地理、气象等传统环境，人们认识和控制一定空间的电磁环境具有相当的挑战性。另一方面，从电磁环境的影响因素来看，主要包括自然因素和人为因素，其中人为因素是主要因素，这里的人为因素主要指的是各种信号辐射源，它们辐射的电磁信号按照电波传播原理向空间传播、耦合，同时电波传播受地理,尤其是高山、树木，大气，主要是尘埃、雨水、雪、雾等空气中能够影响电磁波传播路径的颗粒等因素影响，因此空间内的电磁环境往往是多变的，这从另一方面加大了感知空间电磁环境的难度，难以提供逼真的电磁环境感受，并且难以支撑装备操作员、指挥员的态势把控需求，并且在特殊情况下，人们不具备侦测电磁信号的条件，比如辐射源位于敌方境内，此时利用侦测手段是无法对人们面对的电磁环境进行侦测、分析和显示的。
专利技术内容
[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高电磁环境感知度的基于元宇宙的电磁环境构建方法及装置。
[0005]一种基于元宇宙的电磁环境构建方法，所述方法包括：获取待建模空间；待建模空间包括电磁辐射信号源；构建数字模型，利用数字模型对电磁辐射信号源进行数字化处理，得到数字信号；将待建模空间划分为网格空间，在网格空间内以电磁辐射信号源为中心径向传播数字信号，根据信号辐射功率和数字信号发射角度迭代计算每一个网格点上的功率强度，得到待建模空间中各个位置的功率强度；根据空间中各个位置的功率强度按线性关系进行颜色分配，得到功率强度分布；利用XR设备与空间中的装备和人员进行关联，将功率强度分布投显到XR设备中进行展示。
[0006]在其中一个实施例中，电磁辐射信号源包括多载波相位编码雷达信号源；利用数字模型对电磁辐射信号源进行数字化处理，得到数字信号，包括：利用数字模型对多载波相位编码雷达信号源进行数字化处理，得到数字信号为
；其中，T为信号脉冲持续时间，为矩形窗函数，N为子载波数目，为第p个子载波上的复加权因子，是频域加权幅度，是频域加权相位，为载频间隔，为多载波的中心频率，表示时间点。
[0007]在其中一个实施例中，数字信号发射角度包括宽角和窄角；宽角为30度；窄角为小于15度。
[0008]在其中一个实施例中，在网格空间内以电磁辐射信号源为中心径向传播数字信号，根据信号辐射功率和数字信号发射角度迭代计算每一个网格点上的功率强度，得到待建模空间中各个位置的功率强度，包括：将电磁辐射信号源向外辐射形成顶角为的锥体，可以得到在距离辐射中心处的球冠面积为；设置迭代步，根据信号辐射功率和球冠面积进行计算，得到待建模空间中当前网格点的功率强度；根据数字信号发射角度和待建模空间中当前网格点的功率强度进行功率强度计算，得到待建模空间中下一网格点的功率强度，直至得到待建模空间中所有网格点的功率强度。
[0009]在其中一个实施例中，根据信号辐射功率和球冠面积进行计算，得到待建模空间中当前网格点的功率强度，包括：根据信号辐射功率和球冠面积进行计算，得到待建模空间中当前网格点的功率强度为；其中，表示沿径向距离辐射源中心处的网格点位置，表示信号辐射功率，P表示信号源的最大辐射功率，a表示数字信号实时振幅，A表示辐射信号的最大振幅。
[0010]在其中一个实施例中，根据数字信号发射角度和待建模空间中当前网格点的功率强度进行功率强度计算，得到待建模空间中下一网格点的功率强度，包括：若数字信号发射角度为宽角，根据待建模空间中当前网格点的功率强度进行功率强度计算，得到待建模空间中下一网格点的功率强度为；其中，为波数，n为大气折射率，i为虚数单位，表示空间频域，为电波掠射角，表示网格宽度，表示网格空间中的x轴坐标，表示网格空间中的z轴坐标。
[0011]在其中一个实施例中，若数字信号发射角度为窄角，根据待建模空间中当前网格
点的功率强度进行功率强度计算，得到待建模空间中下一网格点的功率强度为。
[0012]一种基于元宇宙的电磁环境构建装置，所述装置包括：信号源数字化处理模块，用于获取待建模空间；待建模空间包括电磁辐射信号源；构建数字模型，利用数字模型对电磁辐射信号源进行数字化处理，得到数字信号；网格划分和功率强度计算模块，用于将待建模空间划分为网格空间，在网格空间内以电磁辐射信号源为中心径向传播数字信号，根据信号辐射功率和数字信号发射角度迭代计算每一个网格点上的功率强度，得到待建模空间中各个位置的功率强度；功率强度分布投显模块，用于根据空间中各个位置的功率强度按线性关系进行颜色分配，得到功率强度分布；利用XR设备与空间中的装备和人员进行关联，将功率强度分布投显到XR设备中进行展示。
