本發(fā)明涉及校準(zhǔn)優(yōu)化，特別是一種多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、多普勒甚高頻全向信標(biāo)技術(shù)在航空導(dǎo)航、無線電通信的領(lǐng)域中占據(jù)著重要的位置，其核心功能是通過發(fā)射高精度的無線電信號，提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息，在傳統(tǒng)的甚高頻全向信標(biāo)系統(tǒng)中，發(fā)射信號的穩(wěn)定性和精度對于導(dǎo)航系統(tǒng)的整體性能至關(guān)重要，隨著航空和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，用戶對信標(biāo)系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和適應(yīng)性提出了更高的要求，特別是在多變的環(huán)境條件下，如溫度、濕度、電磁干擾等外部因素的影響，信標(biāo)系統(tǒng)的發(fā)射性能常常會出現(xiàn)波動，導(dǎo)致信號質(zhì)量下降，進而影響導(dǎo)航精度，為了應(yīng)對環(huán)境變化對信標(biāo)性能的影響，現(xiàn)有的校準(zhǔn)方法主要依賴于周期性的人工校準(zhǔn)或基于簡單反饋回路的自動調(diào)整，然而，現(xiàn)有的校準(zhǔn)方法通常難以應(yīng)對復(fù)雜的環(huán)境變化，無法實時、動態(tài)地對信標(biāo)發(fā)射通道進行精準(zhǔn)校準(zhǔn)；

2、目前，許多信標(biāo)發(fā)射系統(tǒng)采用靜態(tài)校準(zhǔn)機制，即在固定時間內(nèi)對發(fā)射通道進行校準(zhǔn)，而非根據(jù)環(huán)境變化進行實時調(diào)整，這種靜態(tài)校準(zhǔn)雖能在某些特定環(huán)境條件下保證一定的信號穩(wěn)定性，但在復(fù)雜多變的外部環(huán)境（高溫、高濕和強電磁干擾）的影響下，信號的幅度和相位容易發(fā)生不可預(yù)知的偏差，此外，現(xiàn)有技術(shù)中對于發(fā)射信標(biāo)性能變化的預(yù)測多采用簡單的線性模型，未能充分考慮環(huán)境條件對信標(biāo)性能的復(fù)雜影響，隨著機器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的進步，利用深度學(xué)習(xí)模型來構(gòu)建信標(biāo)發(fā)射性能的預(yù)測模型已成為可能，然而，現(xiàn)有技術(shù)中尚未將深度學(xué)習(xí)方法與信標(biāo)發(fā)射性能校準(zhǔn)有效結(jié)合，導(dǎo)致校準(zhǔn)系統(tǒng)在應(yīng)對環(huán)境變化時存在滯后性和不精確性，進而限制了信標(biāo)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明提供了一種多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法解決現(xiàn)有技術(shù)中尚未將深度學(xué)習(xí)方法與信標(biāo)發(fā)射性能校準(zhǔn)有效結(jié)合，導(dǎo)致校準(zhǔn)系統(tǒng)在應(yīng)對環(huán)境變化時存在滯后性和不精確性，進而限制了信標(biāo)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍的問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)方法，其包括，

5、調(diào)取信標(biāo)設(shè)備在不同環(huán)境條件下的發(fā)射數(shù)據(jù)；

6、根據(jù)深度學(xué)習(xí)模型構(gòu)建信標(biāo)預(yù)測模型，將發(fā)射數(shù)據(jù)結(jié)合環(huán)境狀態(tài)輸入信標(biāo)預(yù)測模型進行訓(xùn)練，預(yù)測信標(biāo)發(fā)射性能變化趨勢，并標(biāo)記當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)；

7、根據(jù)環(huán)境狀態(tài)標(biāo)記結(jié)果，結(jié)合性能變化趨勢預(yù)測結(jié)果，生成環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，對環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率進行動態(tài)更新；

8、根據(jù)歷史發(fā)射數(shù)據(jù)、環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率和每個歷史發(fā)射數(shù)據(jù)對應(yīng)的相位噪聲水平，計算環(huán)境變化對信標(biāo)發(fā)射性能的影響率；

