本發(fā)明屬于計算機視覺的，具體涉及一種多用途電磁脈沖模擬器的仿真方法。

背景技術(shù)：

1、電磁脈沖(electromagnetic?pulse，emp)因其對電子設(shè)備極強的破壞性而持續(xù)受到諸多學(xué)者的關(guān)注，尤其是當(dāng)前電子信息科學(xué)高速發(fā)展的時代，進(jìn)行電子產(chǎn)品、武器裝備等抗emp干擾能力的檢驗、考核和驗收顯得尤為重要。因為emp環(huán)境的復(fù)雜特性，emp試驗基本上都需要人為模擬emp環(huán)境。目前國內(nèi)外所研究的emp試驗設(shè)備大多只能產(chǎn)生單一極化的脈沖波。而實際測試中，有的設(shè)備需要進(jìn)行特定極化脈沖的考核。多用途電磁脈沖模擬器是一種組合式模擬器。它以一臺高壓脈沖源、兩種電場照射器可構(gòu)成不同用途的電磁脈沖模擬器。其一為輻射水平極化波的可移動模擬器；其二為輻射垂直極化波的可移動模擬器。該多用途emp模擬器可產(chǎn)生水平和垂直兩種極化方式的脈沖波，而且該模擬器使用方便、靈活，可為多種設(shè)備提供emp考核試驗。然而，emp試驗設(shè)備因其復(fù)雜性，設(shè)備往往價格昂貴，會大大增加企業(yè)的成本。近些年來由于計算機技術(shù)的快速發(fā)展，許多電磁仿真軟件應(yīng)運而生，而且隨著軟件的迭代更新，軟件的仿真結(jié)果與實際情況更為接近，并且仿真模擬的方法簡便易操作，免去了高昂的費用，因此，如果用仿真手段給出多功能emp模擬器的仿真方法，則可以有效分析和預(yù)測設(shè)備的emp防護(hù)能力。

2、授權(quán)專利cn97100570.2公開了一種三源匯聚的多功能電磁脈沖模擬器，它一次產(chǎn)生的電磁脈沖具有雷電、核電和其它電磁脈沖的性質(zhì)，可用它模擬這些電磁脈沖源對電子、電器系統(tǒng)的危害程度，以尋求防護(hù)和加固方法。該技術(shù)利用電感器l的儲能、升壓和產(chǎn)生近區(qū)感應(yīng)場的三種作用，并使用了簡單的爆炸導(dǎo)體斷路開關(guān)sop，以及利用了各開關(guān)放電產(chǎn)生的電磁脈沖，從而用簡單的方法和低造價就能在一次放電中獲得寬頻譜、高場強的電磁脈沖。但該技術(shù)中多功能電磁脈沖模擬器只能產(chǎn)生單一極化波，對電磁脈沖波極化有特定要求時該技術(shù)不能滿足。

3、發(fā)明專利cn202010354240.7公開了一種共用天線的多功能電磁脈沖模擬實驗系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、天線系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和多個脈沖功率源，每個脈沖功率源均為內(nèi)置有可編程控制器的marx形式的脈沖功率源，其特征是：所述的多個脈沖功率源的開關(guān)控制電路分別與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)通過內(nèi)置的脈沖功率源切換控制電路控制每個脈沖功率源的開關(guān)，所述的天線系統(tǒng)設(shè)置在多個脈沖功率源的輸出端一側(cè)，天線系統(tǒng)在多個脈沖功率源之間可切換的連接，從而組成模擬不同波形的電磁脈沖模擬器，所述的測量系統(tǒng)包括脈沖功率源參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)、電場測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)自動采集與處理系統(tǒng)?？稍谝粔K場地內(nèi)匹配一個天線系統(tǒng)的情況下實現(xiàn)對多種電磁脈沖的模擬，節(jié)省試驗成本。但該技術(shù)中一種共用天線的多功能電磁脈沖模擬實驗系統(tǒng)只能產(chǎn)生單一極化波，對電磁脈沖波極化有特定要求時該技術(shù)不能滿足。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種多用途電磁脈沖模擬器的仿真方法，用仿真的手段解決當(dāng)前emp試驗設(shè)備大多只能產(chǎn)生單一極化脈沖波且設(shè)備研制、試驗費用高昂的問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的一個方面，提供了一種多用途電磁脈沖模擬器的仿真方法，包括下述步驟：

4、構(gòu)建脈沖源仿真模型；

5、構(gòu)建垂直極化可移動emp模擬器以及水平極化可移動emp模擬器；

6、計算模擬器輻射電場；

7、將計算得到的輻射電場與標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行對比，若在誤差范圍之外，則調(diào)整電壓激勵源或優(yōu)化仿真模型，直至誤差范圍符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

