[发明专利]基于微波光子技术的射频域虚拟现实方法与装置

说明书

本发明提供了基于微波光子技术的射频域虚拟现实方法与装置，所述方法包括以下步骤：将待测试设备安装在可编程电磁空间S中；根据待虚拟的电磁场景确定射频激励波形组；计算射频激励波形组从阵列A各电磁辐射单元中向外辐射前需经历的滤波响应；生成射频激励波形组并通过光纤将其分发至阵列A的各电磁辐射单元处；利用微波光子技术实现滤波响应；记录待测试设备的各项信息并进行分析改变待虚拟的电磁场景，重复上述步骤，实现多场景射频域虚拟现实。本发明以基于微波光子技术的宽带射频信号的分发与幅相处理为支撑，通过环绕待测试设备的辐射阵列构建待虚拟的电磁场景，在较小的空间内实现射频域的虚拟现实。

技术领域

本发明属于射频测试与仿真领域，涉及基于微波光子技术的射频域虚拟现实方法与装置。

背景技术

虚拟现实是指通过计算机生成模拟环境而使用户沉浸到该环境中的技术。虚拟现实可利用现实或假定场景中的数据和参数，通过计算产生电子信号，并将其与各种输出设备结合，使其转化为能够让用户感受到的现象。现阶段，虚拟现实大多以人作为用户。通过可隔绝环境光的VR眼镜和具有隔音效果的耳机，虚拟现实能够让参与人产生身临其境的感觉，在休闲娱乐、工业研发、教育培训、商务推介、远程医疗等领域皆有广泛的应用前景。

在光学和声学之外，虚拟现实在微波射频领域同样具有重要意义。射频域的虚拟现实技术可通过构建灵活的射频电磁环境，从多个角度对射频设备进行测试与验证，与传统的手段相比具有场景丰富度高、场景切换速度快和场景构建成本低等突出优势。目前，一些射频域的测试与研究手段已经具有了射频域虚拟现实的一些特征，例如半实物射频仿真【刘晓斌,赵锋,艾小锋,等.雷达半实物仿真及其关键技术研究进展[J].系统工程与电子技术,2020,42(7),1471-1477】和电磁目标模拟器等【陈栋,半实物仿真系统中电磁目标模拟器的若干关键技术研究[D],博士学位论文,华东师范大学,2019】。然而，这些手段支持的射频工作带宽通常较小，产生、处理与发射信号的瞬时带宽亦不足，在信号波形维度的虚拟上存在短板。同时，现有系统的辐射子系统大多位于单一的方向，难以构成多源多角度同时辐射的复杂场景。

发明内容

为解决现有技术存在的难题，本发明提供了一种基于微波光子技术的射频域虚拟现实方法，包括以下步骤：

步骤1、将待测试设备安装在可编程电磁空间S中；所述可编程电磁空间S与外界电磁隔离，其内壁布置有由M个电磁辐射单元构成的、环绕待测试设备的阵列A；

步骤2、根据待虚拟的电磁场景确定射频激励波形组{s_n(t)|n＝1,2,…,N}；所述射频激励波形组由N个射频激励波形组成，s_n(t)表示时间t时的波形；

步骤3、由待测试设备与可编程电磁空间S的相对几何关系，结合待虚拟的电磁场景，计算射频激励波形组{s_n(t)|n＝1,2,…,N}从阵列A各电磁辐射单元中向外辐射前需经历的滤波响应H_N×M(ω)＝{H_1,1(ω),H_1,2(ω),…,H_1,M(ω)；H_2,1(ω),…,H_1,M(ω)；…,H_n,m(ω),…；H_N,1(ω),…,H_N,M(ω)}，其中为第m个电磁辐射单元对第n个波形中频率分量ω的滤波响应，n＝1,2,…,N，m＝1,2,…,M；

步骤4、生成射频激励波形组{s_n(t)|n＝1,2,…,N}，并通过光纤将其分发至阵列A的各电磁辐射单元处；

步骤5、利用微波光子技术实现H_N×M(ω)，即完成各电磁辐射单元对射频激励波形组{s_n(t)|n＝1,2,…,N}的幅相可调滤波，并将滤波后的信号辐射出去；

步骤6、记录待测试设备的各项信息并进行分析，所述各项信息包括状态、参数和输出信号；