9、根據(jù)計算的影響率，動態(tài)調(diào)整信標(biāo)發(fā)射通道的校準(zhǔn)參數(shù)。

10、作為本發(fā)明所述多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述調(diào)取信標(biāo)設(shè)備在不同環(huán)境條件下的發(fā)射數(shù)據(jù)，具體步驟為，

11、不同環(huán)境條件是指室內(nèi)環(huán)境、室外環(huán)境和特殊環(huán)境；

12、選擇在白天和夜晚兩個不同的時間段進行數(shù)據(jù)采集；

13、使用溫度計記錄每次發(fā)射測試時的環(huán)境溫度，使用濕度計記錄每次發(fā)射測試時的環(huán)境濕度，使用電磁干擾檢測儀記錄每次發(fā)射測試時的電磁干擾強度；

14、同時，記錄每次發(fā)射的信號頻率、信號相位、信號幅度和發(fā)射時間；

15、對收集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；

16、將預(yù)處理后的發(fā)射數(shù)據(jù)和環(huán)境狀態(tài)存儲在sql數(shù)據(jù)庫中。

17、作為本發(fā)明所述多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述根據(jù)深度學(xué)習(xí)模型構(gòu)建信標(biāo)預(yù)測模型，將發(fā)射數(shù)據(jù)結(jié)合環(huán)境狀態(tài)輸入信標(biāo)預(yù)測模型進行訓(xùn)練，具體步驟為，

18、使用長短期記憶網(wǎng)絡(luò)lstm作為信標(biāo)預(yù)測模型基礎(chǔ)；

19、基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)lstm構(gòu)建包含輸入層、隱藏層和輸出層的架構(gòu)；

20、通過將發(fā)射數(shù)據(jù)和環(huán)境狀態(tài)輸入信標(biāo)預(yù)測模型，得到信號幅度和信號相位兩個性能指標(biāo)的預(yù)測值，表達式為：

21、；

22、；

23、其中，和表示信標(biāo)預(yù)測模型在時間預(yù)測的信號幅度和信號相位，表示信號幅度，表示信號相位，和表示初始信號幅度和初始信號相位，表示信號幅度的自然衰減系數(shù)，表示余弦函數(shù)，表示信號幅度中的正弦波振幅，表示信號相位中的余弦波振幅，表示正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的角頻率，表示時間；

24、根據(jù)信號預(yù)測模型的輸出和環(huán)境狀態(tài)的變化，對當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)進行標(biāo)記；

25、根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)的不同，將環(huán)境狀態(tài)分為正常狀態(tài)、高溫狀態(tài)、高濕狀態(tài)和強電場干擾狀態(tài)；

26、為環(huán)境數(shù)據(jù)設(shè)定閾值t1、t2和t3，當(dāng)信標(biāo)預(yù)測模型預(yù)測值超過相應(yīng)閾值時，信標(biāo)預(yù)測模型根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)自動判斷當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)。

27、作為本發(fā)明所述多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述根據(jù)環(huán)境狀態(tài)標(biāo)記結(jié)果，結(jié)合性能變化趨勢預(yù)測結(jié)果，生成環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，對環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率進行動態(tài)更新，具體步驟為，

28、根據(jù)環(huán)境狀態(tài)標(biāo)記的結(jié)果，結(jié)合模型預(yù)測的性能變化趨勢，生成環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣來定義環(huán)境在不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移概率，環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣表達式為：

29、；

30、其中，、、和分別表示正常狀態(tài)、高溫狀態(tài)、高濕狀態(tài)和強電場干擾狀態(tài)的概率值，表示從正常狀態(tài)到正常狀態(tài)的概率，表示從強電場干擾狀態(tài)到強電場干擾狀態(tài)的概率；

31、根據(jù)得到的環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和信號預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果，通過貝葉斯更新公式對環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率進行動態(tài)更新。

32、作為本發(fā)明所述多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述根據(jù)歷史發(fā)射數(shù)據(jù)、環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率和每個歷史發(fā)射數(shù)據(jù)對應(yīng)的相位噪聲水平，計算環(huán)境變化對信標(biāo)發(fā)射性能的影響率，具體步驟為，

33、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，結(jié)合預(yù)測的信號幅度和信號相位變化，計算環(huán)境變化對信標(biāo)發(fā)射性能的影響率，環(huán)境影響率表達式為：