8、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述構(gòu)建脈沖源仿真模型，具體為：

9、激勵端設(shè)置離散端口，最后添加電壓激勵源；

10、所述電壓激勵源為雙指數(shù)波，具體為：

11、v(t)＝v0(e-αt-e-βt)

12、式中：α＝1.5×106s-1；β＝2.6×108s-1；v(t)的峰值vp≈50kv。

13、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述垂直極化可移動emp模擬器包括脈沖源仿真模型和可移動的電場輻照器仿真模型；

14、所述可移動的電場輻照器仿真模型采用錐板形式，包括一片三角錐板和一片地網(wǎng)，三角錐板和地網(wǎng)均為線柵，線柵端接兩根電阻性負(fù)載；

15、所述脈沖源仿真模型置于地面，所述三角錐板和地網(wǎng)的頂角分別敷設(shè)在脈沖源仿真模型的兩個輸出端；所述地網(wǎng)敷設(shè)在地面上，所述三角錐板成一角度斜向上敷設(shè)在地網(wǎng)上方，能夠向地面上的被試對象輻射垂直極化波。

16、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述水平極化可移動emp模擬器包括脈沖源仿真模型和可移動的電場輻照器仿真模型；

17、所述可移動的電場輻照器仿真模型采用錐板形式，包括一片三角錐板和一片地網(wǎng)，三角錐板和地網(wǎng)均為線柵，三角錐板的線柵端接兩根電阻性負(fù)載；

18、所述脈沖源仿真模型置于可移動升降平臺上，所述三角錐板和地網(wǎng)的頂角分別敷設(shè)在脈沖源仿真模型的兩個輸出端；所述地網(wǎng)另一端隨著脈沖源仿真模型的升起而伸展開，與地面垂直；所述三角錐板與地網(wǎng)成一角度拉開，能夠向地面上的被試對象輻射水平極化波。

19、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述計算模擬器輻射電場，具體為：

20、在模擬器的脈沖源處創(chuàng)建離散端口進(jìn)行饋電；

21、對仿真頻段，背景材料以及邊界條件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；

22、在輻照器終端處設(shè)置電場探頭；

23、計算模擬器在給定頻點下的輻射電場。

24、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述對仿真頻段，背景材料以及邊界條件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定具體為：

25、創(chuàng)建電壓激勵源信號，設(shè)定電壓源類型為雙指數(shù)平面波，設(shè)置信號周期、上升沿、下降沿以及峰值場強，設(shè)置電場為垂直和水平線性極化。

26、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述將計算得到的輻射電場與標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行對比，具體為：

27、將各模擬器特定區(qū)域的輻射電場與標(biāo)準(zhǔn)波形比對，脈沖參數(shù)包括峰值場強、上升沿以及半高寬。

28、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述優(yōu)化仿真模型具體為：

29、當(dāng)脈沖模擬器的輻射場幅值小于標(biāo)準(zhǔn)值時，增加電壓激勵源信號的峰值場強；若脈沖模擬器的輻射場幅值仍然小于標(biāo)準(zhǔn)值，則減小電場輻照器的地網(wǎng)長度。

30、本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種多用途電磁脈沖模擬器的仿真系統(tǒng)，應(yīng)用于上述的一種多用途電磁脈沖模擬器的仿真方法，包括脈沖源仿真模型構(gòu)建模塊、emp模擬器構(gòu)建模塊、輻射電場計算模塊以及比對優(yōu)化模塊；

31、所述脈沖源仿真模型構(gòu)建模塊用于構(gòu)建脈沖源仿真模型；

32、所述emp模擬器構(gòu)建模塊用于構(gòu)建垂直極化可移動emp模擬器以及水平極化可移動emp模擬器；

33、所述輻射電場計算模塊用于計算模擬器輻射電場；

34、所述比對優(yōu)化模塊用于將計算得到的輻射電場與標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行對比，若在誤差范圍之外，則調(diào)整電壓激勵源或優(yōu)化仿真模型，直至誤差范圍符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

35、本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種存儲介質(zhì)，存儲有程序，所述程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)上述的一種多用途電磁脈沖模擬器的仿真方法。

36、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

37、(1)本發(fā)明研究所得多用途emp模擬器仿真模型可提供垂直和水平兩種極化方式的脈沖波，能方便、靈活地對設(shè)備的電磁脈沖效應(yīng)進(jìn)行考核；

38、(2)本發(fā)明能夠幫助客戶更好地理解系統(tǒng)特性、查看電流分布、查看線纜線路上的電壓，定量分析能夠?qū)υO(shè)備存在的問題進(jìn)行預(yù)判。