[0013]上述基于元宇宙的电磁环境构建方法及装置，本申请将待建模空间划分为网格空间，在网格空间中以电磁辐射信号源为中心径向传播数字信号，设置迭代步，通过计算当前时间步空间中任意网格点的功率强度，在一个时间步内，迭代计算每个网格点处的功率强度，通过将电磁空间划分为网格空间，径向传播数字信号迭代计算网格空间中各个位置的功率强度，根据空间中各个位置的功率强度按线性关系进行颜色分配，得到功率强度分布，根据空间中的功率强度分布，利用XR设备与空间中的装备和人员进行关联，使得空间中的所有电磁功率能够通过XR设备在人眼中具体展示，将虚拟内容和真实场景融合，提供逼真的电磁环境感受，能够支撑装备操作员和指挥员进行态势把控，并且在特殊情况下，人们不需要深入恶劣环境或不可到达的区域就能对该区域的电磁环境进行侦测、分析和显示，大大提高了电磁环境侦查准确率和实用性。
附图说明
[0014]图1为一个实施例中一种基于元宇宙的电磁环境构建方法的流程示意图；图2为一个实施例中一种基于元宇宙的电磁环境构建方法的场景示意图；图3为一个实施例中电磁波径向传播示意图；图4为一个实施例中电磁波传播二维剖面示意图；图5为一个实施例中电波传播计算迭代过程示意图；图6为一个实施例中一种基于元宇宙的电磁环境构建装置的结构框图。
具体实施方式
[0015]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0016]在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于元宇宙的电磁环境构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于元宇宙的电磁环境构建方法，其特征在于，所述方法包括：获取待建模空间；所述待建模空间包括电磁辐射信号源；构建数字模型，利用所述数字模型对所述电磁辐射信号源进行数字化处理，得到数字信号；将所述待建模空间划分为网格空间，在网格空间内以电磁辐射信号源为中心径向传播数字信号，根据信号辐射功率和数字信号发射角度迭代计算每一个网格点上的功率强度，得到待建模空间中各个位置的功率强度；根据空间中各个位置的功率强度按线性关系进行颜色分配，得到功率强度分布；利用XR设备与空间中的装备和人员进行关联，将所述功率强度分布投显到所述XR设备中进行展示。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射信号源包括多载波相位编码雷达信号源；利用所述数字模型对所述电磁辐射信号源进行数字化处理，得到数字信号，包括：利用所述数字模型对所述多载波相位编码雷达信号源进行数字化处理，得到数字信号为；其中，T为信号脉冲持续时间，为矩形窗函数，N为子载波数目，为第p个子载波上的复加权因子，是频域加权幅度，是频域加权相位，为载频间隔，为多载波的中心频率，表示时间点。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字信号发射角度包括宽角和窄角；所述宽角为30度；所述窄角为小于15度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在网格空间内以电磁辐射信号源为中心径向传播数字信号，根据信号辐射功率和数字信号发射角度迭代计算每一个网格点上的功率强度，得到待建模空间中各个位置的功率强度，包括：将电磁辐射信号源向外辐射形成顶角为的锥体，可以得到在距离辐射中心处的球冠面积为；设置迭代步，根据信号辐射功率和所述球冠面积进行计算，得到待建模空间中当前网格点的功率强度；根据数字信号发射角度和待建模空间中当前网格点的功率强度进行功率强度计算，得到待建模空间中下一网格点的功率强度，直至得到待建模空间中所有网格点的功率强度。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：林忠伟，王成，李俊，叶雄兵，李修和，沈阳，赵顺恺，石倩倩，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：