34、；

35、其中，為環(huán)境影響率，表示環(huán)境變化對發(fā)射性能的綜合影響，表示時間周期，為環(huán)境溫度隨時間的變化函數(shù)，為溫度對信標(biāo)發(fā)射性能影響的系數(shù)，為環(huán)境濕度隨時間的變化函數(shù)，為濕度對信標(biāo)發(fā)射性能影響的系數(shù)，為電磁干擾強度隨時間的變化函數(shù)，為電磁干擾對信標(biāo)發(fā)射性能影響的系數(shù)，表示微量積分。

36、作為本發(fā)明所述多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述根據(jù)計算的影響率，動態(tài)調(diào)整信標(biāo)發(fā)射通道的校準(zhǔn)參數(shù)，具體步驟為，

37、在信標(biāo)設(shè)備出廠或首次部署時，預(yù)設(shè)初始校準(zhǔn)值為，該初始校準(zhǔn)值為信標(biāo)發(fā)射通道在理想環(huán)境條件下的基準(zhǔn)校準(zhǔn)值；

38、在設(shè)備運行中，實時監(jiān)測當(dāng)前的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和電磁干擾強度，生成對應(yīng)的環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)、和；

39、根據(jù)實時環(huán)境數(shù)據(jù)通過環(huán)境影響率表達式計算得到實時環(huán)境影響率；

40、根據(jù)實時監(jiān)測信標(biāo)發(fā)射的信號幅度和信號相位，并對其隨時間的變化率進行計算，公式為：

41、；

42、其中，表示微分符號，表示時間的微小變化。

43、根據(jù)實時環(huán)境影響率校準(zhǔn)參數(shù)調(diào)整公式，表示為：

44、；

45、其中，表示發(fā)射通道的動態(tài)校準(zhǔn)參數(shù)，表示初始校準(zhǔn)值，表示校準(zhǔn)系數(shù)；

46、根據(jù)計算得到的動態(tài)校準(zhǔn)參數(shù)；

47、在調(diào)整校準(zhǔn)參數(shù)后，繼續(xù)監(jiān)測信標(biāo)發(fā)射性能，并根據(jù)后續(xù)發(fā)射數(shù)據(jù)，對校準(zhǔn)參數(shù)進行微調(diào)。

48、第二方面，本發(fā)明提供了一種多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括，數(shù)據(jù)采集模塊、預(yù)測模型模塊、狀態(tài)更新模塊、影響率模塊和校準(zhǔn)調(diào)整模塊，

49、所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集信標(biāo)發(fā)射數(shù)據(jù)和環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中；

50、所述預(yù)測模型模塊，用于基于深度學(xué)習(xí)模型lstm，對信標(biāo)發(fā)射性能的變化趨勢進行預(yù)測，該模塊通過分析環(huán)境數(shù)據(jù)和發(fā)射數(shù)據(jù)，生成信號幅度和相位的預(yù)測值；

51、所述狀態(tài)更新模塊，用于根據(jù)環(huán)境狀態(tài)標(biāo)記結(jié)果，生成環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，并動態(tài)更新狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率；

52、所述影響率模塊，用于根據(jù)歷史發(fā)射數(shù)據(jù)、環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率和相位噪聲水平，計算環(huán)境變化對信標(biāo)發(fā)射性能的影響率；

53、所述校準(zhǔn)調(diào)整模塊，用于根據(jù)計算的環(huán)境影響率，動態(tài)調(diào)整信標(biāo)發(fā)射通道的校準(zhǔn)參數(shù)，使信標(biāo)在不同環(huán)境條件下發(fā)射性能保持穩(wěn)定。

54、第三方面，本發(fā)明實施例提供了一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其中：所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)方法的任一步驟。

55、第四方面，本發(fā)明實施例提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其中：所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的多普勒甚高頻全向信標(biāo)發(fā)射通道閉環(huán)校準(zhǔn)方法的任一步驟。

56、本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明通過深度學(xué)習(xí)模型和動態(tài)校準(zhǔn)機制，解決信標(biāo)發(fā)射性能受環(huán)境變化影響的問題，該方法的核心是通過調(diào)取信標(biāo)設(shè)備在不同環(huán)境條件下的發(fā)射數(shù)據(jù)，結(jié)合環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾的因素，對信標(biāo)發(fā)射性能進行實時監(jiān)控與校準(zhǔn)。